MX2008004750A - Metodo para remover fosfato de soluciones acuosas. - Google Patents

Abstract

Un método para remover el Ión fosfato de una solución acuosa que contiene este Ion fosfato, usando una resina cargada con un óxido hidroso de un Ion de metal anfotérico. La resina cargada con el óxido hidroso de un Ión de metal anfotérico se produce combinando una resina con al menos dos volúmenes del lecho de una solución acuosa que contiene una sal del Ion de metal anfotérico y que tiene una concentración de Ion de metal de metal de cuando menos el 5%, y luego tratar con una solución acuosa de un hidróxido de un metal alcalino.

Description

MÉTODO PARA REMOVER FOSFATO DE SOLUCIONES ACUOSAS Esta invención se refiere a un método para remover iones de fosfato desde soluciones acuosas, usando una resina de intercambio de iones cargada con un óxido hidroso de un metal anfotérico. La hiperfosfatemia es una condición caracterizada por niveles de fosfato en el suero relativamente altos. Una variedad de materiales poliméricos que se unen al fosfato se ha sugerido. Una variedad de materiales poliméricos que se unen al fosfato ha sido sugerida para el tratamiento de esta condición, o por la ingestión o por el tratamiento externo de fluidos del cuerpo, tal como la hemodiálisis . Por ejemplo, las resinas de intercambio de aniones, de base débil, quelatadas a iones férricos, se han reportado en la patente US No. 6,170,094. Sin embargo, existe una necesidad para materiales adicionales, capaces de remover el fosfato desde el tracto gastrointestinal. Asimismo, esta referencia recela la incorporación de metales solamente por la formación de complejos a grupos de intercambio de aniones débilmente básicos, por lo cual limita el contenido de metal de la resina . El problema al cual se dirige esta invención es proporcionar materiales adicionales, útiles para remover iones de fosfato de soluciones acuosas. EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a un proceso para remover iones de fosfato desde una solución acuosa, que contiene iones de fosfato. El método comprende las etapas de: (a) mezclar una resina con al meno dos volúmenes del lecho de una solución acuosa que contiene una sal de un Ion de metal anfotérico y que tiene una concentraciones de iones de metal de cuando menos el 5%; (b) drenar el líquido en exceso desde la resina; (c) agregar al menos 0.3 volúmenes del lecho de una solución de hidróxido de metal alcalino acuoso, que tiene una concentración del hidróxido de metal alcalino de cuando menos el 3%, mientras vigila el pH, a un régimen suficiente para elevar el pH de la fase líquida arriba de 4, dentro de 20 minutos; (d) mezclar mientras se agrega la solución acuosa adicional de hidróxido de metal alcalino, para mantener el pH de la fase líquida entre 4 y 12; (e) drenar el líquido en exceso de la resina; y (f) combinar la resina con una solución acuosa que contiene iones de fosfato.

