ES2220120T3

ES2220120T3 - Composiciones y metodos de tratamiento de agua con haluros de lantanidos.

Info

Publication number: ES2220120T3
Application number: ES99951668T
Authority: ES
Inventors: Raymond P. Denkewicz, Jr.; Ernest E. Senderov; Joseph W. Grenier; Therese Souza
Original assignee: Zodiac Pool Care Inc
Current assignee: Zodiac Pool Systems LLC
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: AU765275B2; US6312604B1; DE69916875D1; EP1124761B1; CA2346922A1; ZA200103123B; AU6406199A; DE69916875T2; EP1124761A1; WO2000024680A1

Abstract

Composición de tratamiento de agua, que comprende: (a) una sal de haluro de lantánido, (b) un polímero de peso molecular elevado adaptado para flocular cualquier precipitado formado a partir de un catión de lantánido, estando presente la sal de haluro de lantánido en una cantidad comprendida entre el 50 % en peso y el 80 % en peso, basándose en el sólido total de la composición.

Description

Composiciones y métodos de tratamiento de agua con haluros de lantánidos.

Antecedentes de la invención 1. Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a composiciones y métodos para el tratamiento de agua, en particular agua recirculada, tal como la que se encuentra en piscinas, jacuzzis normales, jacuzzis con hidromasaje (o spas), y equipos de procesamiento, tales como torres de refrigeración, para controlar el crecimiento de algas haciendo entrar en contacto el agua con composiciones que contienen sales de haluros de lantánidos.

2. Descripción de la técnica anterior

Los compuestos de fósforo, y en particular los fosfatos, son nutrientes necesarios para todo el protoplasma vivo, el cual contiene aproximadamente un 2% de fósforo sobre base seca. Por esta razón una falta de fósforo puede limitar el crecimiento y desarrollo de organismos acuáticos. Los compuestos de fosfato encuentran su camino hacia el agua a través de varios métodos. Por ejemplo, el fosfato se utiliza como nutriente en procesos de tratamiento biológico de residuos, como productos químicos de ablandamiento de aguas industriales, como agentes de complejación en aguas de calderas, como agentes de tratamiento de umbrales, y como mejoradores en composiciones de detergentes. También se pueden introducir en el agua a través de productos de deshechos animales, tales como orina y sudor, así como a través de la descomposición de materia vegetal o de productos químicos de tratamiento del agua añadidos al agua.

La presencia de niveles significativos de compuestos de fosfato en el agua puede conducir a la eutrofización -los fosfatos proporcionan nutrientes para el desarrollo y el crecimiento de algas y otros microorganismos no deseables. En arroyos, lagos, y charcas, esto puede dar como resultado un agotamiento del oxígeno y una destrucción de la vida vegetal y animal acuática valiosa. En masas de agua recreativas, tales como piscinas, jacuzzis normales, y spas, el crecimiento de algas es antiestético y puede obstruir los filtros y las bombas, crear preocupaciones sanitarias, y prácticamente hacer que la piscina, el jacuzzi normal, o el spa resulte inservible. En los equipos de procesamiento que utilizan agua recirculada, tales como en las torres de refrigeración, el crecimiento incontrolado de algas y otros microorganismos puede reducir la eficacia de las superficies de transferencia de calor, aumentar la carga en las bombas y otros equipos, y crear preocupaciones sanitarias sobre la transferencia de los microorganismos entre los fluidos de transferencia de calor, por ejemplo, desde el agua de refrigeración hacia el aire refrigerado.

Una forma de controlar el crecimiento de algas y otros microorganismos en el agua es controlar la cantidad de nutrientes presentes. Por ejemplo, el control del nivel de compuestos de fosfato eliminando eficazmente el exceso de fosfatos del agua puede tener un efecto significativo sobre el control de las algas y los microorganismos. En algunos casos, el control del nivel de fósforo en el agua puede ser la única manera eficaz de controlar el desarrollo de algas y otros microorganismos, a no ser que se añadan biocidas. Por ejemplo, existe algún indicio de que las algas verde-azuladas son capaces de satisfacer su demanda de nutrientes que contienen nitrógeno eliminando nitrógeno atmosférico del aire. De este modo, es improbable que el control de nutrientes de nitrógeno en el agua proporcione un control adecuado de estos organismos, conduciendo en su lugar a la necesidad de un control de los compuestos de fosfato.

