PT103276A

PT103276A - Composição estabilizada de coagulantes e floculantes processo para a sua obtenção e aplicações

Info

Publication number: PT103276A
Application number: PT103276A
Authority: PT
Inventors: Santos Pedro Manuel Sasia; Aliende Nicomedes Gomez; Jose Ramon Ochoa Gomez; Sanz Francisco Javier Escudero
Original assignee: Acideka Sa
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-12-29
Also published as: ES2243140A1; FR2870229A1; FR2870229B1; PT103276B; ES2243140B1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UMA COMPOSIÇÃO QUE COMPREENDE UM COAGULANTE METÁLICO SOLÚVEL EM ÁGUA E UM FLOCULANTE ORGÂNICO POLIMÉRICO SOLÚVEL OU DISPERSÁVEL EM ÁGUA E É ESTABILIZADA MEDIANTE UM SISTEMA TENSIO-ACTIVO NÃO IÓNICO, ANIÓNICO OU CATIÁNICO. A REFERIDA COMPOSIÇÃO PODE SER UTILIZADA COMO AGENTE COAGULANTE, AGENTE DE RETENÇÃO E DRENAGEM, AGENTE DE DESIDRATAÇÃO DE LAMAS E, EM GENERAL, EM PROCESSOS EM QUE SE UTILIZAM AGENTES COAGULANTES E/OU FLOCULANTES.

Description

COMPOSIÇÃO ESTABILIZADA DE COAGULANTES E FLOCULANTES PROCESSO PARA A SUA OBTENÇÃO E APLICAÇÕES

A invenção refere-se a uma composição que compreende um coagulante metálico e um floculante orgânico polimérico estabilizado mediante um sistema tensio-activo. A invenção refere-se também a um processo para a obtenção da referida composição e com as suas aplicações.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os processos físico-químicos habituais de depuração de águas compreendem duas etapas: uma de coagulação e outra de floculação. Na primeira, a adição de um agente coagulante, tal como um sal metálico de ferro ou de alumínio, provoca geralmente a desestabilização da matéria coloidal que se encontra na água a depurar, mediante a formação de um coágulo ou flóculo primário. A adição posterior de um agente floculante, tal como um (co)polímero de acrilamida, permite a formação de um flóculo secundário que pode ser facilmente separado da água mediante processos de decantação e de filtração. Os processos de coagulação necessitam de uma grande quantidade de energia cinética, em forma de agitação, para favorecer a formação do flóculo primário mediante colisões. Pelo contrario, os processos de floculação necessitam de uma agitação lenta para que a formação do flóculo secundário seja eficaz.

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Em geral, a matéria coloidal apresenta carga negativa, pelo que são necessários agentes químicos com carga positiva para a sua desestabilização. Por esta razão utilizam-se sais metálicos como agentes coagulantes cuja eficácia se pode aumentar de diversas maneiras, por exemplo, (i) utilizando sais metálicos prepolimerizadas, por exemplo, policloretos de alumínio, policloretos de ferro, etc. [US 5879651 e US 34974591; (ii) polimerizando os sais metálicos com monómeros vinílicos, por exemplo, acrilato de dimetilaminoetilo, metacrilato de dimetilaminoetilo, acrilato de dietilaminoetilo, metacrilato de dietilaminoetilo, cloreto de dialildimetil-amonio, epiclorhidrina, dimetilamina, etc. [ES 2124661, US 2001/0036904 e WO 00/11052]; ou (iii) utilizando misturas de coagulantes metálicos, floculantes de elevado peso molecular e compostos auxiliares de coagulação de baixo peso molecular [WO 02/00557]. A indústria do papel é uma das principais indústrias que utiliza agentes coagulantes e floculantes, os quais actuam como agentes de retenção e de drenagem. Nesta aplicação existem, fundamentalmente, três tipos de produtos: (1) sais metálicos, principalmente à base de alumínio, tanto enquanto tal ou prepolimerizadas (por exemplo, policloreto de alumínio, policlorosulfato de alumínio, etc.); (2) sais metálicos do tipo (1) acompanhados de um floculante do tipo da poliacrilamida que se adiciona posteriormente ao agente coagulante; e (3) sistemas de micropartícuias constituídos por um floculante polimérico e um produto inorgânico de pequena dimensão de partícula, do tipo bentonite, sílica ou alumina coloidal [US 4964954, US 4388150 e US 49800251; estes

Proc. 2906 sistemas podem completar-se com a adição de amido catiónico [US 46438011 ou de um floculante de baixo peso molecular seguido da adição de um floculante de alto peso molecular [US 47955311.