La presente invención además se dirige a un proceso para remover iones de fosfato desde una solución acuosa que contiene dichos iones de fosfato, por el contacto de la solución acuosa con una resina, que comprende del 10 al 50% de iones de metales anafotéricos , que están presentes como un óxido hidroso, en que cuando menos el 50% de dichos iones de metales se ubican en una mitad exterior de un volumen de perlitas de resina.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los porcentajes son en peso, a no ser que se especifique de otra manera. Los porcentajes del peso de la resina son en una base seca, a no ser que se señale de otra manera. Según se usa aquí, el término de " (Met ) acrílico" se refiere a tanto acrílico como metacrílico. El término de "líquido en exceso" se refiere a la cantidad de una fase líquida en un reactor o columna, que se drena fácilmente por la gravedad, en menos de una hora. El término de "volumen del lecho" (VB) se refiere a un volumen de líquido igual al volumen de un lote de perlitas de resina en un contenedor, por ejemplo, un reactor o columna. El término de "polímero de estireno" indica un copolímero polimerizado de monómeros que comprenden el estireno y/o al menos un entrelazador, donde el peso combinado del estireno y los entrelazadores es cuando menos del 50 por ciento en peso del peso del monómero total. Un entrelazador es un monómero que contiene cuando menos dos enlaces dobles de carbono a carbono, polimerizables , que incluyen por ejemplo, los compuestos aromáticos o alicíclicos de di- y tri-vinilo; las amidas de divinilo; éteres de divinilo del etilen-glicol y los dietilen-glicol-éteres de di-, tri- y tetra- (met) acrilato de etilen-glicol, dietilen-glicol, trimetilol-propano, pentaeritritol y dipentaeritritol ; y compuestos de éter de vinilo. Entrelazadores preferidos incluyen los entrelazadores divinilaromáticos , por ejemplo el divinilbenceno y el dietilen-glicol-divinil-éter . En algunas modalidades de la invención, un polímero de estireno se obtiene de una mezcla de monómeros que es al menos el 75% de estireno y entrelazadores divinilaromáticos, más preferiblemente al menos el 90% de estireno y entrelazadores divinilaromáticos y más preferiblemente de una mezcla de monómeros que consiste esencialmente de estireno y al menos un entrelazador divinilaromático . En algunas modalidades de la invención, el polímero se obtiene de monómeros que contienen del 1 al 10% de monómeros entrelazadores. En algunas modalidades, la cantidad del entrelazador no es mayor del 8%, alternativamente no mayor del 7%, alternativamente no mayor del 6%, alternativamente no mayor del 5%. En algunas modalidades, la cantidad del entrelazador es al menos del 1.5%, alternativamente al menos del 2%, alternativamente al menos del 2.5%. El término de "polímero acrílico" indica un copolímero formado de una mezcla de monómeros de vinilo que contienen al menos un ácido o éster (met) acrílico, junto con al menos un entrelazador, donde el peso combinado de los ácidos o esteres (met ) acrílicos y los entrelazadores es al menos del 50 por ciento en peso del peso total de los monómeros; preferiblemente, al menos el 75%, más preferiblemente al menos el 90% y especialmente preferido de una mezcla de monómeros que consisten esencialmente de cuando menos un ácido o éster (met ) acrílico y al menos un entrelazador . El término de "gel" o resina "gelular" se aplica a una resina la cual se sintetizó de un copolímero de porosidad muy baja (0 a 0.1 cm3/g) tamaño de poros promedio pequeño (0 a 17 Á) y un área superficial B.E.T. (0 a 102/f) · El término de resina "macrorreticular (o (MR) se aplica a una resina la cual se sintetiza de un copolímero mesoporoso alto con un área superficial mayor de las resinas de gel . La porosidad total de las resinas MR está entre 0.1 y 0.7 cm3/9/ el tamaño de poros promedio entre 17 y 500 Á y el área superficial B.E.T. entre 10 y 200 m2/g- El término de "resina de intercambio de cationes india una resina la cual es capaz de intercambiar positivamente las especies cargadas con el ambiente. Ellas comprenden especies cargadas negativamente, que se enlazan a catines, tal como Na+, K+, Ca++, Mg++, Fe+++ o H+. Las especies cargadas negativamente más comunes son los grupos de ácidos carboxílico, sulfónico y fosfónico. El término de "resina de intercambio de aniones" indica una resina que es capaz de intercambiar las especies cargadas negativamente con el ambiente. El término de "resina de intercambio de aniones de base fuerte" , se refiere a una resina de intercambio de aniones que comprende especies cargadas positivamente, que se enlazan a aniones tal como Cl" , Br", F" y OH" . Las especies cargadas positivamente más comunes son aminas cuaternarias y aminas secundarias protonadas . La resinas de esta invención está en la forma de perlitas, polvos o fibras. Preferiblemente, el tamaño medio armónico (diámetro) de las partículas de resina es de 1 µ?? a 2000 µ?t?, alternativamente de 50 a 800 µp?, alternativamente de 100 a 800 µt?, alternativamente de 100 a 700 µt, alternativamente de 200 a 700 µ?t?. La relación de aspecto (longitud/ancho) de las partículas es preferiblemente de 1 a 200. El término de "óxido hidroso" indica compuestos muy solubles en agua, que se forman de la precipitación de un catión de metal, con un aumento del pH en la solución original . El óxido hidroso puede ser esencialmente de óxidos o hidróxidos de un metal sencillo o de una mezcla de dos o más metales. La carga en especies de óxido hidroso dependen grandemente del grado de acidez del óxido y el medio. Ellas pueden existir como especies cargadas negativamente, neutralmente o positivamente. Variaciones en las condiciones de precipitación para los iones de metales resultan en diferentes estructuras que pueden ser relativamente más o menos reactivas hacia los varios iones en el agua. La estructura de los óxidos hidrosos metálicos puede ser amorfa o cristalina, los metales preferidos son el hierro, aluminio, lantano, titanio, zirconio, zinc y manganeso; más preferidos son el titanio y hierro. El Fe (III) es un Ion de metal especialmente preferido. Un ejemplo del comportamiento de los hidróxidos de metal en diferentes valores del pH es que el Fe (III) es totalmente soluble a un pH bajo (menor de 1.5) en agua a la temperatura ambiente, A un pH alto y alta concentración cáustica, otra estructura soluble se obtiene, es decir el Fe (OH) 4. La precipitación del Fe (III) comienza un pH de 2 a 3, dependiendo de la presencia de agentes de quelación y las condiciones experimentales. La estabilidad del complejo de Fe (III) L, (L es una ligadura) puede afectar la precipitación del valor del pH. Dentro del intervalo del pH para la precipitación, el Fe (III) forma el Fe(0)x(OH)y (hidróxidos oxi) y/o Fe (OH) 3 (hidróxido) . La estructura del compuesto precipitado, entre muchos otros, puede ser: Geotita, Akaganeita, Lepidocfrocits o Schwertmannita. La temperatura a la cual ocurre la precipitación, también afecta la microestructura obtenida durante la precipitación. Preferiblemente, la precipitación se hace cera de la temperatura ambiental, es decir, aproximadamente 20 a 36°C. En una modalidad de la invención, la resina de intercambio de iones tiene al menos un sustituyente , seleccionado de hidroxi, éter, amina, amina cuaternaria, óxido de amina y amina de hidroxi. En una modalidad de la invención, la resina es una resina queladora de metal, la cual tiene un sustituyente quelador seleccionado de los ácidos fosfónicos, ácidos sulfónicos, polietileniminas , poliaminas, hidroxi-aminas , ácidos carboxílieos , ácidos aminocarboxílieos y aminoalquilfosfonatos . Sustituyentes aminocarboxílicos preferidos incluyen, por ejemplo, sustituyentes derivados del ácido nitril-triacético, ácido etilendiamina-tetra-acético (ETA) ácido dietilentriamina-pentaacético, tri (carboximetil ) -amina , ácido iminodiacético, ácido N- (carbamoilmetil) -iminodiacético, N,N-bis (carboximetil )- -alanina , y ácido N- ( fosfonometil ) aminodiacético . Preferiblemente, el nivel de contenido de metales en la resina, basado en el peso seco, es al menos del 5%, alternativamente al menos el 8%, alternativamente al menos el 12%, alternativamente al menos el 15%, alternativamente al menos el 18%. Preferiblemente, el nivel del compuesto de metal no es mayor del 45%, alternativamente no mayor del 40%, alternativamente no mayor del 85%, alternativamente no mayor del 30%, alternativamente no mayor del 39%, alternativamente no mayor del 25%. En una modalidad de la invención, la resina es una resina macrorreticular o macroporosa. En una modalidad de esta invención, la resina base para la carga de metal es una resina acrílica o una resina estirénica, es decir, una resina la cual es un polímero acrílico o un polímero de estireno. En una modalidad de la invención, la resina es una resina de intercambio de iones. La solución acuosa que contiene una al o la resina contenida en un reactor, en cuyo caso, preferiblemente se mezclan los contenidos. La solución acuosa puede ser combinada con la resina en una porción grande o en porciones separadas, con el líquido en exceso drenado de las perlitas de resina entre porciones. Preferiblemente, en las etapas de drenaje en el método presente, el líquido en exceso se drenó substancialmente en forma completa, pero, para facilitar la producción de la resina, el reactor o columna pueden ser drenados fácilmente, dejando tanto como el 30% del líquido en exceso detrás. En una modalidad de la invención, el líquido se permite drenar por al menos 3 horas, alternativamente al menos por 6 horas, alternativamente al menos por 12 hors, alternativamente al menos por 18 hors. En algunas modalidades de la invención, tanto como seis o más volúmenes del lecho de la solución acuosa pueden ser usados, y la solución puede ser agregada en seis o más porciones. En una modalidad de la invención, dos o más porciones de una solución acuosa que contiene una sal de dichos iones de metales anfotéricos se combinan con las perlitas de resina, cada porción seguida por otra etapa de drenaje.

