ES2347866T3 - Composiciones para el tratamiento del agua. - Google Patents

Abstract

Una composición en forma farmacéutica unitaria para la purificación y clarificación de forma discontinua de 0,1 a 100 litros de agua potable contaminada a un nivel de dosificación de 50 a 2000 mg/litro de agua potable contaminada; comprendiendo la composición: a) de 15% a 50% de sulfato de hierro (Ill) como coagulante primario; b) de 0,4% a 3% de un floculante de unión con puente seleccionado de polímeros aniónicos y no iónicos solubles en agua y dispersables en agua que tienen un peso molecular promedio en peso de al menos

Description

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a composiciones, métodos y kits para usar en la purificación de agua potable contaminada con el fin de hacerla potable. Las composiciones y kits se diseñan especialmente para uso personal o doméstico en la purificación y clarificación de forma discontinua de volúmenes predeterminados relativamente pequeños de agua potable contaminada. Las composiciones y kits se diseñan también para uso personal o doméstico en la purificación y aporte de nutrientes al agua potable contaminada.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En todas las regiones del mundo hay necesidad de agua potable. En los países desarrollados, se purifica el agua y el agua potable se suministra a gran escala, de forma típica por parte de grandes compañías de gestión del agua nacionales o multinacionales. Esta agua se suministra de forma típica directamente a los hogares de los consumidores en forma de agua potable. Sin embargo, en algunas partes del mundo, por ejemplo, en algunas zonas rurales de países en vías de desarrollo, muchas personas o bien no tienen suministro directo de agua potable a sus hogares y solo tienen acceso a un suministro de agua comunitaria no potable como, por ejemplo, un pozo del pueblo, o bien no puede garantizarse que el agua que reciben sea potable. Como resultado, una cantidad considerable de personas mueren cada año como resultado directo de beber agua potable contaminada. Por lo tanto, hay una necesidad de kits de purificación de agua y de composiciones que permitan al consumidor purificar su propia agua, que produzcan agua potable de un modo rápido y eficaz.

Las composiciones de purificación de agua corriente disponibles en el mercado hasta la fecha consisten principalmente en desinfectantes, p. ej. fuentes de cloro y/o yodo, y no purifican el agua de forma adecuada. El agua que se obtiene tras el tratamiento con estos kits de purificación de

agua pueden continuar comprendiendo cantidades de impurezas de agua, por ejemplo, iones de metales pesados como, por ejemplo, arsénico que, cuando son ingeridos de manera continuada durante un período de tiempo prolongado, pueden causar problemas de salud. Por lo tanto, se necesita proporcionar una composición de purificación de agua que elimine impurezas del agua tales como iones de metales pesados, incluyendo arsénico y plomo, de forma más eficaz y efectiva que los kits de purificación de agua actuales.

Se ha descubierto ahora que las composiciones de purificación de agua basadas en ciertas combinaciones de coagulantes inorgánicos y polímeros solubles en agua o dispersables en agua eliminan mayores cantidades de impurezas del agua, como, por ejemplo, metales pesados, en comparación con las composiciones actuales de purificación de agua.

También, las composiciones actuales de purificación de agua corriente no eliminan, destruyen o inactivan de forma adecuada microorganismos tales como bacterias, virus y quistes que se encuentran presentes en el agua. Por lo tanto, subsiste la necesidad de proporcionar una composición de purificación de agua que elimine, destruya o inactive de forma adecuada estos microorganismos.

Se ha descubierto ahora que cuando la composición de la presente invención comprende un agente desinfectante, la composición elimina, destruye o inactiva una cantidad sorprendentemente superior de microorganismos tales como bacterias, virus y quistes en comparación con composiciones de purificación de agua conocidas en la técnica.

Además, el agua que debe purificarse mediante una composición de purificación de agua comprende de forma típica una cantidad superior de contenido orgánico soluble en agua como, por ejemplo, ácido húmico. Con las composiciones de purificación de agua actuales, la lejía, especialmente la lejía clorada, puede reaccionar con el contenido orgánico soluble en agua y producir subproductos en el agua, incluyendo derivados clorados tales como ácido cloroacético o cloroformo, que son perniciosos para la salud humana y animal. Por lo tanto, es

necesario proporcionar unas composiciones de purificación de agua, métodos y kits que produzcan agua purificada y que comprendan una cantidad reducida de subproductos de desinfección.

Otro problema asociado con el uso de ciertos desinfectantes clorados tales como, por ejemplo, hipoclorito de calcio es el de la estabilidad del producto. En particular, se ha descubierto que las composiciones conocidas a base de hipoclorito de calcio pueden perder de forma sustancial la eficacia de desinfección bajo las condiciones habituales de almacenamiento y uso. Por lo tanto, se necesitan composiciones para la purificación y desinfección que tengan una mayor estabilidad durante el almacenamiento.

Tras la purificación y desinfección de agua potable contaminada, surge el problema adicional de mantener la pureza del agua hasta el momento en el que es necesario beberla, proporcionando al mismo tiempo agua potable de un sabor satisfactorio. Por lo tanto, se necesitan composiciones, métodos y kits para purificar el agua potable contaminada y que proporcionen agua purificada tanto con una mayor vida como con mejores propiedades de sabor.

Además de la necesidad de purificar y clarificar agua potable contaminada, también existe una enorme necesidad en muchas partes del mundo de mejorar los niveles de alimentación y sanidad. Proporcionar de modo eficaz tanto agua limpia como minerales y vitaminas esenciales sería claramente de una ventaja universal más aún especialmente en aquellas partes del mundo donde escasea el agua potable. Por lo tanto se necesitan composiciones, métodos y kits para purificar y al mismo tiempo transmitir propiedades nutritivas al agua potable contaminada.

En WO 95/33690 se refiere a composiciones floculantes que eliminan fosfato del agua residual, para usar en, p. ej., plantas municipales de tratamiento de agua. Sus composiciones comprenden sales férricas, quitosana y un polímero aniónico, en WO 00/27759 se ocupa de productos y procesos para permitir a los consumidores reutilizar el agua de lavado manchada, por ejemplo, a partir de los procesos de lavado de ropa. Sus

composiciones comprenden un floculante primario, que puede ser un catión multivalente como, por ejemplo, hierro III o, preferiblemente, aluminio, y un floculante secundario. Los ingredientes opcionales incluyen una fuente de álcali, arcillas, zeolitas y agentes antimicrobianos.

En US-5.681.475 se describen composiciones de dosis unitaria para la purificación de agua potable. Sus composiciones incluyen un desinfectante organoclorado; un coagulante de ion metálico trivalente, preferiblemente aluminio; una fuente de álcali soluble en agua; un floculante primario polimérico aniónico; y un floculante secundario polimérico, catiónico. Este documento presenta relaciones menores de coagulante a floculante que los empleados en la presente invención. En US-5.023.012 se describen también composiciones para la purificación de agua potable. Sus composiciones incluyen también un desinfectante; un coagulante de ion de metal, preferiblemente aluminio; una fuente de álcali; y floculantes poliméricos primarios y secundarios. Los floculantes secundarios ilustrados son aniónicos o no iónicos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a las composiciones, métodos y kits para purificar y/o clarificar agua potable contaminada, así como a composiciones, métodos y kits para purificar y transmitir propiedades nutritivas al agua potable contaminada. En términos generales, las composiciones de la presente invención comprenden al menos un material coagulante primario, un material del tipo llamado floculante de unión con puente, estando los niveles y relaciones de coagulante a floculante dentro de ciertos intervalos, un coadyuvante de la coagulación, un desinfectante microbiocida, un álcali soluble en agua y, preferiblemente, un silicato insoluble en agua (por ejemplo, una arcilla, zeolita o mezcla de los mismos), y un aditivo alimentario o fuente nutricional.

Las composiciones de la presente invención comprenden de 15% a 50%, preferiblemente de 25% a 40% en peso de sulfato de hierro (III) como el coagulante primario.

El floculante de unión con puente es un polímero o mezcla de polímeros que tienen un peso molecular promedio en peso de al menos 2.000.000, preferiblemente al menos 5.000.000 y especialmente al menos 15.000.000, seleccionado de polímeros aniónicos y no iónicos solubles en agua y dispersables en agua y mezclas de los mismos. Las composiciones de la presente invención comprenden de 0,4% a 3%, preferiblemente de 0,5% a 3% en peso del floculante de unión con puente.