Quando se utilizam os pij' reagentes são adicionados de pontos da instalação de depu papel. Os sistemas de micropa se empreguem sistemas tensi estabilidade, os floculantt floculantes poliméricos obtid recomenda-se o emprego de urrici de floculação de baixo peso mq> odutos (1) e (2) os diferentes orma individual e em diferentes ação de águas ou de fabrico de rtículas (3) não necessitam que -activos para assegurar a sua es utilizados não incluem os por microemulsão inversa, e quantidade de agente auxiliar lecular.

As patentes US 5985154 e US 6136220 descrevem composições que compreendem uiji polímero catiónico solúvel em água, um agente tensio-activo activo anfotérico e um compost os polímeros orgânicos utiliz não iónico, um agente tensio-o à base de silicato. Em geral, ados são polímeros de baixo ou médio peso molecular que não são baseados em acrilamida, nem foram obtidos mediante polimer e a percentagem de polimer relativamente elevada (30-6 ização em microemulsão inversa, p utilizado na composição é 0% em peso) ; de facto, a composição resultante não é realmente uma mistura, já que um dos seus componentes (silp.cato) pode ser dosificado separadamente do resto dos c pouco é claro se os tens omponentes da formulação. Tão io-activos se utilizam para estabilizar a composição ou para que o resto dos componentes desta sejam mais eficazes no Pomento de efectuar o processo de depuração.

Proc. 2906 A patente FR 2701714 descreve uma composição que compreende uma mistura de um coagulante e diversos agentes tensio-activos. A referida composição não inclui coagulantes metálicos já que se considera que esses coagulantes não são recomendáveis porque originam problemas de corrosão.

Com os sistemas anteriormente descritos é praticamente impossível misturar um coagulante metálico com um polímero a base de acrilamida, de maneira que a composição resultante seja estável e não se separe em fases com o decurso do tempo.

SÚMMUO D& XMVWIÇAO A invenção defronta-se com o problema de proporcionar uma composição estável que compreende um coagulante metálico e um floculante orgânico de natureza polimérica. A solução proporcionada pela presente invenção baseia-se no facto de os inventores terem observado que a adição de um sistema tensio-activo a uma mistura que compreende um coagulante metálico solúvel em água e um floculante orgânico de natureza polimérica, solúvel ou dispersável em água, permite estabilizar as referidas misturas.

Portanto, num aspecto, a invenção refere-se a uma composição que compreende um coagulante metálico solúvel em água e um floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água estabilizada com um sistema tensio-activo. O referido sistema tensio-activo pode ser um sistema tensio-activo aniónico, ou um sistema tensio-activo

Proc. 2906 catiónico, ou, de preferência, um sistema tensio-activo não iónico cujo HLB (balanço hidrófilo-lipófilo) está compreendido entre cerca 8 e cerca de 16. A referida composição pode ser utilizada em processos de separação sólido-liquido, como agente coagulante, como agente de retenção e drenagem, assim como agente de desidratação de lamas, onde pode substituir as combinações clássicas de sal metálico e cal ou semelhantes. A referida composição também pode ser utilizada naqueles processos em que se utilizam de maneira independente agentes coagulantes e/ou floculantes, os quais se substituem pela adição numa única etapa da composição proporcionada por esta invenção.

Uma composição como a proporcionada pela presente invenção apresenta, além disso, as seguintes vantagens: (i) facilidade de dosificação, já que apenas é necessária uma bomba dosificadora em vez de duas (uma para o coagulante e outra para o floculante) , devido ao facto de o floculante ir incluído na composição; e (ii) naqueles sistemas em que, apesar do anteriormente referido, seja necessário adicionar agente floculante adicional, o consumo deste será reduzido em quantidades muito apreciáveis (Exemplo 9).

Noutro aspecto a invenção relaciona-se com um processo para a preparação da composição estabilizada proporcionada por esta invenção.