Preferiblemente, la cantidad de la solución acuosa combinada con la resina es al menos de 0.5 volúmenes del lecho, alternativamente 1 BV, alternativamente al menos 1.5 BV; preferiblemente, la cantidad de la solución acuosa no es mayor de 5 BV, alternativamente no mayor de 4 BV, alternativamente no mayor de 3 BV. Preferiblemente, la concentración de los iones de metales anfotéricos en la solución acuosa es al menos del 9%, alternativamente al menos del 10%, alternativamente al menos del 11%, preferiblemente la concentración no es mayor del 30%, alternativamente no mayor del 25%, alternativamente no mayor del 20%, alternativamente no mayor del 15%. En una modalidad, porciones adicionales que tienen una concentración mayor de iones de metales anfotéricos se agregan y drenan, hasta seis o más porciones totales. En una modalidad, una dos o tres porciones adicionales se agregan. Preferiblemente, cuando una concentración mayor de iones de metales anfotérico se va a agregar, la concentración de los iones de metales anfotéricos en la solución acuosa no es mayor del 30%, alternativamente no mayor del 20%, alternativamente no mayor del 16%. En una modalidad, cuando porciones de iones de metales acuosos se agregan, el líquido en exceso se drena hasta que al menos el 85% e los iones de metales agregados en la porción previa de los iones de metales acuoso se recuperan en el líquido en exceso drenado de las perlitas, alternativamente al menos el 90%, alternativamente al menos el 95%. Cuando menos 0.3 volúmenes de lecho de una solución de hidróxido de metal alcalino acuoso se combinan con la resina drenada, después que los tratamientos de iones de metal se completan (etapa (c) ) En una modalidad de la invención, al menos 0.4 volúmenes del lecho se usan, alternativamente, al menos el 0.5; en esta modalidad, no más de 2 volúmenes de lecho se usan, alternativamente no más de 1 volumen de lecho. En otra modalidad, la concentración de la solución de hidróxido de metal alcalino es al menos del 3%, alternativamente al menos del 5%, alternativamente al menos del 7%; en esta modalidad, la concentración no es mayor del 50%, alternativamente no mayor del 30%, alternativamente no mayor del 25%, alternativamente no mayor del 20%, alternativamente no mayor del 15%. La cantidad, concentración y régimen de adición de la solución de hidróxido de metal alcalino se escogen para elevar el pH mayor de 4, dentro de 30 minutos de comenzar la adición. En una modalidad, la solución de hidróxido de metal alcalino es agregada para así elevar el pH a más de 4 dentro de 15 minutos. Preferiblemente, el pH es de 5.5 a 8.5 después de la adición de la solución de hidróxido de metal alcalino, preferiblemente de 0.12 g/g de resina seca a 0.75g/g de resina seca, alternativamente, de 0.37 g/g de resina sea a 0.6 g/g de resina seca. Una solución acuosa adicional de hidróxido de metal alcalino se agrega en una cantidad suficiente para mantener el pH de la fase líquida entre 4 y 12 (etapa (d) ) . El hidróxido adicional se agrega gradualmente, mientras e vigila el pH en una cantidad y un régimen suficiente para mantener el pH en el intervalo objetivo. Típicamente, la cantidad del hidróxido necesario es de 9.1 volumen de lecho de resina a 3 volúmenes de lecho de resina. En una modalidad de la invención, después que el pH es estable en el intervalo objetivo, una sal de carbonato o bicarbonato acuosa se agrega a la mezcla de resina y la fase líquida, por ejemplo el NaHC03 acuoso. Preferiblemente, la cantidad de carbonato o bicarbonato es de 0.1 g/g de resina seca a 0.75 g/g de resina seca, alternativamente, de 0.3 g/g de resina seca a 0.6 g/g de resina seca. Preferiblemente, la concentración del bicarbonato en la solución acuosa es del 1% al 25%, alternativamente del 5 al 10%. En otra modalidad de la invención, después de agregar una solución acuosa adicional de hidróxido de metal alcalino para mantener el pH de la fase líquida entre 4 y 12, la cantidad del hidróxido de metal alcalino introducido dentro de la mezcla se ajusta además para mantener un pH de la fase líquida entre 5 y 8.5. En una modalidad, la resina de intercambio de iones es una resina acrílica f ncionalizada con el grupo funcional mostrado abajo: RR1N{ (CH2}XN(R2) }Z(CH2)YNR3R4(R5)W donde R denota la resina, a la cual el nitrógeno de amina en la parte izquierda lejana se adjunta por medio de un enlace de amida con un grupo carbonilo acrílico o por medio de un enlace C-N, a un grupo CH2 en la resina acrílica: R1 y R2 = H, metilo (Me) o etilo (Et) ; x e y = 1-4, z = 0-2, w = 0-1 y R3, R4 y R5 = Me, Et, propio (Pr) o butilo (Bu) . Una funcionalización más preferida tendrá R unido por un enlace de amida; R1 = H o Me; z = 0; y = 1-4; w = 0-1; R4 = Me; y R4 y R4 = Me o Et . La modalidad más preferida tendrá R1 = H; y = 3, w = 0; y R3 y R4 = Me . El grupo funcional de amina puede ser introducido por reacionar una diamina, la cual está metilada en un extremo, por ejemplo la 3 -dimetilaminopropilamina (DMAPA) con la resina acrílica a alta temperatura (120- 200°C) , bajo presión de nitrógeno entre 138-689 kPa, durante 8-48 horas. Cuando R5 está presente (w = 1), el grupo funcional es una sal cuaternaria y tendrá un contra- Ion derivado del agente alquilador usado para introducir R5 o desde el intercambio de iones subsiguiente a la alquilación. En una modalidad, la resina acrílica es un gel construido de un copolíraero de al menos el (met ) acrilato de alquilo Ci-C8, preferiblemente al menos un (met) acrilato de alquilo Ci-C4 y al menos un entrelazador . Preferiblemente, el nivel del entrelazadores del 1 al 10%, más preferiblemente del 2 al 6%. En una modalidad, el copolímero se obtiene del acrilato de metilo/divinilbenceno (DVB) con el 2 al 5% de DVD y 0- 1.0% de dietilen-glicol -divinil -éter, como entrelazadores. Una modalidad más preferida tendrá 3-4% de DVB y 0.45-0.55% de dietilen-glicol -diviniléter, con la cantidad más preferida de aproximadamente 3.6% de DVD y alrededor del 0.5% de dietilen-glicol-divinil- éter. Otra modalidad de esta invención usará como resina base para la carga de metal, una resina macrorreticular, construida de un copolímero de al menos un (met) acrilato de alquilo Ci-C8, preferiblemente al meno un (met) acrilato de alquilo Ci-C4 y al menos un entrelazador. Preferiblemente, el nivel del entrelazador es del 5 al 12%. En una modalidad, el copolímero se obtiene del acrilato de metilo