El crecimiento de las algas resulta en primer lugar en un recubrimiento de limo sobre las superficies que contienen el agua, tales como las paredes y el fondo de una piscina, un jacuzzi normal, o un spa, a continuación a un cambio de color verde desagradable del agua, y finalmente a la proliferación de otros microorganismos y especies acuáticas, algunos de los cuales pueden ser patógenos para los humanos. Entre los métodos para controlar las algas se incluyen el cepillado físico de las superficies en las que crecen las algas y a continuación el bombeo del agua a través de un filtro para eliminar las algas desprendidas del agua. Como alternativa, al agua se le añaden toxinas o biocidas químicos para matar las algas y otros microorganismos. En muchos casos, los propietarios de piscinas, jacuzzis normales, o jacuzzis con hidromasaje utilizan alguna combinación de estos tratamientos. No obstante, la utilización de toxinas o biocidas provoca típicamente alguna preocupación con respecto a como estos materiales afectarán a la salud de los que utilizan la piscina, el jacuzzi normal, o el spa.

En general se considera que la dificultad de mantener adecuadamente limpia y libre de algas el agua de una piscina, un jacuzzi normal o spa aumenta con la edad y el uso de la piscina, y el jacuzzi normal o spa. El agua de piscinas muy utilizadas tiende a desarrollar un olor desagradable y a irritar los ojos y la piel de los usuarios, debido al menos parcialmente al desarrollo del nivel exacto de cloraminas en las piscinas, un resultado de la utilización de grandes cantidades de compuestos que contienen cloro como biocidas. Para remediar este problema se puede utilizar una "super-cloración" ampliada, aunque esto da como resultado que la piscina no se pueda utilizar durante un periodo de tiempo sustancial, y es solamente una solución temporal, ya que la cloramina y las algas vuelven pronto.

Por consiguiente, existe una necesidad en el área del tratamiento de agua, en particular el agua de piscinas, y jacuzzis normales y spa, así como el agua de proceso, tal como el agua de torres de refrigeración, de una composición y una técnica que controle la formación de algas sin la necesidad de un cepillado mecánico o de biocidas tóxicos. En particular, existe una necesidad de composiciones y métodos que controlen el nivel de fosfatos en el agua, limitando de este modo el nutriente disponible para el crecimiento de algas y otros microorganismos. Los niveles de fosfatos en este tipo de agua pueden estar comprendidos entre unas pocas partes por billón (ppb) y más de 1000 ppb. Típicamente el desarrollo de algas resulta aceptable en niveles de fosfato de aproximadamente 20 ppb, y resulta muy inaceptable en niveles superiores a 400 ppb.

Un planteamiento para controlar la concentración del fosfato en el agua ha consistido en añadir al agua compuestos que son capaces de precipitar todo o la mayor parte del fosfato como sal insoluble. Estos sistemas son algo complejos debido a la naturaleza de los diversos compuestos de fosfato que pueden estar presentes, tales como ortofosfato (presente como H_{3}PO_{4}, H_{2}PO_{4}^{-}, HPO_{4}^{2-}, PO_{4}^{3-}, HPO_{4}^{2-}, y complejos del mismo), pirofosfato (presente como H_{4}P_{2}O_{7}, H_{3}P_{2}O_{7}^{-}, H_{2}P_{2}O_{7}^{2-}, HP_{2}O_{7}^{3-}, P_{2}O_{7}^{4-}, y complejos del mismo), tripolifosfato (presente como H_{3}P_{3}O_{10}^{2-}, H_{2}P_{3}O_{10}^{3-}, HP_{3}O_{10}^{4-}, P_{3}O_{10}^{5-}, y complejos del mismo), trimetafosfato (presente como HP_{3}O_{9}^{2-} y P_{3}O_{9}^{3-}) y fosfatos orgánicos (tales como fosfolípidos, fosfatos de azúcar, nucleótidos, fosfamidas, etcétera). Los equilibrios ácido-base del ácido fosfórico introducen una complejidad adicional. Esta complejidad hace que resulte difícil la predicción de los resultados obtenidos por el tratamiento de agua que contiene fosfato con sales para formar precipitados insolubles.

Por ejemplo, los intentos de utilizar sales de calcio, tales como cal, para precipitar fosfato como hidroxiapatita no son tan satisfactorios como podría hacer creer un análisis de las constantes del producto de solubilidad, al menos debido parcialmente a consideraciones de nucleación y cristalinidad. Por otra parte, el uso de sales de calcio, hierro, y aluminio para precipitar fosfato se limita típicamente a un intervalo de pH bastante estrecho (en el intervalo ácido, por debajo del pH recomendado para agua de piscinas para el hierro y el aluminio, y en el intervalo básico por encima del pH recomendado para el calcio), requiere la adición de grandes cantidades de sales, y produce grandes cantidades de flóculos que son antiestéticos y tienden a obstruir los filtros. Estas técnicas no son particularmente eficaces en la reducción del nivel de fosfato por debajo de las 50 ppb, dejando el suficiente fosfato en el agua como para mantener un crecimiento continuado de las algas, y son difíciles de utilizar en agua de piscinas debido a los compuestos amortiguadores presentes típicamente en el agua de las piscinas para mantener el pH recomendado.

