COMPOSICIONES NEUTRALIZANTES DE AUTOINDICACION
Antecedentes del Invento El agua de lavado que se ha usado para limpiar equipo que ha sido expuesto a sustancias que son muy alcalinas o acidas, por ejemplo, el agua usada para lavar equipo para mezclado de cemento, a menudo no tendrá un pH neutro al final del lavado. Por lo tanto, el agua del lavado requerirá neutralización antes de ser desechada a fin de cumplir con el reglamento del medio ambiente. Generalmente esto se logra mediante la adición de un agente neutralizante, y la obtención de un pH apropiado se verifica por medio de pruebas. Esto puede llevar mucho tiempo. Además, en el caso de equipo para mezclado de cemento, tal como camiones mezcladores, mezcladores fijos y tolvas en lugares de trabajo, la cantidad de material residual es variable y esto hace que resulte difícil calcular la cantidad de agente neutralizante. Esto significa que con frecuencia se necesitan adiciones múltiples de agente neutralizante y pruebas posteriores.
Lo que se necesita en la técnica es un agente neutralizante que pueda indicar cuando la solución está neutralizada sin necesidad de medir el pH.
Sumario del Invento La presente invención provee una composición neutralizante de autoindicación unificada, que comprende un agente neutralizante, un agente aglutinante y un indicador de pH. Asimismo, la presente invención provee un método para neutralizar una solución a aproximadamente un pH neutro, que comprende agregar a la solución una cantidad suficiente de una composición neutralizante de autoindicación unificada que comprende un agente neutralizante, un agente aglutinante y un indicador de pH, hasta que la solución tenga aproximadamente un pH neutro como indica el indicador de pH, en donde la composición neutralizante se disuelve en la solución para llevar a cabo la neutralización.
Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 ilustra una modalidad de la presente invención en donde la composición neutralizante de autoindicación se puede separar en unidades más pequeñas.
Descripción Detallada del Invento La composición está unificada para proveer una facilidad de uso para agregar la composición a la solución. Por "unificada" se entiende que la composición es sólida y está en una sola unidad de tamaño adecuado, a diferencia de, por ejemplo, un polvo. Tales unidades se preparan generalmente mediante compactación. Se puede utilizar cualquier método conocido para compactar materiales sólidos en polvo o en escamas para producir las composiciones neutralizantes de autoindicación. Los ejemplos de dicho método incluyen moldeo por extrusión de la composición neutralizante de autoindicación, prensado, estampado o formación de tabletas, y moldeo, tal como mediante fusión y vertido en un molde con forma. La composición se puede unificar en cualquier forma deseada, de preferencia una forma de tableta o disco. Existen casos en donde la compactación no es necesaria; éstos se analizarán más adelante.
El resultado de cualquier compactación debe ser que la composición tenga una resistencia suficiente para permitir el manejo, pero que también sea lo suficientemente friable para descomponerse bajo condiciones de uso y permitir que la composición realice su función. La composición se agrega a una solución que no está a un pH neutro para llevarla a un pH que sea aproximadamente neutro, esto es, entre aproximadamente 5.5 y aproximadamente 8.5. El agente neutralizante puede ser un ácido o una base. De preferencia, el agente neutralizante comprende una sustancia química orgánica. Ejemplos de agentes neutralizantes adecuados incluyen, mas no se limitan a, ácido cítrico, ácido acético, ácido fosfórico, ácido succínico, ácido ftálico, ácido úrico, ácido esteárico, ácido láurico, ácido palmítico, ácido oleico, ácido oxálico, ácido tartárico, ácido málico, ácido láctico, ácido carbónico, ácido bórico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorhídrico, ácido benzoico, citrato monosódico, citrato monopotásico, KHS04, NaHS0 , KH2P04 y mezclas de los mismos. Generalmente, el agente neutralizante está presente al grado de 45% a 85% con base en el peso de la composición. De preferencia, el agente neutralizante está presente al grado de 65% a 75% con base en el peso de la composición. Ejemplos del agente aglutinante incluyen, mas no se limitan a, polietilenglicol, aductos de polioxipropilenglicol , estearato de polioxietileno, polivinil butiral, alcoholes polivinílicos, parafina, acetato de polivinilo, éter metílico de polivinilo-anhidro maleico
(PVM/MA), celulosa, talco, arcillas, silicatos, humo de sílice, sílice ahumada tal como "Aerosil"
(marca comercial), gel de sílice precipitado, pigmentos orgánicos, resinas sintéticas y mezclas de los mismos. Generalmente, el agente aglutinante está presente de 5% a 25% con base en el peso de la composición. De preferencia, el agente aglutinante está presente de 6% a 15% con base en el peso de la composición. Ejemplos del indicador de pH incluyen, pero no se limitan a, rojo de fenol, fenolftaleína , rojo de cresol; amarillo de metanil; m-nitrofenol ; curcumina; alizarina; amarillo de alizarina R; azul de alizarina; naranja de metilo; tornasol;