con 6-9% de DVB y 1.1-2.0% de dietilen-glicol -divinil -éter como entrelazadores . Una modalidad más preferida tendrá 7-8% de DVB y 1.5-2.5% de dietilen-glicol -divinil -éter, con especialmente preferido alrededor del 7.6% de DVB y alrededor del 2.0% de dietilen-glicol-divinil -éter . En una modalidad de la invención, la resina es una resina mono-dispersa, es decir que tiene un coeficiente de uniformidad de 1.0 a 1.3, más preferiblemente de 1.0 a 1.06. El coeficiente de uniformidad es el tamaño de malla del tamiz en el cual alrededor del 40% de la resina es retenido, dividido por el tamaño de malla del tamiz en el cual alrededor del 90% de la resina se retiene. En una modalidad, la resina mono-dispersa es una resina de tipo chorro, véase, por ejemplo la patente US No. 3,922,255. En una modalidad de la invención, la resina es una resina expandida de semilla, véase por ejemplo la patente US No. 5,147,937. La plasmafóresis se define como el proceso de separar el plasma de la sangre y manipularla de alguna manera. Por ejemplo, en la diálisis, el plasma se separa de la sangre, se pasa a través de un cartucho selectivo para remover el fosfato, luego se reinfunde con la sangre y se retorna al cuerpo. Otro método de remover el fosfato del cuerpo es introducir el medio dentro del cuerpo, donde absorberá el fosfato en exceso encontrado en el tracto intestinal . Las resinas de la presente invención son especialmente adecuadas para remover el fosfato presente en la solución acuosa a concentraciones de 30 a 300 ppm. En una modalidad de la invención, la concentración de fosfato en la solución acuosa es al menos de 100 ppm, alternativamente al menos de 200 ppm, alternativamente al menos 400 ppm, alternativamente al menos 600 ppm, la concentración de fosfato no es mayor de 2600 ppm, alternativamente no mayor de 2300. ppm. La solución acuosa que contiene fosfato puede ser, por ejemplo, el fluido gastrointestinal, sangre, plasma o solución de diálisis. Además del fosfato y otros solutos, la solución acuosa puede contener sólidos suspendidos. La resina puede ser ingerida oralmente por un paciente que sufre de hiperfosfatemia . Preferiblemente, la resina se administra en una forma que comprende un recubrimiento entérico. Un recubrimiento entérico es una barrera aplicada al medicamento oral, que controla la ubicación en el sistema digestivo, donde el medicamento se hace disponible para la absorción o acción terapéutica. Entérico se refiere al intestino delgado, por lo tanto, los recubrimientos entéricos previenen la liberación del medicamento antes que alcance el intestino delgado. Los recubrimientos más entéricos trabajan presentando una superficie que es estable al pH ácido, pero se descompone rápidamente a un pH mayor. Los recubrimientos entéricos, usados más comúnmente, son aquellos que permanecen sin disociar en el ambiente de bajo pH del estómago, pero se ionizan fácilmente cuando el pH llaga a aproximadamente ó 5. Los polímeros entéricos más efectivos son poliácidos que tienen un pKa de 3-5. Los formuladores farmacéuticos prefieren ahora usar polímeros sintéticos para preparar recubrimientos entéricos más efectivos. El polímero sintético usado más extensamente es el ftalato de acetato de celulosa (CAP) , que es capaz de funcionar como un recubrimiento entérico. Sin embargo, un pH mayor de 6 es requerido para su solubilidad, Es relativamente permeable a la humedad y el fluido gástrico y susceptible a la descomposición hidrolítica. Otro polímero útil es el ftalato de acetato de polivinilo (PVAP) , el cual es menos permeable a la humedad y el fluido gástrico, más estable a la hidrólisis y capaz de ionizar a un pH menor, lo que resulta en una liberación temprana en el duodeno. Otros polímeros entéricos adecuados incluyen el ftalato de hidroxipropil-metil -celulosa (el cual tiene propiedades similares al PVAP, los copolímeros de ácido metacrílico - éster de ácido metacrílico (algunos de los cuales tienen una alta disociación constante) , trimelitato de acetato de celulosa (CAT) , carboximetil-etil -celulosa (CMEC) y succinato de acetato de metilcelulosa de hidroxipropilo (HPMCAS) . En algunas modalidades de la invención, la resina es capaz de remover el fosfato de una solución acuosa en la presencia del Ion de cloruro, este Ion de cloruro puede estar presente en una cantidad de 30 ppm a 1500 ppm, alternativamente de 100 a 1000 ppm, alternativamente de 200 ppm a 700 ppm. En algunas modalidades de la invención, la resina es capaz de remover el fosfato de una solución acuosa, en la presencia del Ion acetato; este Ion acetato puede estar presente en una cantidad de 30 ppm a 1500 ppm, alternativamente de 100 ppm a 1000 ppm, . alternativamente de 200 ppm a 700 ppm. En algunas modalidades de la invención, la resina es capaz de remover el fosfato de una solución acuosa en la presencia del Ion de lactato. Este Ion de lactato puede estar presente en una cantidad de 30 ppm a 1500 ppm, alternativamente de 100 ppm a 1000 ppm, alternativamente de 200 ppm a 700 ppm. En algunas modalidades de la invención, la resina es capaz de remover el fosfato de una solución acuosa en la presencia del Ion de carbonato; este Ion de carbonato puede estar presente en una cantidad de 30ppm a 1500 ppm, alternativamente de 100 ppm a 1000 ppm, alternativamente de 200 ppm a 700 ppm. Otras moléculas pueden estar presentes en el medio acuoso, las cuales no afectan la selectividad hacia el fosfato. Igualmente, moléculas de peso molecular relativamente alto, tal como las proteínas, no serán accesibles al interior de las perlitas de resina, debido a su tamaño . La resina de esta invención puede ser usada en contacto con una solución acuosa, que tenga un pH de 3 a 10, alternativamente de 4 a 8 , alternativamente de 5.5 a 7.5. La resina de esta invención comprende del 10 al 50% de un Ion de metal anfotérico, el cual está presente como un óxido hidroso; en que al menos el 50% de dicho Ion de metal se ubica en una mitad externa del volumen de perlas de resina. En una modalidad de la invención, al menos el 5% de dicho Ion de metal se ubica en la otra mitad de la el volumen de perlitas de la resina, alternativamente al menos el 68%. En una modalidad, al menos el 25% del Ion de metal se ubica en el exterior, 20µt? de la perlita, es decir, en la cubierta con un espesor de 20 µt?, que se ubica sobre la superficie externa déla perlita. alternativamente, al menos el 28%.