Recientemente se ha sugerido el nitrato de lantano para la eliminación de compuestos de fosfato de disoluciones de fosfato acuosas puras y de aguas residuales tratadas con fangos activados por precipitación. No obstante, este tratamiento no seria particularmente adecuado para ser utilizado en piscinas, jacuzzis normales o spas, ya que la reacción entre la sal de lantano y los polifosfatos puede ser que no consiga formar flóculos sedimentables fuera de la zona óptima del pH, siendo necesario que el propietario de la piscina bien controle de forma precisa el pH del agua de la piscina, o bien que tenga que aguantar la turbidez de las sales de fosfato de lantano suspendidas. Además, el pH correspondiente a la eliminación máxima de fosfato utilizando una relación de lantano:fosfato de 1:1 está bastante por debajo del pH de la mayoría de las piscinas, y se observa una cantidad sustancial de turbidez residual en el intervalo de pH de la mayor parte del agua de la piscina. De este modo, esta técnica no es adecuada para obtener un tratamiento constante y estable del agua de cara a eliminar el fosfato con el paso del tiempo.

Recientemente, también se ha sugerido el carbonato de lantano para tratar el agua de piscinas de cara a reducir las algas y los niveles de ortofosfato en combinación con cloruro de aluminio. No obstante, esta sal también provoca una cantidad sustancial de turbidez de la piscina, lo cual no es deseable. El cloruro de aluminio también contribuye sustancialmente con el nivel de eliminación conseguido. Además, la eficacia con la que el carbonato de lantano elimina el fosfato parece mejorar con la presencia de concentraciones altas de ión cloruro, y parece disminuir cuando se utiliza carbonato de lantano en piscinas de agua dulce u otras masas de agua dulce. Se ha sugerido que el carbonato de lantano elimina el ortofosfato del agua a través de un mecanismo de intercambio de iones. No obstante, un mecanismo de intercambio de iones no es adecuado para la eliminación de polifosfatos, lo cual puede formar una cantidad significativa de fosfato en el agua.

Por consiguiente, sigue existiendo en la técnica una necesidad de una composición y un método de tratamiento de agua para reducir el crecimiento de algas y eliminar el fosfato del agua de forma consistente con el paso del tiempo, sin la necesidad de un tratamiento mecánico, químico biocida, o por super-cloración, y que no deje el agua de la piscina turbia.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a composiciones de tratamiento de agua que comprenden:

: una sal de haluro de lantánido. En una realización específica, la presente invención se refiere a una composición de tratamiento de agua, que comprende:

(a): una sal de haluro de lantánido; y

(b): un polímero de peso molecular elevado

: en los que la sal de haluro de lantánido y el polímero de peso molecular elevado se definen según las características correspondientes mencionadas en la reivindicación 1.

En una realización más específica, la composición puede comprender además:

(c): un aglutinante.

La presente invención se refiere también a métodos para reducir la concentración de fosfatos en el agua haciendo entrar en contacto el agua con una cantidad eficaz de la composición de tratamiento de agua de la invención durante un tiempo suficiente como para reducir la concentración de fosfatos en el agua con la que se ha entrado en contacto.

La presente invención se refiere también a métodos de control de crecimiento de las algas en masas de agua, haciendo entrar en contacto el agua con una cantidad eficaz de la composición de tratamiento de agua de la invención durante un tiempo suficiente como para reducir la concentración de fosfatos en el agua con la que se ha entrado en contacto.

Cuando la composición de la presente invención se sitúa en el sistema de recirculación de una masa de agua, libera gradualmente iones de lantano y/o lantánido hacia el agua, los cuales reaccionan con compuestos de fosfato, tales como ortofosfato y fosfatos condensados, formando compuestos de fosfato de lantano insolubles en agua. El polímero de peso molecular elevado ayuda a flocular este precipitado, y facilita la eliminación de los materiales insolubles por medio de un sistema de filtración de agua, al mismo tiempo que ayuda a evitar que los insolubles provoquen turbidez. La composición y el método de la presente invención permiten la eliminación de fosfato en relaciones de PO_{4}:La mayores que 1:1, lo cual es mejor que lo que se esperaría basándose en la estequiometría de la reacción. Por otra parte, se obtienen buenos resultados en intervalos del pH que se encuentran típicamente en piscinas, jacuzzis normales y spas. El uso de un aglutinante permite utilizar la composición en una forma sólida, monolítica.