rojo Congo; azul de bromotimol; rojo de clorofenol; morado de cresol; amarillo de diazol brillante; sales de fenolftaleína; rojo neutro; R fosfina acida; ácido de Cleve; ácido cumárico; dinitrilo 3 , 6-dioxiftálico; 8-hidroxiquinolinato de magnesio; -metilumbeliferona ; ácido 1-naftol-4-sulfónico; orcinaurina; fosfina patente; tioflavina; umbeliferona; y mezclas de los mismos. De preferencia, las sales de fenolftaleína se seleccionan del grupo que consiste de sodio, disodio, potasio y mezclas de los mismos. En general, el indicador de pH está presente de 0.001% a 0.8% con base en el peso de la composición. De preferencia, el indicador de pH está presente de 0.1% a 0.8% con base en el peso de la composición. Con mayor preferencia, el indicador de pH está presente de 0.1% a 0.4% con base en el peso de la composición. Además, la composición puede incluir un desintegrante para ayudar a disolver la composición en la solución. De preferencia, el desintegrante es un desintegrante efervescente activado mediante contacto con la solución acuosa que se va a neutralizar. Ejemplos de desintegrantes adecuados incluyen, mas no se limitan a, carbonato de litio, bicarbonato de litio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio, carbonato de cesio, bicarbonato de cesio, carbonato de amonio, bicarbonato de amonio, fosfato de litio, fosfato de sodio, fosfato de potasio, fosfato de cesio, fosfato de amonio, bórax, carbonato de magnesio con ácido cítrico, bitartrato de potasio, biftalato de potasio, oxalato de potasio, hidrógeno ftalato potásico, perboratos alcalinos, percloratos, permaganatos , cloratos, tetraborato de potasio, peróxido de carbonato sódico, ácido tartárico, sal de Rochelle (tartrato de potasio-sodio, ácido cítrico, hidrógeno tartrato potásico, NR4+ carbonato
( (NR4+) 2C03) , NR4+ bicarbonato ( (NR+ ) 2C03 ) , peróxidos, hiperóxidos, materiales que liberan nitrógeno y mezclas de los mismos, en donde R =CnH2n+?, C6H CnH2n+?, o C6-H4X, en donde n es un entero de 1 a 24, y X se selecciona del grupo que consiste de COOH, óxido de polietileno, alquilsulfonato y mezclas de los mismos. De preferencia, n es un entero de 8 a 18. Ejemplos adecuados de materiales que liberan nitrógeno incluyen, pero no se limitan a, hidrazina, compuestos que contienen un grupo azo y azidas. Generalmente, el desintegrante está presente al grado de 1% a 30% con base en el peso de la composición. De preferencia, el desintegrante está presente al grado de 3% a 21% con base en el peso de la composición. Asimismo, la composición puede incluir otros aditivos para fabricación según sea necesario. Ejemplos de los otros aditivos incluyen, pero no se limitan a tintes, pigmentos, auxiliares de tinción, colorantes, taninos, material coloidal, pigmentos orgánicos, arcillas, talcos, baritas, agentes de blanqueo, agentes de liberación de molde, lubricantes y mezclas de los mismos. Generalmente, la cantidad de aditivos presentes es hasta 70% con base en el peso de la composición. De preferencia, los aditivos están presentes al grado de hasta 12% con base en el peso de la composición . Cuando la composición unificada se va a formar mediante compactación, es preferible agregar llenadores inertes a la composición neutralizante de autoindicación. Esto ayuda a hacer las unidades individuales estructuralmente estables para el manejo físico y almacenamiento, y/o para facilitar la descomposición rápida por disolución y/o fragmentación de la unidad cuando se agrega a una solución acuosa. Estas características se obtienen al equilibrar el porcentaje de adición del llenador inerte y la presión de compactación, para proveer una unidad de composición neutralizante de autoindicación con integridad física y estabilidad deseadas, y con solubilidad, friabilidad y capacidad de fragmentación deseadas. El proveer una estabilidad estructural adecuada está dentro de la habilidad de los expertos en la materia. Los llenadores pueden estar presentes en la composición neutralizante de autoindicación en una cantidad de hasta 50% en peso de la composición, si la función única del llenador es como un llenador. No obstante, si el llenador realiza otra función en la composición además de actuar como un llenador, puede estar presente en una cantidad de hasta 95% con base en el peso de la composición. De preferencia, la cantidad de llenador en la composición es de 5% a 15% con base en el peso de la composición. Ejemplos de llenadores adecuados incluyen arena silícea, humo de sílice, otros materiales a base de sílice natural o sintético, sílice E "Micro-Cell" (marca comercial) (Celite Corp.), silicatos, aluminosilicato de calcio, aluminosilicatos, arcillas, alúmina, aluminosilicatos ALUNDUM (marca comercial) (Norton), zeolitas, esferas de cerámica, cenizas volantes, polvo de piedra caliza, y plástico finamente dividido o en polvo. De preferencia, el agente neutralizante, el indicador de pH, el aglutinante, el desintegrante y cualquier otro aditivo en la composición son sólidos. Si se desea usar componentes líquidos, éstos se pueden procesar en unidades compactadas sólidas al adsorberlas en vehículos, los cuales son de manera favorable los llenadores inertes descritos con anterioridad. Los componentes líquidos se ponen en contacto con los vehículos, y de preferencia por lo menos parcialmente secados, tal como mediante secado con aire, antes de la compactación. Para materiales transportados por agua-alcohol, los