Noutro aspecto, a invenção refere-se ao uso da referida composição como agente coagulante, como agente de retenção e drenagem, como agente de desidratação de lamas e, em geral,

Proc. 2906 em todos aqueles processos em que se utilizam de maneira independente agentes coagulantes e/ou floculantes.

Composição da invenção

Num aspecto, a invenção proporciona uma composição, a composição da invenção, que compreende: a) um coagulante metálico solúvel em água; b) um floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água; e c) um sistema tensio-activo escolhido entre um sistema tensio-activo não iónico com um HLB compreendido entre cerca de 8 e cerca de 16, um sistema tensio-activo aniónico e um sistema tensio-activo catiónico.

Coagulante metálico

Praticamente qualquer coagulante metálico solúvel em água pode ser utilizado nesta invenção; não obstante, o referido coagulante metálico solúvel em água é, com vantagem, escolhido do grupo formado por sais inorgânicos metálicos multivalentes solúveis em água, sais mistos orgânicos de sais inorgânicos metálicos multivalentes solúveis em água, e suas misturas.

Numa forma de realização particular o referido coagulante metálico solúvel em água compreende, pelo menos, um sal inorgânico de um metal multivalente, de preferência

Proc. 2906 bi- o trivalente, solúvel em água, tanto na sua forma de sal simples como na sua forma polimerizada, ou misturas de ambos, por exemplo, sulfato de ferro, cloreto de ferro, cloreto de alumínio, sulfato de aluminio, policloreto de ferro, policloreto de aluminio opcionalmente sulfatado (por exemplo, US 3929666 ou semelhantes), silicatado (por exemplo, WO 99/60209 ou semelhantes), e/ou estabilizado com sais de boro, zircónio ou semelhantes, de basicidade variável (por exemplo, GB 2371296); policloreto de ferro e aluminio, etc.

Noutra forma de realização particular, o referido coagulante metálico solúvel em água compreende, pelo menos, um sal misto orgânico de um dos referidos sais inorgânicos metálicos multivalentes solúveis em água. O referido sal misto pode obter-se polimerizando os referidos sais inorgânicos metálicos multivalentes solúveis em água com monómeros de tipo vinílico, por exemplo, acrilato de dimetilaminoetilo, metacrilato de dimetilaminoetilo, acrilato de dietilaminoetilo, metacrilato de dietilaminoetilo, cloreto de dialildimetilamonio, epiclorhidrina, dimetilamina, etc., tal como se descreve, por exemplo, nas patentes ES 2124661 Al, US 2001/0036904/Al e WO 00/11052, cujas descrições se incorporam na presente descrição a título de referência e sem que devam ser consideradas limitativas do âmbito da presente invenção. A concentração do coagulante metálico solúvel em água na composição da invenção pode variar dentro numa vasta gama; não obstante, numa forma de realização particular, a concentração do referido coagulante metálico solúvel em água está compreendida entre cerca de 80% e cerca de 99,9% em

Proc. 2906 peso, relativamente ao total da composição, de preferência entre cerca de 95% e cerca de 99% em peso, dependendo do tipo de aplicação em que se use a composição da invenção.

Floculante orgânico polimérico

Praticamente qualquer floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água com capacidade para agregar partículas insolúveis em água e formar flóculos pode ser utilizado nesta invenção; no obstante, o referido floculante orgânico polimérico é escolhido, com vantagem, do grupo formado por (co)polímeros, aniónicos, não iónicos ou catiónicos, solúveis ou dispersáveis em água, e suas misturas. O termo "(co)polímero" tal como aqui se utiliza inclui tanto homopolímeros (obtidos por polimerização de um único monómero polimerizável) como heteropolímeros ou copolímeros (obtidos por polimerização de dois ou mais monómeros polimerizáveis). O peso molecular dos referidos (co)polímeros pode variar numa vasta gama dependendo, entre outros factores, da aplicação particular a que se destina a composição da invenção.