El término —coadyuvante de la coagulación“ en la presente memoria se refiere a un polímero soluble en agua o dispersable en agua de peso molecular menor que el del floculante de unión con puente y que contribuye al proceso global de agregación y floculación. El coadyuvante de la coagulación para su uso en la presente invención tiene un peso molecular promedio en peso inferior a 1.500.000, preferiblemente inferior a 750.000 y especialmente inferior a 300.000 y mezclas de los mismos. Las composiciones de la presente invención comprenden de 0,5% a 5%, preferiblemente de 1% a 4% en peso del coadyuvante de la coagulación lo que, desde el punto de vista de proporcionar una excelente eficacia de reducción de metales pesados, sustancia orgánica soluble total y quistes, se selecciona de polímeros catiónicos solubles en agua y dispersables en agua y mezclas de los mismos, por ejemplo, polisacáridos catiónicos, de entre los cuales es especialmente preferida la quitosana. Los coadyuvantes de la coagulación preferidos en la presente memoria son sustancialmente insolubles en agua, con al menos un 10% en peso total seco de material no disuelto determinado según el análisis descrito más adelante en la presente memoria, prefiriéndose esto desde el punto de vista de proporcionar composiciones y métodos que proporcionen un bajo contenido orgánico soluble en el agua total.

La relación de peso de coagulante primario a floculante de unión con puente en la presente memoria es de 10:1 a 200:1, preferiblemente de 10:1 a 150:1, más preferiblemente de 20:1 a

100:1 y, especialmente, de 25:1 a 75:1, siendo estas relaciones especialmente valiosas en combinación con los niveles de coagulante y floculante descritos anteriormente en la presente memoria para proporcionar una óptima eficacia de purificación en condiciones de agua fuertemente contaminada y para proporcionar velocidades de filtración y características de

filtrado —no-bloqueo“ mejoradas de forma significativa así como

una

pureza y claridad final del producto excelentes usando

filtros

de papel y de material sin tejer. Aunque no se

comprenden

totalmente las razones de esta mejora en la

velocidad de filtración, características de no-bloqueo y claridad del producto, se cree que unos mayores niveles y relaciones del floculante de unión con puente con respecto al

coagulante aumentan la —adhesión“ de los flóculos con la consecuente reducción en las partículas coloidales. Dichas composiciones son también altamente adecuadas para su uso en la presente invención en combinación con filtros de tela.

Las características de filtración de la composición pueden evaluarse usando un análisis de filtración de tipo estándar y preferiblemente son tales que al menos un litro de agua de superficie de referencia, tras ser tratada con 620 mg/litro de composición de purificación, pasa a través de un filtro Whatman de 1,2 µm de grado GF/C en menos de 1 hora, preferiblemente menos de 45 minutos y, más preferiblemente, menos de 30 minutos en condiciones de temperatura ambiente (20 °C) y que al menos un 1 litro, preferiblemente al menos 2 litros, más preferiblemente al menos 3 litros del agua tratada pasará a través del filtro sin bloquearlo.

El agua de superficie de referencia descrita comprende:

(i)

24 mg/l de ácido húmico – fuente de materia orgánica natural soluble;

(ii)

20 mg/l de polvo fino para ensayos (1-3 µm) – diseñado para añadir turbidez;

(iii) 1500 mg/l de sal – para proporcionar condiciones exigentes de cantidad elevada de sólidos disueltos totales.

El agua resultante tiene un alto contenido orgánico (>10 mg/l de contenido orgánico total [TOC]), color intenso (>300 unidades de platino cobalto [PCU]), elevada turbidez (>15 unidades nefelométricas de turbidez [NTU]) y una cantidad elevada de sólidos disueltos totales (TDS). El pH del agua es casi neutro pero puede ajustarse también a pH 5 ó 9 usando HCl

o NaOH respectivamente para ensayos en condiciones exigentes. Esta agua se refiere en la presente memoria como —agua de superficie de referencia“. Las composiciones que tienen una eficacia de purificación y clarificación óptima pueden definirse también mediante referencia a la relación de peso del coagulante primario y coadyuvante de coagulación al floculante de unión con puente. Por lo tanto, en realizaciones preferidas, la relación de peso de coagulante primario a coadyuvante de coagulación es de 8:1 a 100:1, preferiblemente de 12:1 a 30:1 y, más preferiblemente, de 15:1 a 25:1. La relación de peso de coadyuvante de coagulación a floculante de unión con puente, por otro lado, está preferiblemente en el intervalo de 10:1 a 1:6, preferiblemente de 5:1 a 1:3, más preferiblemente de 3:1 a 1:1. Las composiciones, métodos y kits de la invención comprenden también un desinfectante microbiocida. Aunque se prevé un amplio intervalo de desinfectantes microbiocidas para su uso en la presente invención, se prefiere un desinfectante clorado. El hipoclorito de calcio es especialmente preferido. Preferiblemente, las composiciones de la presente invención

comprenden coagulante primario y desinfectante microbiocida en una relación de peso de 10:1 a 100:1, más preferiblemente de

12:1 a 60:1, y especialmente de 15:1 a 40:1. Las composiciones de la presente invención comprenden de 0,2% a 10%, preferiblemente de 0,5% a 4%, más preferiblemente de 0,7% a 2,5% en peso del desinfectante microbiocida.

Las composiciones, métodos y kits de la presente invención comprenden también un álcali soluble en agua, siendo esto útil desde el punto de vista de proporcionar un perfil de pH óptimo durante el uso. En términos generales, los niveles de coagulante primario y álcali deberían ajustarse para

proporcionar un pH a la concentración de uso (generalmente aproximadamente 620 ppm de composición total) en el intervalo de aproximadamente 6,0 a 8,5, pero preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 6,0 a 7,0, prefiriéndose esto desde el punto de vista de hacer que la eficacia se mantenga para aguas contaminadas de diferentes niveles y tipos de contaminación. Para alcanzar los niveles de pH necesarios, la relación en peso de coagulante primario a álcali soluble en agua está en el intervalo de 0,8:1 a 3:1, preferiblemente de 0,9:1 a 2,4:1 y, más preferiblemente, de 1:1 a 2:1. Generalmente, las composiciones comprenden de 10% a 45%, preferiblemente de 15% a 40%, más preferiblemente de 20% a 35% en peso del álcali soluble en agua.

Las composiciones, métodos y kits de la invención pueden incluir también un material de tipo silicato insoluble en agua como, por ejemplo, una arcilla o zeolita que actúa contribuyendo al proceso de floculación actuando como un núcleo de agregación o favoreciendo la absorción o intercambio de cationes de los iones de metal. En realizaciones preferidas, la relación de peso de coagulante primario a silicato insoluble en agua de la presente invención es de 0,3:1 a 5:1, preferiblemente de 0,7:1 a 2:1 y, más preferiblemente, de 0,8:1 a 1,2:1. Generalmente, las composiciones de la presente invención comprenden de 10% a 80%, preferiblemente de 20% a 50%, más preferiblemente de 25% a 35% en peso del silicato insoluble en agua.

Las composiciones y kits en la presente memoria pueden utilizarse en una diversidad de tipos de formas y de procesos incluyendo en discontinuo y en continuo, pero preferiblemente la composición está en forma farmacéutica unitaria y se usa en la purificación en discontinuo y clarificación de un volumen predeterminado relativamente pequeño de agua potable contaminada. Por volumen relativamente pequeño quiere decirse un volumen de agua requerido de forma típica para el consumo inmediato en el uso doméstico o personal, o que se requiere para el almacenamiento y consumo a corto plazo. De forma típica, las composiciones de la presente invención se usarán

para tratar un volumen de agua potable contaminada en el intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 100, preferiblemente de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 40, más preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 20 y especialmente de aproximadamente 8 a aproximadamente 13 litros. Las cantidades farmacéuticas unitarias de la composición, por otro lado, estarán generalmente comprendidas de aproximadamente 50 a aproximadamente 2000, preferiblemente de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000, más preferiblemente de aproximadamente 250 a aproximadamente 750 mg por litro de agua potable contaminada. Las formas farmacéuticas unitarias adecuadas para su uso en la presente invención incluyen pastillas, materiales compactados, productos de extrusión, bolsas monocompartimentales y multicompartimentales solubles en agua etc., pero preferiblemente las formas farmacéuticas unitarias preferidas son bolsitas monocompartimentales y multicompartimentales que comprenden una dosis unitaria de composición granulada o en polvo que se abren antes del uso vaciándose los contenidos en una cantidad predeterminada de agua potable contaminada.