vehículos se secan completamente a fin de evitar reacción con otros componentes cuando se compacten. De preferencia, los vehículos están presentes en la composición de 5% a 25% en peso de la composición. En otra modalidad de la presente invención, los materiales sólidos solubles de la composición neutralizante de autoindicación se pueden disolver en un solvente líquido adecuado, tal como agua, y la solución resultante se puede impregnar o adsorber en los vehículos poniendo en contacto el vehículo con la solución, y de preferencia secar por lo menos parcialmente antes de la compactación. De manera similar, las mezclas sólidas insolubles se pueden poner en suspensión en un líquido y el vehículo se puede poner en contacto con la suspensión para formar un vehículo revestido antes de la compactación. Las unidades de la composición neutralizante de autoindicación de acuerdo con la presente invención son dimensionadas para suministrar una cantidad seleccionada de una composición neutralizante de autoindicación medida previamente a un volumen deseado o estandarizado de solución acuosa . El uso de unidades múltiples para un volumen dado de solución acuosa se encuentra dentro del alcance de la invención. También dentro del alcance de la presente invención se encuentra compactar la composición neutralizante de autoindicación 11 en una unidad 10 que es separable, tal como mediante la provisión de perforaciones 12 del producto compacto o similares, para proveer fracciones seleccionadas y estructuralmente estables para volúmenes más pequeños de solución acuosa. (Fig.l) . Para consideraciones prácticas, el tamaño de la unidad es de preferencia pequeño a fin de proveer un empaque y facilidad de manejo más eficientes. Un tamaño preferido de la unidad es un tamaño tal que pueda suministrar suficiente composición neutralizante de autoindicación para aproximadamente 15 litros. Para facilidad de manejo y capacidad de almacenamiento, las unidades compactadas de composición neutralizante de autoindicación son de preferencia un poco resistentes a la humedad. Esta resistencia a la humedad se puede impartir mediante la selección de un aglutinante apropiado, de preferencia un aglutinante que se descomponga a un pH experimentado por la unidad en la solución acuosa, que puede ser a pH 11 y superior. Si se utiliza dicho aglutinante, es posible producir un artículo de composición neutralizante de autoindicación sin compactación. Para situaciones donde las unidades de composición deben ser almacenadas en un ambiente prácticamente libre de agua, se pueden almacenar de manera individual, pero de preferencia en cantidad, en una bolsa de plástico sellable tal como las que se venden bajo la marca comercial "Zip-Loc". No obstante, cualquier contenedor insoluble en agua es adecuado para dicho almacenamiento, siempre y cuando sea impermeable al agua y no se degrade con el agua. En otra modalidad de la presente invención, la unidad compactada se reviste con un material que es por lo menos parcialmente insoluble en agua. El revestir la unidad compactada con un material que es prácticamente insoluble en agua mejora las capacidades de almacenamiento de la unidad compactada en un ambiente húmedo y protege cualesquier componentes hidroscópicos presentes en la composición neutralizante de autoindicación. Dicho revestimiento insoluble en agua debe ser capaz de fragmentarse o disolverse al pH de la solución acuosa, y de preferencia debe ser delgado, del orden de 0.025-0.25 mm. Además, el material no debe ser nocivo para las propiedades deseadas del producto final. El revestimiento se puede seleccionar para proteger la unidad compactada, y/o proteger al usuario de cualesquier materiales peligrosos en la composición neutralizante de autoindicación. Ejemplos de materiales prácticamente insolubles en agua adecuados incluyen arcillas, látex, poliestirenos, poliuretanos y celulosas en donde los grupos hidroxilo han sido sustituidos con alquilos. Se puede encontrar más información referente a la unificación de materiales en la patente Norteamericana. No. 5,728,209 de Bury et al., que se incorpora en la presente invención como referencia . La presente invención incluye también un método para neutralizar una solución a aproximadamente un pH neutro. Una composición unificada se agrega a la solución y se deja disolver en la solución. Si el indicador de pH no cambia de color para indicar un pH aproximadamente neutro, entonces se pueden agregar composiciones unificadas adicionales hasta que el indicador de pH indique un pH aproximadamente neutro. Otra ventaja de las unidades compactadas de composición neutralizante de autoindicación de acuerdo con la presente invención, es que, a diferencia de las composiciones líquidas, no son propensas a congelarse, a tomar aspecto de lodo o a separarse a bajas temperaturas. El uso de unidades compactadas de composición neutralizante de autoindicación de acuerdo con la presente invención, soluciona los problemas de formación de polvo en el lugar de trabajo asociados con polvos, evita el uso de equipo voluminoso de surtido y medición en el lugar de trabajo para líquidos o componentes sólidos de flujo libre, y soluciona los problemas de derrame asociados con el uso de componentes de la composición neutralizante de autoindicación por separado.