Se bem que virtualmente qualquer (co)polímero que cumpra as condições mencionadas previamente (solubilidade/dispersabilidade em água e capacidade para agregar partículas insolúveis em água e formar flóculos) possa ser utilizado na composição da invenção, todavia, numa forma de realização particular, o referido (co)polímero e um (co)polímero que compreende um grupo amido, tal como um (co)polímero de base acrilamida (poliacrilamida). Numa forma de realização particular, o referido (co)polímero é uma

Proc. 2906 poliacrilamida aniónica, não iónica ou catiónica, com um peso molecular de pelo menos 10.000, de preferência de pelo menos 100.000, mais preferivelmente de pelo menos 1.000.000.

Exemplos ilustrativos de poliacrilamidas aniónicas, não iónicas e catiónicas que podem ser utilizadas na presente invenção incluem as comercializadas sob a marca dkFloc (ACIDEKA), a titulo de exemplo: dkFloc AZ-18, dkFloc AZ-09, dkFloc 1598, dkFloc 1596, dkFloc CP-1400, etc.

Noutra forma de realização particular o referido (co)polímero encontra-se na forma de emulsão, por exemplo, na forma de emulsão inversa. A titulo ilustrativo, o referido (co)polímero é uma poliacrilamida, aniónica, não iónica ou catiónica, na forma de emulsão inversa, obtida por polimerização em emulsão inversa de acrilamida e um ou mais monómeros (aniónicos, catiónicos ou não iónicos) derivados de acrilamida polimerizáveis.

Noutra forma de realização particular o referido (co)polímero encontra-se na forma de microemulsão, por exemplo, em forma de microemulsão inversa. A título ilustrativo, o referido (co)polímero é uma poliacrilamida aniónica, não iónica ou catiónica, em forma de microemulsão inversa, obtida por polimerização em microemulsão inversa de acrilamida e seus derivados não iónicos (poliacrilamida não iónica) ou por polimerização em microemulsão inversa de acrilamida e monómeros catiónicos ou aniónicos derivados de acrilamida (poliacrilamida catiónica ou aniónica, respectivamente). Exemplos ilustrativos das referidas poliacrilamidas aniónicas, não iónicas ou catiónicas, em

Proc. 2906 forma de microemulsao inversa, são descritas, por exemplo, em WO 03/048218 e WO 03/062289.

Brevemente, na patente WO 03/048218 descreve-se a obtenção de (co)polímeros aniónicos ou não iónicos em base acrilamida em forma de microemulsão inversa onde (i) a fase aquosa compreende água e um (co)polímero em base acrilamida obtido por polimerização de um monómero polimerizável escolhido entre acrilamida e uma mistura de monómeros que compreende, pelo menos, acrilamida e, pelo menos, ácido (met)acrílico ou um dos seus sais, numa concentração total de monómero(s) compreendida entre 20% e 40% em peso relativamente ao total da microemulsão, e numa relação em peso de acrilamida para ácido (met) acrílico ou um dos seus sais compreendida entre 100:0 e 40:60, e (ii) a fase oleosa compreende um dissolvente orgânico, tal como um hidrocarboneto alifático ou aromático ou uma mistura de hidrocarbonetos aromáticos e/ou alifáticos, e um sistema tensio-activo cujo HLB está compreendido entre 8 e 10, que compreende um ou mais agentes tensio-activos não iónicos, compreendendo cada um dos referidos agentes tensio-activos não iónicos, pelo menos, uma cadeia hidrófoba que contem mais de 16 átomos de carbono e, pelo menos, um duplo enlace. Os valores de HLB indicados podem ser conseguidos usando um único agente tensio-activo não iónico ou uma mistura de agentes tensio-activos não iónicos. Numa forma de realização particular, o referido sistema tensio-activo compreende dois ou mais agentes tensio-activos não iónicos Ά" dos quais, pelo menos um tem um HLB compreendido entre 3 e 8, e, pelo menos outro tem um HLB compreendido entre 9,5 e 14, de preferência entre 9,8 e 11,5, compreendendo cada um deles,