De este modo, la presente invención es ventajosa con respecto a la reducción de la turbidez y al aumento de la eficacia de la eliminación de fosfato. Esto resulta en ventajas en métodos para controlar el crecimiento de las algas en masas de agua, en particular agua recirculada tal como la que se encuentra en piscinas, jacuzzis normales, spas, y equipos de refrigeración.

La presente invención se puede entender más claramente haciendo referencia a la siguiente descripción de realizaciones específicas de la misma, la cual no está destinada a limitar el ámbito de la invención o de las reivindicaciones adjuntas.

Descripción de realizaciones específicas de la invención

En una realización específica de la composición de la presente invención, el haluro de lantánido es un cloruro de lantánido. Los cloruros de lantánidos adecuados para la presente invención pueden presentarse en forma de cloruro de lantano de por sí (LaCl_{3}). No obstante, también se pueden utilizar mezclas de sales de cloruro de cationes de lantánido que tengan un número atómico entre 57 y 71. Más particularmente, el cloruro de lantánido puede ser una mezcla de dos o más de los cloruros de lantano, neodimio, cerio, y/o praseodimio. En realizaciones en las que se utiliza una mezcla de cloruros de lantánido, la mezcla puede contener típicamente, basándose en el total de haluros de lantánido, entre el 40% en peso y el 70% en peso de cloruro de lantano, entre el 10% en peso y el 30% en peso de cloruro de neodimio, entre el 0% en peso y el 30% en peso de cloruro de cerio, y entre 0% en peso y el 10% en peso de cloruro de praseodimio. La mezcla se puede utilizar como disolución acuosa, o como un producto seco, por ejemplo, en escamas o polvo. Un ejemplo de una disolución adecuada es el Producto 5240, Molycorp, Fairfield NJ. Esta disolución contiene aproximadamente el 46% de lantánido (calculado como óxido de lantánido equivalente basado en la composición seca), y contiene haluros de lantánido en cantidades del 26,5% en peso de cloruro de lantano (calculado como% en peso de La_{2}O_{3} de la composición seca), el 6,9% en peso de cloruro de cerio (calculado como% en peso de CeO_{2} de la composición seca), el 3,4% en peso de cloruro de praseodimio (calculado como % en peso de Pr_{6}O_{11} de la composición seca), y el 9,2% en peso de cloruro de neodimio (calculado como% en peso de Nd_{2}O_{3} de la composición seca). La concentración de cloruro de lantánido de esta disolución, calculada como sal de hexahidrato, está comprendida aproximadamente entre el 55 y el 60% en peso, y la disolución tiene un pH de por lo menos 3,5.

En realizaciones más específicas de la invención, el polímero de peso molecular elevado se selecciona del grupo que comprende poli(acrilamida-co-ácido acrílico), chitosán, poliacrilamida, poli(ácido acrílico), y alcohol de polivinilo. Un ejemplo de un polímero de peso molecular elevado adecuado es un poli(acrilamida-co-ácido acrílico) disponible en Aldrich, Milwaukee, WI, como número de producto 43,495-7, que tiene la fórmula [-CH_{2}CH(CONH_{2})-]_{x}
[-CH_{2}CHCO_{2}H)-]_{y} un peso molecular medio M_{W} de aproximadamente 15.000.000, un contenido de agua absorbida de aproximadamente entre el 10 y el 15% en peso, y un pH de aproximadamente entre 5 y 7.

Todavía en otra realización más específica de la invención, el aglutinante se selecciona del grupo que comprende tierra de diatomeas, zeolitas, alúmina, sílice, y silicatos. Un ejemplo de un aglutinante adecuado es el Celatom Diatomite (tierra de diatomeas) disponible en Eagle-Picher Minerals, Reno, NV.

La composición de la presente invención puede tener varias formas físicas diferentes, incluyendo una lechada o pasta acuosa, una masa sólida o monolítica, pellets prensados en seco, o polvo. Cuando se desea una lechada o pasta acuosa, no es necesario ningún aglutinante.