Para los propósitos anteriores, es muy preferida en la presente invención una composición en forma farmacéutica unitaria que comprende;

(i)

de aproximadamente 15% a aproximadamente 50%, preferiblemente de aproximadamente 25% a aproximadamente 40% en peso del coagulante primario;

(ii)

de aproximadamente 0,2% a aproximadamente 5%, más preferiblemente de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 3% en peso del floculante de unión con puente; y

(iii) de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 5%, más preferiblemente de aproximadamente 1% a aproximadamente 4% en peso del coadyuvante de la coagulación.

Es importante también asegurar que al usar las composiciones se liberen niveles eficaces de los ingredientes de la formulación a la muestra de agua contaminada que debe

purificarse. Por lo tanto los niveles de coagulante primario, floculante de unión con puente y coadyuvante de la coagulación en la composición deberían de ser suficientes para proporcionar en peso del agua potable contaminada de aproximadamente 50 a aproximadamente 500, preferiblemente de aproximadamente 75 a aproximadamente 300, más preferiblemente de aproximadamente 100 a aproximadamente 250 ppm de coagulante primario, de aproximadamente 1 a aproximadamente 15, preferiblemente de aproximadamente 2 a aproximadamente 10, más preferiblemente de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 7,5 ppm de floculante de unión con puente, y de aproximadamente 1 a aproximadamente 25, preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 20, más preferiblemente de aproximadamente 8 a aproximadamente 12 ppm de coadyuvante de la coagulación.

En realizaciones preferidas, el desinfectante microbiocida se incorpora a las composiciones de la invención en una forma de liberación controlada, retrasada, sostenida o lenta donde el desinfectante se libera al agua potable y se deja reaccionar con impurezas orgánicas solubles en la misma sólo después de que la etapa de coagulación y floculación se haya completado de forma sustancial, siendo esto válido desde el punto de vista de controlar y minimizar el nivel de trihalometanos (THM) generado durante el proceso de purificación. Una medida de la velocidad de liberación de desinfectante en la presente memoria es tmax, siendo este el tiempo que tarda en alcanzarse la concentración residual de desinfectante máxima tras la adición de la composición a agua desionizada a 20 °C con agitación suave. Preferiblemente las composiciones de la presente invención tienen un tmax, de al menos aproximadamente 1 minuto, preferiblemente al menos aproximadamente 2 minutos, más preferiblemente al menos aproximadamente 4 minutos, y especialmente al menos aproximadamente 8 minutos. La velocidad de coagulación y floculación de impurezas orgánicas, por otra parte, se mide mediante el n%-il de velocidad de floculación de materia orgánica soluble (tn). El n%-il de velocidad de floculación de materia orgánica soluble se define en la presente memoria como el tiempo que tarda en reducirse el n% en

la concentración de ácido húmico medido según el procedimiento

descrito

a continuación en la presente memoria.

Preferiblemente,

t80 para las composiciones de la presente

invención

es inferior a aproximadamente 2 minutos,

preferiblemente menos de aproximadamente 1 minuto, más preferiblemente inferior a aproximadamente 30 segundos. En realizaciones preferidas, además, t90 para las composiciones de la presente invención es inferior a aproximadamente 2 minutos, preferiblemente inferior a aproximadamente 1 minuto, más preferiblemente inferior a aproximadamente 30 segundos.

El n%-il de velocidad de floculación de materia orgánica se mide en el agua de superficie de referencia descrita anteriormente en la presente memoria. Se añaden 620 mg de la composición de purificación del agua a una muestra de 1 litro del agua de superficie de referencia mientras se agita. Se toman alícuotas del líquido a intervalos de 30 segundos, filtrándose cada alícuota a través de un filtro de 0,45 µm. A continuación, se mide el color de la alícuota usando por ejemplo, un colorímetro Hanna HI93727 y se compara con un set de estándares de concentración conocida de ácido húmico y se lleva a cabo la lectura del color. El n%-il de velocidad de floculación de la materia orgánica soluble es el tiempo transcurrido hasta alcanzar una lectura de color correspondiente a un nivel de ácido húmico que es (100-n)% del nivel inicial (24 ppm).

Preferiblemente el color final obtenido (por ejemplo, postfiltración a 30 minutos) usando las composiciones de purificación de la invención in-vivo o en agua de superficie de referencia es inferior a 20 PCU, más preferiblemente inferior a 15 PCU y especialmente inferior a 10 PCU. Por otra parte, la turbidez final alcanzada usando las composiciones de purificación de la invención in-vivo o en agua de superficie de referencia es preferiblemente inferior a 5 NTU, más preferiblemente inferior a 2 NTU y especialmente inferior a 1 NTU, midiéndose la turbidez usando un turbidímetro Jenway 6035 calibrado diariamente con un patrón de 5,0 NTU.

Las composiciones, métodos y kits de la invención comprenden preferiblemente también un aditivo alimentario o una fuente nutricional, siendo esto valioso desde el punto de vista de proporcionar agua potable que no solamente es pura, sino que contiene también minerales esenciales y otros aditivos alimentarios necesarios para una buena salud y nutrición. El aditivo alimentario o la fuente nutricional puede incluirse en los kits de la invención como una o más composiciones individuales en forma farmacéutica unitaria, o pueden incorporarse directamente a la propia composición de purificación de agua.

En el caso de fuentes de aditivos alimentarios y de nutrientes que no son coagulables o que sobreviven al menos parcialmente al proceso de coagulación y floculación, por ejemplo, agentes fluorantes, agentes yodantes, y minerales esenciales tales como cinc y hierro, el aditivo alimentario o floculante puede incorporarse sin medidas especiales a la composición de purificación del agua. Si no, el aditivo alimentario o las fuentes nutricionales pueden incorporarse también en forma de liberación controlada, retrasada, sostenida

o lenta como se describe en la presente memoria con respecto al desinfectante. En este caso, la composición debería tener un tmax correspondiente al tiempo para alcanzar la concentración máxima de nutriente tras la adición a agua desionizada a 20 °C que es superior al 80%-il de la velocidad de floculación de materia orgánica soluble (t80) y preferiblemente superior al 90%-il de la velocidad de floculación de materia orgánica soluble (t90) de la composición.

Es deseable también en la presente memoria controlar el contenido de humedad libre de las composiciones de purificación de agua, especialmente en aquellas composiciones de la invención que comprenden hipoclorito de calcio como desinfectante microbiocida. Debería entenderse que muchos de los ingredientes de las composiciones de la presente invención tales como las arcillas de tipo bentonita, coagulantes con base de alumbre, etc., contienen una cantidad natural de humedad libre y se ha descubierto que esto es especialmente perjudicial

para la estabilidad del hipoclorito de calcio. En realizaciones preferidas, por lo tanto, las composiciones de la invención deberían tener un contenido de humedad libre inferior a 6%, preferiblemente inferior a 4% y, más especialmente, inferior a 2,5% en peso de la misma. Es altamente deseable también incorporar uno o más ingredientes que sean capaces de actuar como un medio de captación de humedad, por ejemplo, arcillas predesecadas, de bajo contenido en humedad y sales hidratables en forma anhidra o parcialmente hidratada donde el contenido en humedad libre de la composición se mantiene por debajo de la cantidad teórica necesaria para la hidratación al 100% de los componentes de la composición. Los captadores de humedad particularmente preferidos incluyen arcillas predesecadas y aluminosilicatos, carbonato sódico anhidro, y mezclas de los mismos. Preferiblemente los sumideros de humedad tienen un contenido en humedad libre inferior a 4%, más preferiblemente inferior a 3%, especialmente inferior a 2,5% y, más especialmente, inferior a 1,5% en peso. El contenido en humedad libre del producto o medio de captación de humedad se determina del siguiente modo. Se extrae una muestra de 2 g del producto o sumidero de humedad en 50 ml de metanol seco a temperatura ambiente durante 20 min. A continuación, se toma una alícuota de 1 ml de esta solución y se determina la humedad libre mediante una valoración volumétrica de tipo Karl Fischer estándar. La humedad libre se expresa como el porcentaje en peso de agua relativo al peso de la muestra (en este caso 2 g). La presente invención se refiere también a métodos para

purificar

agua potable contaminada que comprenden poner en

contacto

el agua con las composiciones de la presente

invención.