Proc. 2906 pelo menos, uma cadeia hidrófoba que contem mais de 16 átomos de carbono e, pelo menos, um duplo enlace. Exemplos ilustrativos, não limitativos, dos referidos agentes tensio-activos não iónicos "A" incluem ésteres de sorbitol e sorbitan tais como hexaoleato de sorbitol polietoxilado, trioleato de sorbitan polietoxilado, sesquioleato de sorbitan polietoxilado, monooleato de sorbitol, monooleato de sorbitan polietoxilado, etc.; ésteres de polietilenglicol, tais como monooleato e dioleato de polietilenglicol, etc.; álcoois gordos etoxilados, tais como álcool oleico e ricinoleico polietoxilados, etc.; ésteres de xilitol polietoxilados, tais como pentaoleato de xilitol polietoxilados, etc.; ésteres de glicerina polietoxilados, tais como trioleato de glicerina polietoxilado, etc.; e ésteres trimetilolpropano polietoxilados, tais como trioleato de trimetilolpropano polietoxilados, etc. Noutra forma de realização particular, o referido sistema tensio-activo compreende, além disso, de um ou mais agentes tensio-activos não iónicos "A", pelo menos um agente tensio-activo não iónico "B", com um HLB maior do que 12, de preferência igual ou maior que 13, em que todas as suas cadeias hidrófobas são saturadas, por exemplo, um álcool gordo etoxilado com um HLB compreendido entre 13 e 18. Opcionalmente, o referido sistema tensio-activo pode conter, além disso, um agente tensio-activo aniónico. A concentração do sistema tensio-activo é a suficiente para estabilizar a microemulsão obtida através da polimerização; numa forma de realização particular, a concentração do sistema tensio-activo está compreendida entre 8% e 20% em peso, relativamente ao peso total da microemulsão. A relação da fase orgânica para a fase aquosa na microemulsão pode variar dentro de um amplo intervalo; não obstante, numa forma

Proc. 2906 realização particular, a referida relação é tal que a concentração total de matéria activa [(co)polímero] da microemulsão esteja compreendida entre 20% e 35% em peso relativamente ao total da microemulsão.

Também a patente WO 03/062289 descreve a obtenção de (co)polímeros catiónicos em base acrilamida em forma de microemulsão inversa onde (i) a fase aquosa compreende água e um (co)polímero em base acrilamida obtido por polimerização de um monómero não iónico, tal como um monómero vinílico, por exemplo, acrilamida, etc., e um monómero catiónico, tal como um derivado de amónio quaternário, por exemplo, cloreto de dialildimetilamonio, cloreto de metacriloxietildimetilamonio, cloreto de (met)acrilamidopropiltrimetilamónio, acriloxietiltrimetilamónio (Q9), etc., numa concentração total de monómeros compreendida entre 20% e 45% em peso relativamente ao peso total da microemulsão, e numa relação em peso de monómero não iónico para monómero catiónico compreendida entre 99:1 e 20:80, e (ii) a fase oleosa compreende um dissolvente orgânico, tal como um hidrocarboneto alifático ou aromático ou uma mistura de hidrocarbonetos aromáticos e/ou alifáticos, e um sistema tensio-activo cujo HLB está compreendido entre 8 e 10, que compreende pelo menos um agente tensio-activo não iónico, compreendendo o referido agente tensio-activo não iónico, pelo menos, uma cadeia hidrófoba que contem um número de átomos de carbono igual ou superior a 18 e, pelo menos, um duplo enlace. Os valores de HLB podem conseguir-se usando um único agente tensio-activo ou uma mistura de agentes tensio-activos, tal como uma mistura de dois ou mais agentes tensio-activos, dos quais, pelo menos um deles tem um HLB