La sal de haluro de lantánido está presente en una cantidad comprendida entre el 50% en peso y el 80% en peso, basándose en el sólido total de la composición, más particularmente entre el 55% en peso y el 75% en peso, todavía más particularmente el 65% en peso. En otra realización específica de la invención, el polímero de peso molecular elevado está presente en una cantidad comprendida entre el 8% en peso y el 20% en peso, basándose en el sólido total de la composición, más particularmente entre el 10% en peso y el 16% en peso, todavía más particularmente el 13% en peso. En otra realización específica de la invención, el aglutinante está presente en una cantidad comprendida entre el 20% en peso y el 40% en peso, basándose en el sólido total de la composición, más particularmente entre el 25% en peso y el 35% en peso, todavía más particularmente el 33% en peso.

Todavía en otra realización específica de la presente invención, en la que la sal de haluro de lantánido es cloruro de lantano de por sí, la composición comprende:

(a): entre un 50% en peso y un 59% en peso de cloruro de lantano, calculado como LaCl_{3} \cdot 6H_{2}O;

(b): entre un 11% en peso y un 15% en peso de poli(acrilamida-co-ácido acrílico); y

(c): entre un 30% en peso y un 35% en peso de tierra de diatomeas;

todavía más particularmente:

(a): un 55% en peso de cloruro de lantano, calculado como LaCl_{3} \cdot 6H_{2}O;

(b): un 13% en peso de poli(acrilamida-co-ácido acrílico); y

(c): un 32% en peso de tierra de diatomeas.

La composición de la presente invención se puede realizar mezclando una disolución de haluro de lantánido, por ejemplo, cloruro de lantánido, con un polímero de peso molecular elevado, y un agente aglutinante, por ejemplo, tierra de diatomeas, para formar una pasta. A continuación la pasta se puede secar a temperaturas moderadas (por ejemplo, entre -93,3ºC y 148ºC (entre 200ºF y 300ºF)) durante un periodo de tiempo breve (aproximadamente entre 2 y 4 horas), para proporcionar un material sólido. Si no se desea una composición sólida, se puede excluir el aglutinante, y el haluro de lantánido y el polímero de peso molecular elevado pueden formar una pasta o lechada.

Ejemplos de preparación Ejemplo 1

Se mezclaron mecánicamente 500 g de una disolución de cloruro de lantánido al 46% en peso (Producto 5240, Molycorp, Fairfield, NJ), 50 g de poli(acrilamida-co-ácido acrílico) con un peso molecular de aproximadamente 15.000.000 (disponible en Aldrich, Milwaukee, WI), y 140 g de tierra de diatomeas (Celatom Diatomite, Eagle Picher Minerals, Reno, NV). La pasta resultante se colocó en un molde y se secó a 148ºC (300ºF) durante 4 horas. El resultado fue un sólido rígido. Durante el secado la pasta perdió aproximadamente el 43% de su peso.

Ejemplo 2

Se mezclaron mecánicamente 270 g de una disolución de cloruro de lantánido al 46% en peso (Producto 5240, Molycorp, Fairfield, NJ), 27 g de poli(acrilamida-co-ácido acrílico) con un peso molecular de aproximadamente 15.000.000 (disponible en Aldrich, Milwaukee, WI), y 200 g de zeolita (del tipo clinoptilolita). La pasta resultante se colocó en el molde y se secó a 148ºC (300ºF) durante 4 horas. El resultado fue un sólido rígido. Durante el secado la pasta perdió aproximadamente el 40% de su peso.

Tal como se ha descrito anteriormente, la presente invención se refiere también a métodos de utilización de estas composiciones para reducir la concentración de fosfato en el agua, y para controlar el crecimiento de algas y otros microorganismos. En una realización más específica de este aspecto de la invención, el agua se hace recircular, por ejemplo, en una piscina, un jacuzzi normal, un spa, o un aparato de refrigeración, tal como una torre de refrigeración. El contacto del agua con la composición se puede combinar con técnicas de filtración convencionales utilizadas para tratar agua recirculada, tales como las correspondientes utilizadas en piscinas, jacuzzis normales o spas. El contacto se puede llevar a cabo justo después de la filtración, por ejemplo, suministrando la composición en el lado del flujo del agua situado después de la filtración. Esto puede permitir una mejor mezcla con el agua, y da como resultado una reacción más eficaz entre los iones de lantano y los compuestos de fosfato. El filtrado del agua se producirá nuevamente cuando el agua se hace recircular, y durante las filtraciones subsiguientes, los flóculos se eliminarán del agua.