Los métodos de la invención comprenden una cantidad de etapas químicas y físicas diferenciadas que pueden transcurrir al mismo tiempo o en secuencias. A grandes rasgos, estas etapas incluyen

(i)

una etapa de coagulación y floculación en la que el agua potable contaminada se pone en contacto mediante mezcla con el coagulante, floculante de

unión con puente y, si está presente, el coadyuvante de coagulación para coagular y flocular las impurezas de agua en forma de materia sólida;

(ii)

una etapa desinfectante en la que el agua potable se pone en contacto microbiocida con el desinfectante durante o después de que la etapa de coagulación y floculación se haya completado de forma sustancial;

(iii) una etapa de separación anterior o posterior a la etapa desinfectante en la que la materia sólida se separa físicamente del agua potable.

Además, los métodos de la invención incluyen también preferiblemente una etapa de neutralización en la que el agua potable se pone en contacto con un agente de neutralización desinfectante posterior a dicha etapa de separación para mantener la pureza del agua potable durante el almacenamiento de agua potable pero para reducir o eliminar el exceso de desinfectante antes del uso. En el caso de desinfectantes clorados, los agentes de neutralización desinfectantes adecuados incluyen agentes de carbón activado y agentes reductores tales como tiosulfato de sodio, sulfito de sodio, peróxido de hidrógeno y percarbonato de sodio.

Además, los métodos de la invención incluyen preferiblemente también una etapa de aporte de nutrientes en la que el agua potable se pone en contacto con el aditivo alimentario o fuente nutricional antes o después de la etapa de separación.

El volumen de agua potable contaminada tratado según los métodos de la invención está preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 100, más preferiblemente de 0,5 a 40, aún más preferiblemente de 5 a 20, y especialmente de 8 a 13 litros.

Aunque puede utilizarse cualquier método cómodo de separación de la materia sólida del agua potable parcialmente purificada, por ejemplo, mediante decantación, sedimentación, flotación, etc., la separación se lleva a cabo preferiblemente mediante filtración en una etapa de separación usando un papel, un material no tejido o un elemento de filtración de tela. Además, la separación de la materia sólida se lleva a cabo

preferiblemente en una única etapa de filtración sin la necesidad de cambiar el elemento de filtración. Es una característica de la invención que las composiciones y métodos tienen características de filtración superiores a través de filtros de papel desechables y de filtros de material no tejido y que dichos medios de filtración pueden preferirse para una eficacia óptima en la eliminación de contaminación quística y bacteriana. Las composiciones y métodos de la invención proporcionan también unas características de filtración superiores a través de los elementos de filtración de tela hechos de un sustrato hidrófilo tal como algodón y pueden preferirse dichos sistemas desde el punto de vista del coste y de las consideraciones medioambientales al tiempo que proporcionan una eficacia de filtración elevada.

Las composiciones, métodos y kits de la invención son especialmente valiosas en la purificación de agua que se ha contaminado con metales pesados tales como arsénico y/o plomo y son eficaces en la purificación de agua para una concentración de arsénico inferior a 5 ppb, preferiblemente inferior a 2 ppb y a una concentración de plomo inferior a 15 ppb, preferiblemente inferior a 10 ppb.

Las composiciones, métodos y kits de la invención son también valiosas en la purificación de agua que se ha contaminado con impurezas orgánicas solubles tales como ácido húmico y son eficaces en la purificación de agua hasta un contenido de materia orgánica total inferior a 10 ppm, preferiblemente inferior a 7 ppm y más preferiblemente inferior a 4 ppm y a un nivel de trihalometano (THM) inferior a 100 ppb, preferiblemente inferior a 70 ppb, más preferiblemente inferior a 40 ppb.

Las composiciones, métodos y kits de la invención son valiosas también en la purificación de agua que se ha contaminado con quistes tales como Giardia y Cryptosporidium parvum y en el que la concentración de quistes se reduce en un factor de al menos log 2, preferiblemente al menos log 3 y, más preferiblemente, en un factor de al menos log 3,5.

En un aspecto del kit, la presente invención se refiere a un kit para purificar y clarificar agua potable contaminada y que comprende

(i)

una o más dosis unitarias de la composición de purificación de agua de la presente memoria, y

(ii)

medios para la separación física de materia sólida del agua potable.

Los medios para la separación física de materia sólida del agua potable incluyen filtros de tela, de papel y de material no tejidos como los descritos anteriormente en la presente memoria.

Los kits de la invención pueden comprender adicionalmente una o más dosis unitarias de una composición de aditivo alimentario o de nutriente. La composición de aditivo alimentario o de nutriente puede usarse con la composición de purificación de agua de forma simultánea o en secuencias.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Coagulante primario

La composición de la presente invención comprende una sal metálica inorgánica, sulfato de hierro (iii). La sal metálica inorgánica se selecciona sobre la base de que pueda actuar como un coagulante y de que pueda interactuar con impurezas solubles en agua cargadas de modo que neutralice la carga de dichas impurezas solubles en agua para formar una impureza insoluble en agua, generalmente para formar una sal insoluble en agua de dicha impureza, la cual precipita fuera de la solución. La sal inorgánica puede también reducir la turbidez del agua al incrementar el tamaño de partícula de las impurezas insolubles en agua causando si es posible sedimentación o facilitando la retirada de estas impurezas insolubles en agua u otras técnicas de eliminación de materia insoluble en agua tales como flotación o decantación. La sal inorgánica seleccionada en la presente memoria, puede hacer también coprecipitar iones de metales pesados, y puede disminuir también el contenido de materia orgánica total presente en el agua al coagular o

adsorber este contenido de materia orgánica sobre las impurezas que se han formado en el agua.

El término —sal de metal inorgánico“ incluye todas las variaciones poli-de las mismas tales como el material poliférrico, pero no incluye los compuestos que comprenden grupos metilo o etilo. La sal de metal inorgánico está

preferiblemente exenta de átomos de carbono. El término —sales de metal inorgánico que están exentas de átomos de carbono“ incluye fuentes de sales de metal inorgánico que comprenden componentes minoritarios de impureza de carbono como es frecuente encontrar en las fuentes de sales de metal inorgánico naturales. Por ejemplo, las sales de metal inorgánico preferidas de la composición de la invención comprenden (en peso de dicha sal) menos de 5%, más preferiblemente menos de 3%, más preferiblemente menos de 1%, aún más preferiblemente menos de 0,1%, aún más preferiblemente menos de 0,01% átomos de carbono.

La composición en la presente memoria preferiblemente comprende (en peso) de 15%, o preferiblemente de 20%, o preferiblemente de 25%, y hasta 50%, o preferiblemente hasta 40%, o preferiblemente hasta 30% de sulfato de hierro.

Coadyuvante de coagulación

La composición de purificación de agua de la presente memoria comprende un coadyuvante de la coagulación polimérico,

catiónico (a veces referido en la presente memoria como —primer material polimérico“). Son muy preferidos los materiales poliméricos que comprenden un grupo amino. El primer material polimérico se selecciona en base a que pueda contribuir al proceso de coagulación y floculación y en particular que pueda contribuir junto con el coagulante primario a la adherencia de partícula y a la agregación de partículas insolubles en agua en los complejos agregados insolubles en agua de mayor tamaño conocidos como flóculos. El primer material polimérico puede también adsorber o coagular aceites, grasas y otra materia

orgánica o inorgánica, y puede secuestrar iones de metales pesados.

El término —grupo amina“ se define en la presente memoria como incluyente de grupos amino primarios, grupos amino secundarios, grupos amino terciarios, grupos amino cuaternarios tales como grupos amonio cuaternario, pero el término —grupo amina“ no incluye grupos amida. Dicho grupo amina puede ser el grupo que une las unidades monoméricas de la cadena principal del material polimérico, o puede estar presente como un grupo lateral del material polimérico, por ejemplo, como un grupo lateral amino de un polisacárido. Preferiblemente el grupo amino está presente como un grupo lateral.

Preferiblemente, el material polimérico es sustancialmente insoluble en agua. —Sustancialmente insoluble en agua“ se define en la presente memoria como teniendo al menos 10% en peso total seco de material no disuelto presente según se determina mediante el siguiente método:

Se añade 1 g de material a 1 litro de agua destilada a un pH de entre 6,0 y 8,0, a 20 °C y se agita enérgicamente durante 24 horas. Entonces se filtra el agua a través de un filtro de 3 micrómetros, y el material no disuelto que se recoge mediante la etapa de filtración se seca a 80 °C hasta que se alcanza un peso constante, de forma típica de 24 a 48 horas. A continuación, se determina el peso de este material no disuelto y puede calcularse el % en peso seco de este material no disuelto.