EJEMPLOS Ejemplo 1; Carga de hierro de una resina de intercambio de iones de gel de base débil acrílica 4000 litros de resina (Amberlite™ IRA67 - resina intercambiadora de aniones acrílica débil, con 45% de entrelazador y grupos de 3 -dimetilaminopropil (D PA adjuntos por medio de un enlace de amida) se cargaron al reactor. El agua en exceso se drenó del reactor (1 hora) . Sulfato férrico acuoso (4000 litros, 40% peso/peso) se agregaron y los contenidos se agitaron durante 2 horas . La solución de sulfato férrico se drenó (1 hora) . Una segunda carga de sulfato férrico (4000 litros, 40% peso/peso) se agregó y los contenidos se agitaron durante 2 horas, luego se drenaron durante la noche para lograr al menos el 90% de recuperación del volumen cargado de solución férrica. El pH de la solución férrica drenada debe estar entre 0.8 y 2.5. 720 litros de la solución de NaOH acuosa (8% peso/peso) se cargaron en 15 minutos. Después de completar la adición, el pH de la fase líquida en el reactor se mantuvo entre 4.5 y 10 en los primeros 40 minutos, entre 5 y 8 en 40-80 minutos y entre 5.0 y 7.5 en 80-120 minutos. Para mantener el pH en estos intervalos , 125 litros de NaOH al 8% se usaron dentro de 15-80 minutos en esta etapa. El pH final estaba entre 5 y 7.5 El liquido se drenó (1 hora) y luego se cargaron 4000 litros de NaHC03 (8%) al reactor, tan rápido como sea posible, y se agitó durante 2 horas. El pH estaba entre 7 y 8.3. El líquido se drenó del reactor (45 minutos) y luego se cargaron 6000 litros de agua, sin agitación. El lote fue luego agitado durante 30 minutos y luego se drenó el reactor. La resina se lavó con agua en exceso para remover partículas y limpiar la resina. La resina contenía 15% de Fe en una base seca. Las perlitas de resina finales tenían un tamaño medio armónico de 625 µ?t?.