Un método para hacer entrar en contacto la composición con el agua es la colocación de la misma en un recipiente de flujo pasante, por ejemplo, un recipiente que esté conectado en línea en los conductos de filtración del agua. Tal como se ha indicado anteriormente, esta colocación se puede realizar bien antes o bien después del propio filtro según la dirección de avance del agua. Como alternativa, la composición se puede colocar en una cesta u otro soporte flotante, y se puede colocar en el agua, en la que bien puede flotar libremente o puede estar contenida en un filtro barrera. Si la composición se presenta en forma de una pasta o lechada, en lugar de un sólido monolítico, se puede colocar en un envase que permita que el agua se difunda en la lechada y entre en contacto con la misma, y que a continuación salga del envase.

La cantidad de composición introducida en el agua puede depender en cierta medida de la concentración de fosfato del agua. Típicamente, se introduce una cantidad suficiente de la composición en el agua como para proporcionar relaciones de peso del ión de lantano con respecto al fósforo comprendidas entre 0,1 y 10, más particularmente entre 0,5 y 5. Como alternativa, la composición se puede proporcionar como un producto adecuado para proporcionar la suficiente concentración de ión de lantano para la mayoría de piscinas en la mayoría de condiciones, eliminando la necesidad de medición del nivel de fosfato en la piscina. Por ejemplo, la composición se puede introducir en el agua en cantidades que produzcan un nivel de aproximadamente 10 ppm de ión de lantano en el agua de piscinas típicas que tienen niveles de fosfato medios. Los siguientes ejemplos de tratamiento de agua proporcionan niveles ilustrativos de adición.

Tal como se ha indicado anteriormente, la utilización de la composición de la presente invención proporciona de forma consistente una eficacia de eliminación extremadamente elevada. La estequiometría de la formación de La(PO_{4}) daría como resultado la predicción de un límite teórico para la eliminación de fosfato de 1 mol de fosfato eliminado por cada mol de ión de lantano añadido a la disolución. El producto de la presente invención proporciona de forma consistente un rendimiento mejor que el sugerido por este límite teórico. Aunque no se desea limitarse a ninguna teoría, se cree que este aumento de rendimiento es debido al menos parcialmente a la formación de una mezcla de sales ácidas en forma de LaPO_{4}, LaHP_{2}O_{7}, La_{0,33}H_{2}PO_{4} (las cuales se pueden escribir como LaH_{6}(PO_{4})_{3} y LnCl_{3}). Esto proporciona una ventaja significativa con respecto a tratamientos basados en Ln_{2}(CO_{3})_{3}.

Ejemplos de tratamiento de agua

Ejemplos 3 a 7

Las muestras de agua se tomaron de piscinas residenciales y se analizaron en relación con el contenido total de fósforo. El análisis se realizó con espectroscopia de Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP). Varias cantidades de material realizado según el Ejemplo 1 se colocaron en un recipiente de flujo pasante (conectado en los conductos en línea después del filtro) en cada piscina. Los sistemas de circulación de las piscinas se hicieron funcionar entre 10 y 12 horas/día y el agua se comprobó diariamente en relación con señales de turbidez. Después de 21 días, se sometió a prueba una muestra de agua de cada piscina en relación con el contenido total de fósforo. Los resultados se muestran en la Tabla 1.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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1

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Ejemplos 8 y 9

Dos vasos de precipitados se llenaron cada uno con 1 L de una disolución de tripolifosfato de sodio (340 mg de NaHCO_{3}, Aldrich y 84 mg de tripolifosfato de sodio, Aldrich en 2 L de agua desionizada). En el Ejemplo 8, a uno de los vasos de precipitados se le añadieron 125 mg de cloruro de lantano seco hexahidrato (Aldrich). En el Ejemplo 9 al otro vaso de precipitados se le añadieron 72 mg de carbonato de lantano seco (Molycorp). Estas adiciones dieron como resultado una concentración equimolar de lantano en cada uno de los dos vasos de precipitados. Ambos vasos de precipitados se agitaron moderadamente. Después de cuatro días de mezcla, de cada vaso de precipitados se extrajeron muestras, y las mismas se filtraron a través de un filtro PTFE de 0,45 \mum y se analizaron en relación con el fósforo total por medio de espectroscopia ICP. Los resultados se proporcionan en la Tabla 2.

TABLA 2

2

Los resultados muestran que el cloruro de lantano precipita eficazmente polifosfatos, mientras que el carbonato de lantano no.