El grupo amino del primer material polimérico está preferiblemente al menos parcialmente protonado cuando el primer material polimérico entra en contacto con agua, esta reacción de protonación tiene lugar de forma típica a un pH inferior a 9,0, y preferiblemente a un pH de 3 a 8. Por lo tanto, preferiblemente el primer material polimérico es catiónico cuando se encuentra en solución de agua a un pH inferior a 9. De forma alternativa, el grupo amino del primer material polimérico puede estar ya en un estado cargado, por ejemplo, en un estado sustituido o protonado. El grupo amino

del primer material polimérico puede ser un grupo amonio cuaternario catiónico.

El primer material polimérico comprende preferiblemente un polisacárido que comprende un grupo amino. El primer material polimérico puede comprender un almidón catiónico, por ejemplo, almidón catiónico obtenido de almidón de patata, almidón de maíz céreo, almidón de maíz, almidón de trigo y almidón de arroz. Más preferiblemente, el primer material polimérico comprende un polisacárido que comprende un grupo amino que se une directamente a la unidad de cadena monomérica de dicho polisacárido. Más preferiblemente, el primer material polimérico comprende un polímero de glucosamina donde todas las unidades de cadena sacárida monomérica principal están conectadas en una conformación lineal mediante enlaces beta-14-glucosídicos. Más preferiblemente, el primer material polimérico comprende una quitina modificada, tal como quitosana, quitosana modificada, o sales de la misma. Con máxima preferencia el primer material polimérico comprende quitosana o quitosana modificada. El primer material polimérico puede ser una impureza de quitina y, por lo tanto, la quitina puede ser una fuente preferida de primer material polimérico para su uso en la presente invención.

La quitosana adecuada para su uso en la presente invención se deriva de forma típica de la quitina de crustáceos tales como cangrejo, langostas y gambas. En la presente invención pueden usarse también los derivados de quitosana obtenidos a partir de la quitina de hongos. La quitosana para su uso en la presente invención se encuentra de forma típica en los caparazones de crustáceos y puede extraerse mediante cualquier técnica conocida en la técnica, por ejemplo, usando las técnicas de extracción descritas en US-3.533.940, US-3.862.122, US-3.922.260 y US-4.195.175.

El primer material polimérico para su uso en la presente invención tiene de forma típica un grado de modificación de aminas de al menos 0,1, más preferiblemente al menos 0,2, o preferiblemente al menos 0,3, o preferiblemente al menos 0,4, o preferiblemente al menos 0,5, o preferiblemente al menos 0,6, o

preferiblemente al menos 0,7, o preferiblemente al menos 0,8, o preferiblemente al menos 0,9, o preferiblemente al menos 1,0. Dicho grado de modificación es una indicación de la cantidad de grupos amina presentes en el material polimérico y se define como la relación numérica del número de grupos amina presentes en el material polimérico por unidad monomérica del material polimérico.

Preferiblemente, el primer material polimérico tiene un peso molecular promedio en peso de al menos 10000, o preferiblemente al menos 25.000, o preferiblemente al menos 50.000, o preferiblemente al menos 75.000, o preferiblemente al menos 100.000.

La composición en la presente memoria comprende (en peso) de 0,5%, o preferiblemente de 1%, o preferiblemente de 1,5%, o preferiblemente de 2%, o preferiblemente de 2,5%, y hasta 5%, o preferiblemente hasta 4% de primer material polimérico.

Floculante de unión con puente

La composición de la presente memoria comprende también un floculante de unión con puente (a veces referido en la presente memoria como el segundo material polimérico). Preferiblemente el segundo material polimérico es sustancialmente soluble en agua a las concentraciones habituales en el uso y tiene un peso molecular promedio en peso de al menos 2.000.000. El segundo material polimérico se selecciona en base a que pueda actuar como floculante y cause la agregación de partículas insolubles en agua en los complejos agregados insolubles en agua conocidos como flóculos. Se cree que la capacidad del segundo material polimérico para actuar como floculante, se debe a la combinación de su elevado peso molecular, estructura, y propiedades de solubilidad en agua.

El segundo material polimérico tiene un peso molecular superior al del primer material polimérico y preferiblemente no comprende un grupo amino. Preferiblemente el segundo material polimérico comprende un grupo amida. Más preferiblemente el segundo material polimérico es una poliacrilamida. El segundo material polimérico preferiblemente no es una poliacrilamida

catiónica y, preferiblemente, el segundo material polimérico no es catiónico.

El segundo material polimérico para su uso en la presente invención es no iónico o aniónico, preferiblemente aniónico, más preferiblemente el segundo material polimérico contiene al menos 0,02, o preferiblemente al menos 0,05, o preferiblemente al menos 0,1 grupos aniónicos por unidad monomérica.

El segundo material polimérico para su uso en la presente invención es de forma típica una poliacrilamida, son especialmente preferidas las poliacrilamidas aniónicas o no iónicas. Las poliacrilamidas aniónicas y no iónicas típicas para su uso en la presente invención son las de la gama Magnafloc comercializada por Ciba. De estas poliacrilamidas, son especialmente preferidas las que se conocen con los nombres comerciales de Magnafloc LT20, Magnafloc LT25, Magnafloc LT25S, Magnafloc LT26, Magnafloc LT28, Magnafloc 351 y Magnafloc 919.

Se prefiere que en la composición de la presente invención se halle presente una cantidad reducida de contenido orgánico sustancialmente soluble en agua. El término —cantidad reducida de contenido sustancialmente soluble en agua“ puede determinarse mediante el siguiente método:

Se añaden 500 mg de dicha composición a 1 litro de agua desionizada que comprende cantidades no detectables de contenido sustancialmente soluble en agua, para formar una solución. Dicha solución se deja agitar de forma ocasional durante 30 minutos y se filtra a continuación a través de un papel Whatman GF/C que tiene un tamaño de poro promedio de 1,2 micrómetros para obtener agua purificada. El nivel de contenido orgánico total (TOC) de dicha agua purificada se determina usando el método ISO 8245:1999. Una composición que comprende —una cantidad sustancialmente baja de contenido soluble en agua“ se define como una composición que da un valor de TOC de dicha agua purificada inferior a 10 ppm, preferiblemente inferior a 7 ppm, más preferiblemente inferior a 4 ppm, cuando se determina usando este método.

Se prefiere igualmente obtener una cantidad baja de contenido orgánico sustancialmente soluble en agua con el uso de las composiciones in-vivo o al usar agua de superficie de referencia. Para este propósito, se añaden 620 mg de la composiciones a 1 litro de agua de superficie de referencia in- vivo o agua de superficie modelo respectivamente y se repite el análisis. Preferiblemente, el TOC del agua tras el tratamiento es inferior a 10 ppm, más preferiblemente inferior a 7 ppm, y especialmente inferior a 4 ppm.

Preferiblemente, el segundo material polimérico no comprende un polisacárido y más preferiblemente el segundo material polimérico no comprende una carboximetilcelulosa o derivado de la misma.

Preferiblemente, el peso molecular promedio en peso del segundo material polimérico es al menos 2.500.000, o preferiblemente al menos 3.000.000, o preferiblemente al menos 5.000.000, o preferiblemente al menos 7.500.000, o preferiblemente al menos 10.000.000, o preferiblemente al menos

15.000.000.

La composición de la presente invención comprende (en peso) de 0,4%, o preferiblemente de 0,5%, o preferiblemente de 1%, y hasta 3% de segundo material polimérico.

Desinfectante microbiocida

La composición de la presente invención comprende un desinfectante microbiocida (a veces referido en la presente memoria como el agente desinfectante). El agente desinfectante puede comprender cualquier compuesto que desinfecte o sanitice el agua. El agente desinfectante puede ser inorgánico como, por ejemplo, sales de plata, plata, coloidal, nanoplata, ozono, dióxido de cloro, cloro, hipoclorito sódico o cloramina. El agente desinfectante puede ser también orgánico como, por ejemplo, un compuesto de amonio cuaternario. Los agentes desinfectantes preferidos incluyen desinfectantes de tipo cloruro inorgánico, en los que el cloro está en un estado de oxidación formal que no es menos uno, preferiblemente superior a menos uno. Las fuentes preferidas de cloro comprenden

hipocloritos (especialmente hipoclorito de calcio) y fuentes orgánicas de cloro tales como isocianuratos. Otros agentes desinfectantes preferidos comprenden yodo y fuentes de yodo tales como resinas de poliyoduro.