Ejemplo 2; Carga de hierro de una resina intercambiadora de iones de gel de base débil, acrílica 30 g de resina IRA67 se cargaron al reactor, y el agua en exceso se drenó. Se cargó sulfato férrico acuoso (12%, 84 mi) al reactor y se agitó durante 2 hors, luego se drenó. El ciclo de adición de sulfato férrico se repitió dos veces más. Se cargo sulfato férrico acuoso (13%, 84 mi) al reactor y se agitó durante 2 horas, luego se drenó. El segundo ciclo de adición de sulfato férrico también se repitió dos veces más. El NaOH acuoso (8%) se agregó dentro de 2 minutos. Los contenidos se agitaron y el pH se vigiló después de la adición cáustica; el pH fue de 5.18 al final (60 minutos después de la adición del NaOH) . El reactor se drenó y se agregó el NaHC03 acuoso (8%, 84 mi) y se agitó durante 2 horas. El pH final fue de 6.8. El reactor se drenó y la resina se lavó con 2 litros de agua hasta que el efluente fue claro. Este proceso dio 20% de Fe en la resina, con base seca.

Ejemplo 3; Carga de hierro de una resina intercambiadora de iones de gel de base débil, acrílica 358 g de resina Amberlite™ 67 se cargaron al reactor y el agua en exceso se drenó. El sulfato férrico acuoso (12%, contenido de Fe, 1000 mi) se cargó al reactor y se agitó durante 2 horas, luego se trató en el sifón durante 8 minutos. 750 mi de NaOH acuoso (8%) se agregaron durante 20 minutos a 37 mi/minuto. EN los primeros 6.5 minutos, no se usó agitación. Después de estos 6.5 minutos, se inició la agitación. El pH a 5.5 minutos fue de 1.77 y de 8.99 en 29 minutos. El pH final fue de 6.6 a 120 minutos, La solución se trató con sifón y 500 mi de NaHC03 , solución al 8%, se agregó en 39 minutos. El pH final fue de 7.4. El agua en exceso se usó para lavar el material hasta que el efluente fue claro, el % de Fe en este material fue del 13.

Ejemplo 4 74 mi de la resina final del Ejemplo 1, se cargaron al reactor. 140 litros de la solución de sulfato férrico (40% peso/peso) en el reactor se mezcló por 2 horas y el líquido se sacó con sifón Esta última etapa se repitió 3 veces. Después de sacar por sifón el líquido se agregó la cuarta carga de sulfato férrico, 120 mi de NaOH al 12% se agregaron en una vez al reactor. Después de mezclar el lote durante 3 horas, este lote se lavó con 5 litros de agua, se secó en un mechero de Buchner y se empacó. Esta resina tenía 30% de Fe en peso seco.

Ejemplo 5 74 mi de la resina acrílica (35% de sólidos se cargaron al reactor. 140 mi de la solución de cloruro férrico (40% peso/volumen) en el reactor se mezclaron por 2 horas y el líquido se sacó con sifón Esta última etapa se repitió 5 veces. Después de sacar por sifón el líquido se agregó a la sexta carga de sulfato férrico, 140 mi de NaOH al 12% se agregaron en una vez al reactor. Se agregaron 40ml de NaHC03 , solución al 5%, al reactor y después de mezclar el lote durante 12 hors, este lote se lavó con 5 litros de agua, se secó en un mechero de Buchner y se empacó. Esta resina tenía 23% de Fe en peso seco.