Ejemplos 10 y 11

Dos vasos de precipitados se llenaron cada uno con 1 L de una disolución de ortofosfato (340 mg de NaHCO_{3}, Aldrich y 10 mL de una disolución estándar de PO_{4}^{3-} de 1000 ppm (SPEX) en 2 L de agua desionizada). En el Ejemplo 10 a uno de los vasos de precipitados se le añadieron 8,5 mg de cloruro de lantano seco hexahidrato (Aldrich). En el Ejemplo 11, al otro vaso de precipitados se le añadieron 5,5 mg de carbonato de lantano seco (Molycorp). Estas adiciones dieron como resultado concentraciones equimolares de lantano en cada uno de los dos vasos de precipitados. Ambos vasos de precipitados se agitaron moderadamente. Después de 4 días de mezcla, de cada vaso de precipitados se extrajeron muestras, las mismas se filtraron a través de un filtro PTFE de 0,45 \mum y se analizaron en relación con el contenido de ortofosfato por medio de cromatografía iónica. Los resultados se proporcionan en la Tabla 3.

TABLA 3

3

Los resultados muestran que el cloruro de lantano es más eficaz en la eliminación de ortofosfato de la disolución que el carbonato de lantano.

Ejemplos 12 a 15

Se tomaron muestras de agua de piscinas residenciales y se analizaron en relación con el contenido total de fósforo. Se realizó un análisis por espectroscopia ICP. Se colocaron varias cantidades de material realizado según el Ejemplo 1 en una bolsa de malla, la cual se colocó en el colador de flotantes de cada piscina (antes del filtro). Los sistemas de circulación de las piscinas se hicieron funcionar entre 10 y 12 horas por día, y el agua se comprobó diariamente en relación con señales de turbidez. Después de 21 días, se sometió a prueba una muestra de agua de cada piscina en relación con el contenido total de fósforo. Los resultados se proporcionan en la Tabla 4.

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4

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Ejemplos Comparativos 1 a 3

Estos experimentos muestran la eficacia de los productos basados en carbonato de lantano que han resultado disponibles comercialmente de forma reciente. La eficacia de estos productos se evaluó en agua con una baja concentración de ión cloruro (aproximadamente 175 ppm) que simulaba agua de piscina de agua dulce, y en agua con una alta concentración de ión cloruro (aproximadamente 5000 ppm) que simulaba agua de piscina de agua salada.

Una disolución madre de agua de piscina equilibrada se preparó con 100 ppm de calcio en forma de cloruro de calcio, 100 ppm de bicarbonato, y un pH 7,47. Esto proporciona una disolución de aproximadamente 175 ppm de ión cloruro. A esta disolución se le añadieron aproximadamente 15 ppm de ortofosfato en forma de fosfato sódico monobásico. A continuación, esta disolución se dividió en tres volúmenes iguales de 500 mL, los cuales se colocaron en botellas de plástico. El tratamiento de cada botella se describe a continuación en la Tabla 5. Las botellas se taparon y se mezclaron por medio de una mezcladora orbital durante 24 horas. Las muestras de cada botella se filtraron y analizaron en relación con el fósforo utilizando espectroscopia ICP. Los resultados se muestran a continuación en la Tabla 5. La muestra no tratada sirvió como muestra de control del ortofosfato.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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5

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Los resultados obtenidos muestran que el producto de carbonato de lantano es significativamente más eficaz en la eliminación de ortofosfato en un sistema con una alta concentración de ión cloruro de lo que lo es en un sistema con una concentración baja de ión cloruro. No obstante, incluso a concentraciones altas de ión cloruro, el carbonato de lantano es relativamente ineficaz en comparación con la composición de la presente invención, tal como puede observarse comparando los resultados obtenidos anteriormente con los correspondientes presentados en relación con haluros de lantánido.

Habiendo sido descrita de este modo la presente invención, se entenderá que sobre la misma se pueden realizar variaciones y modificaciones sin desviarse con respecto al espíritu y el ámbito de la invención. Estas variaciones están destinadas a quedar incluidas dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas, o de equivalentes de las mismas.

Claims

1. Composición de tratamiento de agua, que comprende:

(a): una sal de haluro de lantánido,

(b): un polímero de peso molecular elevado adaptado para flocular cualquier precipitado formado a partir de un catión de lantánido,

estando presente la sal de haluro de lantánido en una cantidad comprendida entre el 50% en peso y el 80% en peso, basándose en el sólido total de la composición.

2. Composición según la reivindicación 1, que comprende además (c) un aglutinante.

3. Composición según la reivindicación 1, en la que la sal de haluro de lantánido es un cloruro de lantánido.

4. Composición según la reivindicación 3, en la que el cloruro de lantánido es cloruro de lantano.

5. Composición según la reivindicación 3, en la que el cloruro de lantánido es una mezcla de las sales de cloruro de cationes de lantánido con un número atómico entre 57 y 71.