Como se ha discutido anteriormente, el agente desinfectante se usa preferiblemente en una forma de liberación controlada, retardada, sostenida o lenta. Los medios para proporcionar dicha liberación controlada, retardada, sostenida

o lenta (en adelante —medios para proporcionar liberación retardada“) pueden incluir mezclado o recubrimiento del agente desinfectante con, por ejemplo, un material poco soluble en agua o un material hidrófobo, o proporcionar un recubrimiento de suficiente espesor para que la cinética de disolución del recubrimiento proporcione liberación retardada. Los materiales poco solubles en agua o materiales hidrófobos incluyen ceras, parafinas, sílices, zeolitas, arcillas, resinas poliméricas, celulosas, polímeros reticulados, sales insolubles tales como carbonato de calcio, etc. El material de recubrimiento puede aplicarse mediante aglomeración en, por ejemplo, mezcladores de placa, tambor rotatorio y mezclador vertical, o mediante atomizado por pulverización. Otros medios para proporcionar liberación retardada incluyen medios mecánicos para alterar las propiedades físicas del agente desinfectante, por ejemplo, medios de compactación, granulación para alterar la distribución del tamaño de partículas del agente desinfectante, etc. Desde un punto de vista muy preferido para alcanzar una óptima eficacia de floculación y desinfección en agua contaminada con niveles elevados de impurezas orgánicas es altamente preferido en la presente invención un agente desinfectante en forma de partículas, preferiblemente hipoclorito de calcio, que tenga una distribución de tamaño de partículas tal que al menos aproximadamente 50%, preferiblemente al menos aproximadamente 75%, más preferiblemente al menos aproximadamente 90% en peso se retenga

sobre un tamiz de 210 µm (malla Tyler 65), preferiblemente sobre un tamiz 425 µm (malla 35), más preferiblemente sobe un

tamiz 600 µm (malla 28), aún más preferiblemente sobre un tamiz 710 µm (malla 24), aún más preferiblemente sobre un tamiz 850 µm (malla 20) y, especialmente, sobre un tamiz 1000 µm (malla 16).

Para minimizar la varianza de muestra aleatoria de la composición de dosis unitaria final es preferible también que el agente desinfectante en forma de partículas tenga una distribución de tamaños de partículas tal que al menos aproximadamente 50% o aproximadamente o aproximadamente 75% en peso de la misma pase a través de un tamiz de 2000 µm (luz de malla 9) y más preferiblemente a través de un tamiz de 1400 µm (luz de malla 12).

La composición en la presente memoria comprende (en peso) de 0,2%, o preferiblemente de 0,5%, o preferiblemente de 0,7%, o preferiblemente de 1,0%, o preferiblemente de 1,2%, o preferiblemente de 1,5%, y hasta 10%, o preferiblemente hasta 5%, o preferiblemente hasta 4%, o preferiblemente hasta 2,5% de agente desinfectante.

Silicato insoluble en agua

La composición de la presente invención comprende preferiblemente un silicato insoluble en agua seleccionado de arcillas, zeolitas y mezclas de los mismos.

Los silicatos muy preferidos para su uso en la presente invención son arcillas. La arcilla actúa como una partícula de agregación sobre la cual pueden agregarse impurezas insolubles para formar flóculos. La presencia de arcilla en la composición mejora la velocidad de formación de flóculos y permite la formación de flóculos de mayor tamaño en comparación con los que se forman cuando la arcilla no está presente en la composición de la presente invención. La arcilla también puede actuar como un agente de hinchamiento, y si la composición en la presente memoria está en forma de una pastilla, la arcilla mejora la velocidad a la cual la pastilla se desintegra en contacto con el agua, hinchándose al entrar en contacto con el agua, de modo que los componentes de la pastilla son separados por las partículas de arcilla. La arcilla también puede actuar

como un desecante dentro de la pastilla. La arcilla también puede actuar como un agente de intercambio catiónico para eliminar los iones de metal del agua y la arcilla también puede eliminar color, metales pesados y una parte de la materia orgánica del agua mediante adsorción.

La arcilla usada es preferiblemente una arcilla tipo esmectita, preferiblemente una arcilla tipo esmectita dioctaédrica como, por ejemplo, arcilla de tipo montmorilonita,

o una arcilla tipo esmectita trioctaédrica como, por ejemplo, arcilla tipo hectorita. Las arcillas presentes en depósitos de arcilla bentonita son también preferidas. Las arcillas particularmente preferidas para su uso en la presente invención incluyen arcilla de tipo laponita hectorita montmorilonita, nontronita, saponita, volkonsita, sauconita, beidellita, allevarlita, illita, halloysita y atapulgita. En composiciones que contienen hipoclorito de calcio, el contenido de humedad libre de la arcilla debería controlarse cuidadosamente para proporcionar una estabilidad desinfectante aceptable. Preferiblemente, el contenido de humedad libre debería ser inferior a aproximadamente 4%, más preferiblemente inferior a aproximadamente 3%, especialmente inferior a aproximadamente 2,5% y más especialmente inferior a aproximadamente 1,5% en peso. El contenido de humedad libre se determina sobre una muestra de 2 g del material de ensayo siguiendo el procedimiento que se describe anteriormente en la presente memoria.

Son muy preferidas para su uso en la presente invención desde el punto de vista de proporcionar una estabilidad desinfectante óptima las arcillas que en su forma desecada tienen el potencial de capturar o captar humedad. Tales arcillas pueden describirse en términos de lo que se conoce como su capacidad de retención de agua, definida en la presente memoria como el porcentaje en peso en el equilibrio de humedad retenida por una pequeña muestra (p. ej., aproximadamente 10 mg) del material desecado a partir de aire a 80% de humedad relativa y 20 °C medido según técnicas de absorción dinámica de vapor. Por ejemplo, si aproximadamente el 10 mg de la arcilla

desecada captan 2 mg de humedad, la arcilla desecada tiene una capacidad de retención de agua de 20%. Son preferidas para su uso en la presente invención las arcillas desecadas con una capacidad de retención de agua de al menos aproximadamente 10%, preferiblemente al menos aproximadamente 15% y, más preferiblemente al menos aproximadamente 18%.

La composición en la presente memoria comprende (en peso) de 1%, o preferiblemente de 5%, o preferiblemente de 10%, o preferiblemente de 15%, o preferiblemente 20%, o preferiblemente de 25%, y preferiblemente hasta 80%, o preferiblemente hasta 50%, o preferiblemente hasta 35% de arcilla.

En la presente invención pueden usarse aluminosilicatos en lugar de o además de la arcilla. El aluminosilicato puede actuar como un agente de intercambio catiónico para eliminar iones de metal del agua, y puede también actuar como un núcleo para favorecer la formación de flóculos y como desecante para mejorar la estabilidad desinfectante. Los aluminosilicatos preferidos para su uso en la presente invención incluyen zeolita A, zeolita X, zeolita Y, zeolita P y zeolita beta. Preferiblemente el contenido de humedad libre del aluminosilicato debería ser inferior a aproximadamente 4%, más preferiblemente inferior a aproximadamente 3%, especialmente inferior a aproximadamente 2,5% y más especialmente inferior a aproximadamente 1,5% en peso.

Son muy preferidos para su uso en la presente invención desde el punto de vista de proporcionar una estabilidad desinfectante óptima los aluminosilicatos predesecados que en su forma desecada tienen el potencial de capturar o captar humedad. Tales aluminosilicatos desecados pueden describirse también en términos de lo que se conoce como su capacidad de retención de agua, según se ha definido anteriormente en la presente memoria. Son preferidos para su uso en la presente invención los aluminsilicatos desecados que tienen una capacidad de retención de agua de al menos aproximadamente 10%, preferiblemente al menos aproximadamente 15% y, más preferiblemente, al menos aproximadamente 18%.

La composición de la presente invención comprende (en peso) de 1%, o preferiblemente de 5%, o preferiblemente de 10%, o preferiblemente de 15%, o preferiblemente 20%, o preferiblemente de 25%, y preferiblemente hasta 80%, o preferiblemente hasta 50%, o preferiblemente hasta 35% de aluminosilicato.