Ejemplo Comparativo 1; Carga de hierro de una resina intercambiadora de iones de gel de base débil, acrílico 4000 litros de resina (Amberlite™ IRA67 - resina intercambiadora de aniones acrílica débil, grupos de 3-dimetilaminopropilo (DMPA adjuntos por medio de un enlace de amida) se cargaron al reactor. El agua en exceso se drenó del reactor (1 hora) . Sulfato férrico acuoso (4000 litros, 40% peso/peso) se agregaron y los contenidos se agitaron durante 2 horas. La solución de sulfato férrico se drenó (1 hora) . Una segunda carga de sulfato férrico (4000 litros, 40% peso/peso) se agregó y los contenidos se agitaron durante 2 horas, luego se drenaron para lograr al menos el 90% de recuperación del volumen cargado de solución férrica. La resina fue lavada con 80000 litros de agua a un régimen de flujo de 8000 litros por hora. El pH final del efluente fue arriba de 2.5. la solución férrica drenada debe estar entre 0.8 y 2.5. El líquido se drenó (1 hora) y luego se cargaron 8000 litros de NaHC03 al reactor tan rápido como sea posible y se agitó durante 2 horas. El pH estaba entre 6.5 y 7.8. El líquido se drenó del reactor (45 minutos) y luego 6000 de agua se cargaron, sin agitación. La resina se lavó con agua en exceso. Al final de la etapa de lavado, el agua efluente del rector era clara. La resina contenía 5% de Fe en una base seca .

Ejemplo Comparativo 2; Carga de hierro de una resina intercambiadora de iones de gel de base débil, acrílica 42 mi de resina (Amberlite™ IRA67 - resina intercambiadora de aniones acrílica débil, con grupos de 3-dimetilaminopropil (D SPA) adjuntos por medio de un enlace de amida) se cargaron al reactor. El agua en exceso se drenó del reactor (1 hora). Sulfato férrico acuoso (42 mi, 40% peso/peso) se agregaron y los contenidos se agitaron durante 2 horas. La solución de sulfato férrico se drenó (1 hora) . 16 mi de agua se cargaron en 13 minutos. El lote se agitó durante 3 minutos y se dejó reposar durante 30 minutos, sin agitación. El líquido luego se sacó por sifón durante 5 minutos. 42 mi de una solución de NaOH al 10% se agregaron en 31 minutos. El pH fue de 2.28 después de 8 minutos, durante el tiempo de adición. El pH se mantuvo entre 3.1 y 8.99 por 31 - 64 minutos en la etapa de neutralización. En total de 1.5 BV (63 mi) se usaron en la etapa de neutralización, al final de 120 minutos, el pH fue de 4.52 y el pH fue de 4.18 después de 240 minutos, el líquido se secó por sifón. 42 mi de una solución de NaHC03 al 8% se cargaron tan rápido como sea posible al reactor. El lote se agitó durante 2 horas, se sacó por sifón y se lavó con agua en exceso. El % de Fe en una base seca de la resina fue del 9%.

Ejemplo Comparativo 3; 42 mi de resina (Amberlite™ IRA67 - resina intercambiadora de aniones acrílica débil, con grupos de 3-dimetilaminopropil (D APA) adjuntos por medio de un enlace de amida) se cargaron al reactor. El agua en exceso se drenó del reactor (1 hora). Sulfato férrico acuoso (42 mi, 40% peso/peso) se agregaron y los contenidos se agitaron durante 3 horas. La solución de sulfato férrico se drenó (1 hora) . 800 mi de agua se usaron para lavar la resina por el proceso de lujo de tapón. El líquido luego se sacó por sifón durante 3 minutos. 84 mi de una solución de NaHC03 al 8% se usaron para neutralizar el material. El pH final, después del carbonato, fue de 7.5. 800 mi de agua se usaron para lavar la resina. El % de Fe en una base seca de la resina fue del 20%. Las perlitas de resina se analizaron por la microscopía electrónica de barrido 8E ) y la espectroscopia dispersiva de energía (ES) . La ubicación del hierro se determinó tanto por las relaciones cresta de hierro / carbono (Fe/C) como por las relaciones cresa anteriores del hierro (Fe/anterior) como una función de la mitad externa o interna del volumen de perlitas y la distancia en mieras desde la superficie de las perlitas, y también se pronosticó como una función de la distancia basada en la distribución de hierro uniforme. Los resultados se presentan abajo en la Tabla 1.

Tabla 1 Se examinaron las perlitas de resina por el microscopio y se determinó contenían cristales de óxido de hierro hidroso en la forma de Goethitee con una longitud promedio de alrededor de 50 nm, y un diámetro promedio de aproximadamente 1 nm.

Ejemplo 6 : Prueba de Equilibrio La prueba de equilibrio se hizo usando 0.05 g de resina del Ejemplo 1, 100 mi de agua y 0.02% de fosfato disódico y el pH se ajustó con HC1 o NaOH, a 37°C. La mezcla se dejó reaccionar durante 2 días. Las muestras se analizaron usando la cromatografía de Iones (IC) . Se usó la misma resina de intercambio de iones en nuestro ejemplo y en la patente US 6,180,094 Bl, Figura 1. La Tabla 6-1, Prueba de Equilibrio: 0.05 g de resina, 100 mi de solución, 0.01% de fosfato disódico, 37°C.