6. Composición según la reivindicación 5, en la que el cloruro de lantánido es una mezcla de dos o más sales de cloruro de lantano, neodimio, cerio, y praseodimio.

7. Composición según la reivindicación 6, en la que la composición de haluro de lantánido comprende entre un 40% en peso y un 70% en peso de cloruro de lantano, entre un 10% en peso y un 30% en peso de cloruro de neodimio, entre un 0% en peso y un 30% en peso de cloruro de cerio, y entre un 0% en peso y un 30% en peso de cloruro de praseodimio.

8. Composición según la reivindicación 1, en la que el polímero de peso molecular elevado se selecciona del grupo que comprende poli(acrilamida-co-ácido acrílico), chitosán, poliacrilamida, poli(ácido acrílico), y alcohol de polivinilo.

9. Composición según la reivindicación 8, en la que el polímero de peso molecular elevado es poli(acrilamida-co-ácido acrílico).

10. Composición según la reivindicación 2, en la que el aglutinante se selecciona del grupo que comprende tierra de diatomeas, zeolita, alúmina, sílice, y silicatos.

11. Composición según la reivindicación 10, en la que el aglutinante es tierra de diatomeas.

12. Composición según la reivindicación 2, la cual se presenta en forma de un sólido monolítico.

13. Composición según la reivindicación 1, la cual se presenta en forma de una lechada o pasta acuosa.

14. Composición según la reivindicación 2, la cual se presenta en forma de pellets prensados en seco.

15. Composición según la reivindicación 2, la cual se presenta en forma de polvo.

16. Composición según la reivindicación 2, en la que el polímero de peso molecular elevado está presente en una cantidad comprendida entre el 8% en peso y el 20% en peso, basándose en el sólido total de la composición.

17. Composición según la reivindicación 2, en la que el aglutinante está presente en una cantidad comprendida entre el 20% en peso y el 40% en peso, basándose en el sólido total de la composición.

18. Composición según la reivindicación 2, que comprende:

a): entre un 50% en peso y un 59% en peso de cloruro de lantano, calculado como LaCl_{3}\cdot6H_{2}O;

b): entre un 11% en peso y un 15% en peso de poli(acrilamida-co-ácido acrílico); y

c): entre un 30% en peso y un 35% en peso de tierra de diatomeas;

basándose en el sólido total de la composición.

19. Composición según la reivindicación 18, que comprende:

a): un 55% en peso de cloruro de lantano, calculado como LaCl_{3}\cdot6H_{2}O;

b): un 13% en peso de poli(acrilamida-co-ácido acrílico); y

c): un 32% en peso de tierra de diatomeas;

basándose en el sólido total de la composición.

20. Método para reducir la concentración de fosfatos en el agua, que comprende el contacto del agua con una cantidad eficaz de una composición que comprende:

a): una sal de haluro de lantánido en una cantidad comprendida entre el 50% en peso y el 80% en peso sobre la base del sólido total de la composición;

b): un polímero de peso molecular elevado adaptado para flocular cualquier precipitado formado a partir de un catión de lantánido;

durante un tiempo suficiente como para reducir la concentración de fosfatos en el agua con la que se ha hecho entrar en contacto.

21. Método según la reivindicación 20, en el que la composición comprende además (c) un aglutinante.

22. Método según la reivindicación 20, en el que el agua es agua recirculada en una piscina, un jacuzzi normal, un spa, o un aparato de refrigeración.

23. Método según la reivindicación 20, que comprende además el filtrado del agua.

24. Método según la reivindicación 20, en el que el contacto comprende la mezcla de la composición en forma de una lechada o pasta, pellets, o polvo con el agua, y comprende además el filtrado del agua.

25. Método según la reivindicación 23, en el que el filtrado se produce antes de la mezcla.

26. Método según la reivindicación 23, en el que el filtrado se produce después de la mezcla.

27. Método según la reivindicación 23, en el que el contacto comprende la circulación del agua a través de un recipiente de flujo pasante en una línea de filtración de agua.

28. Método según la reivindicación 20, en el que el contacto comprende la flotación de la composición en el agua.

29. Método según la reivindicación 28, en el que la composición está dispuesta dentro de un flotador que permite que el agua fluya hacia adentro y hacia fuera, entrando en contacto de este modo con la composición.

30. Método según la reivindicación 20, en el que el haluro de lantánido se disuelve y forma un precipitado de fosfatos de lantano, y en el que el polímero de peso molecular elevado flocula los fosfatos de lantano en flóculos filtrables.