Un tercer material polimérico

La composiciones de la presente invención puede comprender un tercer material polimérico. Este tercer material polimérico no contiene un grupo amino y es prácticamente insoluble en

agua. El término —sustancialmente insoluble en agua“ se define anteriormente en la presente memoria. Por lo tanto, el tercer material polimérico es diferente de, y no es, el primer material polimérico o el segundo material polimérico. El tercer material polimérico se selecciona sobre la base de que pueda actuar como una partícula de agregación para mejorar la formación de flóculos. El tercer material polimérico puede usarse en lugar de, o además de, arcilla o zeolita. Preferiblemente el contenido de humedad libre del tercer material polimérico debería de ser inferior a aproximadamente 4%, más preferiblemente inferior a aproximadamente 3%, especialmente inferior a aproximadamente 2,5% y más especialmente inferior a aproximadamente 1,5% en peso.

Preferiblemente el tercer material polimérico comprende celulosa, más preferiblemente el tercer material polimérico es una celulosa no modificada. Con máxima preferencia el tercer material polimérico comprende celulosa en polvo.

La composición de la presente invención comprende preferiblemente (en peso) de 1%, o preferiblemente de 5%, o preferiblemente de 10%, o preferiblemente de 15%, o preferiblemente de 20%, o preferiblemente de 25%, y preferiblemente hasta 80%, o preferiblemente hasta 50%, o preferiblemente hasta 35% del tercer material polimérico.

Agente de álcali

La composición de la presente invención comprende un agente de álcali. El agente de álcali puede ser cualquier componente soluble en agua que dé alcalinidad cuando se pone en contacto con agua. El agente alcalino para su uso en la presente invención no es un material polimérico. La composición de la presente invención preferiblemente comprende una cantidad de agente alcalino tal que, cuando la composición de la presente invención se pone en contacto con agua para formar una solución, dicha solución tiene un pH de 5 a 8, preferiblemente de 6 a 7.

Los agentes alcalinos preferidos se seleccionan del grupo que consiste en carbonato sódico, bicarbonato sódico, hidróxido sódico, óxido de sodio, carbonato cálcico, bicarbonato cálcico, hidróxido cálcico, óxido de calcio, carbonato potásico, bicarbonato potásico, hidróxido potásico, óxido de potasio y combinaciones de los mismos.

Los agentes alcalinos particulares que son una fuente de carbonato cuando se ponen en contacto con el agua, por ejemplo, carbonato sódico o bicarbonato sódico, pueden preferirse para usarse en la presente invención. Puesto que la composición de la presente invención comprende una fuente de ácidos, tal como sulfato de hierro, dicho agente alcalino que es una fuente de carbonato puede interactuar con dicha fuente de ácido en presencia de agua para producir un gas. Este proceso se conoce como efervescencia y mejora la velocidad a la cual se dispersa la composición, especialmente cuando la composición de la presente invención está en forma de una pastilla.

Son muy preferidos en la presente invención, especialmente en composiciones que contienen hipoclorito de calcio como agente desinfectante, álcalis que pueden actuar también como medios de captación de humedad, especialmente carbonato sódico anhidro.

La composición de la presente invención comprende de forma típica (en peso) de 10%, o preferiblemente de 15%, o preferiblemente de 20%, o preferiblemente de 25%, y

preferiblemente a 45%, o preferiblemente a 40%, o preferiblemente a 35% de agente alcalino.

Composición

La composición en la presente memoria es preferiblemente en una forma de dosis unitaria sólida, con máxima preferencia en una forma de pastillas o en polvo. La composición de la presente invención se envasa preferiblemente de modo que esté protegida de las condiciones ambientales tales como la humedad. Preferiblemente, la composición de la presente invención se envasa en un material impermeable al agua tal como polipropileno o estratificados típicos. Un ejemplo de un estratificado de dichas características es un estratificado comercializado por Akerlund & Raus, que comprende capas de papel recubierto (externamente), LDPE, papel de aluminio y una capa interior de Surlyn (un copolímero de etileno/metacrilato)

– un envase alimentario aprobado por la FDA.

Método de uso

La composición de la presente invención puede usarse para purificar agua usando un método que comprende las etapas de (a) poner en contacto la composición de la presente invención con agua para obtener agua parcialmente purificada que contiene materia sólida; y (b) eliminar al menos parte de dicha materia sólida de dicha agua parcialmente purificada mediante; (i) filtración; o (ii) decantación; o (iii) sedimentación; o (iv) flotación; o (v) una combinación de las mismas, para obtener agua purificada.

La composición de la presente invención puede ser en forma de una pastilla o polvo sólido que se añade al agua, de forma típica para formar agua parcialmente purificada que comprende materia sólida como, por ejemplo, flóculos. Esta materia sólida puede ser eliminada o separada del resto del agua parcialmente purificada mediante cualquier técnica, de forma típica mediante filtración, pero puede usarse también decantación, sedimentación y flotación. Por filtración quiere decirse pasar el agua parcialmente purificada a través de un filtro. La

filtración puede tener lugar mediante medios de vertido, por ejemplo, vertiendo dicha agua parcialmente purificada a través de un filtro para eliminar al menos parte de la materia sólida de dicha agua parcialmente purificada. La filtración puede ocurrir también mediante medios de fuerza centrípeta, por ejemplo, encerrando totalmente el agua parcialmente purificada mediante dicho filtro y haciendo girar dicha agua parcialmente purificada y dicho filtro de modo que dicha agua parcialmente purificada pase a través de dicho filtro y al menos parte de dicha materia sólida se separe de dicha agua parcialmente purificada. La filtración puede tener lugar también mediante medios de inmersión, por ejemplo, sumergiendo o moviendo un filtro a través de dicha agua parcialmente purificada de modo que al menos parte de dicha materia sólida se separe de dicha agua parcialmente purificada.

Los filtros usados de forma típica incluyen filtros de tela, filtros de material no tejido y filtros de papel y filtros de pulido, tales como filtros que comprenden carbón activado, fibra de vidrio, zeolita, medios de intercambio iónico, o una combinación de los mismos, que eliminan las impurezas del agua residual, p. ej. materia orgánica, iones de metales pesados y desinfectante residual del agua. Los filtros adecuados para usar pueden impregnarse con plata u otros componentes bioestáticos de modo que las bacterias no puedan crecer sobre dicho filtro y el filtro pueda reutilizarse varias veces sin contaminar el agua que se está filtrando. Pueden usarse también filtros de arena, y puede usarse más de un filtro en combinación de la presente memoria.

Preferiblemente, se añaden de 10 mg, o preferiblemente de 50 mg, o preferiblemente de 75 mg, o preferiblemente de 100 mg, o preferiblemente de 150 mg, o preferiblemente de 200 mg, o preferiblemente de 250 mg, o preferiblemente de 300 mg, y preferiblemente hasta 2000 mg, o preferiblemente hasta 1000 mg,

o preferiblemente hasta 750 mg de composición en la presente memoria a 1 litro de agua. La cantidad de la composición de la presente invención que se añade al agua depende de la impureza de dicha agua. Por ejemplo, se necesita menos composición para

purificar de forma adecuada agua que no es muy impura en comparación con la cantidad de composición de la presente memoria que se necesita para purificar agua muy impura.

5 Ejemplo

Las siguientes composiciones están de acuerdo con la presente invención. Todos los porcentajes son en peso de la composición.