Medio del Ejemplo 1 15 PH mg P04 ~3g media (%Fe 15) 4.01 225 5.47 223 5.95 225 6.98 2.29 7.98 229 2 0 Tabla 6-2. Resultados de la patente US 6,180,094B1. Prueba de Equilibrio : 0.05 g de resina, 100 mi de solución, 0.02 % de fosfato disódico, 37C (IRA-67 Resultados) . Figura 1 , 6,180,094 PH mg P04 ~3g medio (%Fe 15) 2 20 4 100 6 100 7 140 8.5 150 Ejemplo 7 : Remoción de Fosfato de Soluciones Acuosas» Prueba de Columna Se empacaron tres columnas con 10 mi de resinas cargada de hierro de los Ejemplos 1, 4 y 6, respectivamente. 125 mi de la solución acuosa que contiene fosfato 1584 ppm, cloruro 4017 ppm y lactato 4045 ppm, se reciclaron a través de cada columna hasta que la capacidad del medio se saturó a un régimen de flujo de 8 ml/minuto. La remoción para cada anión se tabula abajo. El pH de la solución inicial fue de 5.5 y la temperatura fue de 37°C.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un proceso para remover iones de fosfato desde una solución acuosa que contiene estos iones de fosfato, dicho proceso comprende las etapas de : (a) mezclar una resina con al menos dos volúmenes de lecho de una solución acuosa que contiene una sal de dicho Ion de metal anfotérico, y que tiene una concentración de iones de al menos el 5% (b) drenar el líquido en exceso desde la resina ; (c) agregar al menos 0.3 volúmenes de lecho de una solución acuosa de hidróxido de metal alcalino de cuando menos el 3%, mientras se vigila el pH, a un régimen suficiente para elevar el pH de la fase líquida arriba de 4, dentro de 20 minutos; (d) mezclar, mientras se agrega una solución acuosa adicional de hidróxido de metal alcalino, para mantener el pH de la fase líquida entre 4 y 12; (e) drenar el líquido en exceso de la resina ,- y ) combinar la resina con la solución acuosa que contiene el Ion fosfato. El proceso de la reivindicación 1, en el cual la solución acuosa que contiene iones de fosfato cuando menos 200 ppm de iones de fosfato El proceso de la reivindicación 2, en el cual el Ion de metal anfotérico es el Fe (III) . El proceso de la reivindicación 3, que además comprende agregar una sal de bicarbonato o carbonato en una cantidad de 0.12 g/g de resina seca a 0.75 g/g de resina seca después de la etapa (d) , y en que la cantidad del hidróxido de metal alcalino es de 0.12 g/g de resina seca a 0.75 g/g de resina seca y en que dichos al menos dos volúmenes de lecho de una solución acuosa que contiene una sal de dicho Ion de metal anfotérico se agrega en al menos dos porciones, y el líquido en exceso se drena entre las porciones. El proceso de la reivindicación 6, en el cual es una resina intercambiadora de iones . El proceso de la reivindicación 5, en el cual la resina intercambiadora de iones es una resina acrílica la cual comprende un sustituyente de amina de la estructura: 1N{ (CH2}XN(R2) }Z(CH2)YNR3R4(R5)W donde un nitrógeno de amina, que lleva el sustituyente R1, se adjunta a la resina por medio de un enlace de amida con un grupo carbonilo acrílico o por medio del enlace C-N a un grupo CH2 en el gel acrílico; R1 y R2 = H, metilo o etilo, e y = 1-4, z = 0-3, W = 0-1 y R3, R4 y R6 = Me, Et , Pr ó Bu. El proceso de la reivindicación 6, en que el nitrógeno de amina que lleva el sustituyente R1 se adjunta por medio de un enlace de amida con un grupo carbonilo acrílico; R1= H, z = 0; y = 3, w = 0; R3 y R4 = metilo; la resina acrílica es un gel acrílico, el cual es un copolímero de al menos un (met) acrilato de alquilo Ci-C8 y 2-10% de al menos un entrelazador; y el gel acrílico contiene al menos el 8% de Fe (III), con base en el peso seco de la resina. El proceso de la reivindicación 7, que además comprende al menos una etapa adicional de mezcla de la resina con una porción adicional de una solución acuosa que contiene una sal de dicho Ion de metal anfotérico y drenar el liquido en exceso de la resina . Un proceso para remover el Ion fosfato de una solución acuosa que contiene este Ion fosfato, por el contacto de dicha solución acuosa con una resina, que comprende del 10 al 50% de un Ion de metal anfotérico, el cual está presente como un óxido hidroso, donde al menos el 50% del Ion de metal se ubica en una mitad externa del volumen de peritas de la resina. El proceso de la reivindicación 9, en que la resina es una resina de intercambio de iones acrílicos, la cual comprende un sustituyente de amina de la estructura RR1 { (CH2}XN(R2) }Z(CH2)YNR3R4(R5)W donde un sustituyente Rl que lleva un nitrógeno de amina, se adjunta a la resina por medio de un enlace de amida, con un grupo carboxilo acrílico o por medio de un enlace de C-N a un grupo de CH2 en ei gei acrílico; R1 y R2 = H, metilo o etilo; x e y = 1-4, z = 0-2, W = 0- 1; y R3, R4 y R6 = Me, Et , Pr ó Bu; y la resina contiene el 12% al 45% de Fe (III), el cual está presente como un óxido hidroso.