10

A

B C D E F

%

%

%

%

%

%

Quitosana

1,7 1,3 1 1,8

Almidón de patata

1,5 1

modificado

catiónicamente

Magnafloc LT20

0,5

Magnafloc LT25

1,5 0,9

Magnafloc LT28

1,3 1 1,5

Sulfato de hierro III

33 25 30 37 29 30

Hipoclorito de calcio

0,8 1,5 0,5 1,2 1,5 0,9

Arcilla tipo hectorita

35 40

Arcilla tipo montmorilonita

32 27 45

Zeolita X

12 40

Carbonato sódico

31 23 27 32 22 25

Fluoruro sódico

1

Otros

hasta hasta hasta hasta hasta hasta

el

el

el

el

el

el

100

100

100

100

100

100

En el proceso anterior, el hipoclorito de calcio se añadió en forma granulada comprendiendo partículas de aproximadamente 1212 µm de mediana de tamaño de partículas con menos de 25% en

15 peso menores de 1400 µm, menos de 0,5% en peso mayores de 2000 µm y menos de 3% en peso menores de 150 µm. El contenido de humedad libre de las composiciones estaba en el intervalo de

1% a 4%. La arcilla de tipo hectorita, arcilla de tipo montmorilonita y zeolita X fueron todas predesecadas hasta alcanzar un contenido de humedad libre inferior a 1,5% en peso y tenían una capacidad de agua en exceso de 18%. Las 5 composiciones tienen un tmax de al menos aproximadamente 8 minutos y un t80 inferior a aproximadamente 30 segundos. Se añadieron 6,2 g de composiciones L a V en forma de polvo de bolsitas de polipropileno de dosis unitaria a 10 litros de agua. A continuación, se agitó o removió brevemente. El agua se 10 dejó reposar durante 5 minutos, tras lo cual dicha agua se removió o agitó durante un minuto más, se dejó reposar durante otros cinco minutos, tras lo cual se removió o agitó dicha agua durante un minuto más y, a continuación, se dejo reposar durante otros 5 minutos. Durante este tiempo, se formaron en el

15 agua flóculos insolubles en agua. A continuación, se filtró el líquido a través de un filtro de tela de algodón o de material no tejido para eliminar dichos flóculos insolubles en agua, y se recogió el producto de filtración. El producto de filtración se dejó reposar durante otros 15 minutos y es agua purificada.

20

Claims (25)

1. REIVINDICACIONES

   1. Una composición en forma farmacéutica unitaria para la purificación y clarificación de forma discontinua de 0,1 a 100 litros de agua potable contaminada a un nivel de dosificación de 50 a 2000 mg/litro de agua potable contaminada; comprendiendo la composición: a) de 15% a 50% de sulfato de hierro (Ill) como coagulante primario; b) de 0,4% a 3% de un floculante de unión con puente seleccionado de polímeros aniónicos y no iónicos solubles en agua y dispersables en agua que tienen un peso molecular promedio en peso de al menos 2.000.000, y mezclas de los mismos, en los que la relación de peso de coagulante primario y floculante de unión con puente es de 10:1 a 200:1; c) de 0,5% a 5% de un coadyuvante de la coagulación seleccionado de polímeros catiónicos solubles en agua y dispersables en agua que tienen un peso molecular promedio en peso inferior a 1.500.000, y mezclas de los mismos; d) un álcali soluble en agua en donde la relación de peso de coagulante primario y álcali soluble en agua es de 0,8:1 a 3:1; y

   e) de 0,2% a 10% de un desinfectante microbiocida.

2. 2.

   Una composición según la reivindicación 1, que comprende además uno o más de a) un silicato insoluble en agua seleccionado de

   arcillas, zeolitas y mezclas de los mismos; y b) un aditivo alimentario o fuente nutricional.

3. 3.

   Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la relación de peso de coagulante primario y coadyuvante de la coagulación es de 8:1 a 100:1.

4. 4.

   Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la relación de peso de coadyuvante de la coagulación y floculante de unión con puente está en el intervalo de 10:1 a 1:6.

5. 5.

   Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la relación de peso de coagulante primario y desinfectante microbiocida es de 10:1 a 100:1.

6. 6.

   Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la relación de peso de coagulante primario y álcali soluble en agua es de 0,9:1 a 2,4:1, preferiblemente de 1:1 a 2:1.

7. 7.

   Una composición según la reivindicación 2, que comprende un silicato insoluble en agua, en donde la relación de peso de coagulante primario y silicato insoluble en agua es de 0,3:1 a 5:1.

8. 8.

   Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende de 25% a 40% en peso del coagulante primario.

9. 9.

   Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende de 1% a 4% en peso del coadyuvante de la coagulación.

10. 10.

    Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende de 0,5% a 4%, preferiblemente de 0,7% a 2,5% en peso del desinfectante microbiocida.

11. 11.

    Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende de 10% a 45%, preferiblemente de 15% a 40%, más preferiblemente de 20% a 35% en peso de álcali soluble en agua.

12. 12.

    Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende de 20% a 50%, preferiblemente de 25% a 35% en peso de silicato insoluble en agua.

13. 13.

    Una composición según la reivindicación 1, para la purificación y clarificación de forma discontinua de 0,5 a 40 litros de agua potable contaminada a un nivel de dosificación de 250 a 1000, preferiblemente de 250 a 750 mg/litro de agua potable contaminada.

14. 14.

    Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el desinfectante microbiocida está en forma de liberación controlada, retrasada, sostenida o lenta, donde la composición tiene un tmax correspondiente al tiempo para alcanzar la concentración desinfectante máxima

    tras la adición a agua desionizada a 20 °C de al menos 1 minuto, preferiblemente al menos 2 minutos, más preferiblemente al menos 4 minutos, y especialmente al menos 8 minutos.

15. 15.

    Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el coadyuvante de la coagulación es un polisacárido catiónico sustancialmente insoluble en agua, preferiblemente quitosana.

16. 16.

    Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el desinfectante microbiocida es un desinfectante clorado, especialmente hipoclorito de calcio.

17. 17.

    Una composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende de forma adicional un medio de captación de humedad y que tiene un contenido de humedad libre inferior a 6% en peso, teniendo el medio de captación de humedad preferiblemente un contenido de humedad libre inferior a 3% en peso y seleccionándose preferiblemente de arcillas predesecadas y de aluminosilicatos, carbonato de sodio anhidro y mezclas de los mismos.

18. 18.

    Un método para purificar y clarificar agua potable contaminada y que comprende poner en contacto el agua contaminada con la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.

19. 19. Un método según la reivindicación 18, que comprende: a) una etapa de coagulación y de floculación en la que el agua potable contaminada se pone en contacto de mezcla con el coagulante, con el floculante de unión con puente y con el coadyuvante de la coagulación para coagular y flocular las impurezas del agua en forma de materia sólida; b) una etapa desinfectante en la que el agua potable se pone en contacto microbiocida con el desinfectante durante o después de que la etapa de coagulación y floculación se haya completado de forma sustancial;

    c) una etapa de separación anterior o posterior a la etapa desinfectante en la que la materia sólida se

    separa físicamente del agua potable; y de forma

    opcional una o más de

    d) una etapa de neutralización en la que el agua potable se pone en contacto con un agente de neutralización desinfectante posterior a dicha etapa de separación para reducir o eliminar el exceso de desinfectante; y

    e) una etapa de aporte de nutrientes en la que el agua potable se pone en contacto con el aditivo alimentario

    o la fuente nutricional previa o posterior a la etapa de separación.

20. 20.

    Un método según la reivindicación 18 o reivindicación 19, para purificar agua contaminada con arsénico y/o plomo y en el que el agua purificada tiene una concentración de arsénico inferior a 5 ppb, preferiblemente inferior a 2 ppb y una concentración de plomo inferior a 15 ppb, preferiblemente inferior a 10 ppb.

21. 21.

    Un método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, para purificar agua contaminada con impurezas orgánicas solubles tales como ácido húmico y en el que el agua purificada tiene un contenido orgánico total inferior a 10 ppm, preferiblemente inferior a 7 ppm y más preferiblemente inferior a 4 ppm y un nivel de trihalometano (THM) inferior a 100 ppb, preferiblemente inferior a 70 ppb, más preferiblemente inferior a 40 ppb.

22. 22.

    Un método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, para purificar agua contaminada con quistes tales como Cryptosporidium parvum y en el que la concentración de quistes se reduce en una factor de al menos log 2, preferiblemente al menos log 3, y más preferiblemente al menos log 3,5.

23. 23.

    Un método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, en el que el volumen de agua potable contaminada tratada según el método está en el intervalo de 0,1 a 100, preferiblemente de 0,5 a 20, más preferiblemente de 5 a 15, y especialmente de 8 a 13 litros.

24. 24.

    Un método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, que comprende una etapa de separación usando un elemento de

    filtración de papel, de material no tejido o de tela y en el que preferiblemente la separación se logra en una etapa de filtración única sin cambio del elemento de filtración.
25. 25. Un kit para purificar y clarificar agua potable contaminada 5 y que comprende a) una o más dosis unitarias de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, y b) medios para separar físicamente la materia sólida del agua potable.

    10 26. Un kit según la reivindicación 25, que comprende de forma adicional una o más dosis unitarias de una composición de aditivo alimentario o de nutriente.