Proc. 2906 compreendido entre 3 e 8, e, pelo menos outro tem um HLB compreendido entre 10 e 16, de preferência entre 12 e 15. Numa forma de realização particular, o referido sistema tensio-activo compreende, pelo menos, um agente tensio-activo não iónico que contem pelo menos uma cadeia hidrófoba que contem 18 ou mais átomos de carbono e, pelo menos, um duplo enlace, e possui um HLB compreendido entre 3 e 8 (agentes tensio-activos não iónicos "A"). Exemplos ilustrativos, não limitativos, dos referidos agentes tensio-activos não iónicos "A" incluem ésteres de sorbitol e sorbitan tais como hexaoleato de sorbitol polietoxilado, trioleato de sorbitan polietoxilado, sesquioleato de sorbitan polietoxilado, monooleato de sorbitol, monooleato de sorbitan polietoxilado, etc.; ésteres de polietilenglicol tais como monooleato e dioleato de polietilenglicol, etc.; álcoois gordos etoxilados, tais como álcool oleico e ricinoleico polietoxilados, etc.; ésteres de xilitol polietoxilados, tais como pentaoleato de xilitol polietoxilados, etc.; ésteres de glicerina polietoxilados, tais como trioleato de glicerina polietoxilado, etc.; e ésteres trimetilolpropano polietoxilados, tais como trioleato de trimetilolpropano polietoxilados, etc. Noutra forma de realização particular, o referido sistema tensio-activo compreende, além de um ou mais agentes tensio-activos não iónicos "A", pelo menos um agente tensio-activo não iónico "B", cujas cadeias hidrófobas são saturadas e contêm entre 8 e 18 átomos de carbono, e possui um HLB maior de 12, de preferência maior de 13 e inferior a 16. Exemplos ilustrativos, não limitativos, dos referidos agentes tensio-activos não iónicos "B" incluem ésteres de sorbitol e sorbitan tais como monoestearato e monoisoestearato de sorbitan polietoxilados, hexalaurato de

Proc. 2906 sorbitol polietoxilado, hexalaurato de sorbitan polietoxilado, etc.; ésteres de polietilenglicol tais como dilaurato de polietilenglicol, monoestearato e diestearato de polietilenglicol, etc.; álcoois gordos etoxilados, tais como álcool estearílico polietoxilado, álcool cetilico polietoxilado, álcool cetoestearilico polietoxilado, etc.; álcoois de 10 a 14 átomos de carbono saturados polietoxilados, lineares ou ramificados, primários ou secundários; ésteres de xilitol polietoxilados, tais como, pentaestearato e pentalaurato de xilitol polietoxilados, etc.; ésteres de glicerina polietoxilados, tais como trilaurato de glicerina polietoxilado, etc.; e ésteres trimetilolpropano polietoxilados, tais como, triestearato ou trilaurato de trimetilolpropano polietoxilados, etc. A concentração do sistema tensio-activo é a suficiente como para estabilizar a microemulsão obtida através da polimerização; numa forma de realização particular, a concentração do sistema tensio-activo está compreendida entre 5% e 15% em peso, em relação ao peso total da microemulsão. A relação da fase orgânica para a fase aquosa na microemulsão pode variar dentro de um amplo intervalo; não obstante, numa forma de realização particular, a referida relação é tal que a concentração total de matéria activa [copolímero] da microemulsão esteja compreendida entre 20% e 45% em peso m relação ao total da microemulsão.

Quando o floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água é um (co)polímero aniónico, não iónico ou catiónico, solúvel ou dispersável em água, que se encontra em forma de emulsão inversa ou microemulsão inversa, a referida emulsão ou microemulsão que o contem tem uma viscosidade

Proc. 2906 (medida a 25°C num viscosímetro Brookfield LVDVIII com adaptador ULA a 1,5 rpm) compreendida entre 50 e 2.000 cps, de preferência entre 75 e 1000 cps, mais preferivelmente entre 100 e 300 cps.

Exemplos ilustrativos de poliacrilamidas aniónicas, não iónicas e catiónicas em forma de emulsão ou microemulsão inversa que podem ser utilizadas na presente invenção incluem as comercializadas com a marca dkFloc (ACIDEKA), a título de exemplo: dkFloc AZ-18 (copolímero de acrilamida e ácido acrílico de 10% de carga em forma de emulsão), dkFloc AZ-09 (copolímero de acrilamida e ácido acrílico de 40% de carga em forma de emulsão), dkFloc 1598 (copolímero de acrilamida e dirnetilaminoetil acrilato quaternizado de 10% de carga em forma de emulsão), dkFloc 1596 (copolímero de acrilamida e dirnetilaminoetil acrilato quaternizado de 60% de carga em forma de emulsão), dkFloc CP-1400 (copolímero de acrilamida e dirnetilaminoetil acrilato quaternizado de 80% de carga em forma de microemulsão), etc.

Estudos realizados pelos inventores demonstraram que, surpreendentemente, a combinação de (i) (co)polímeros solúveis ou dispersáveis em água, em forma de microemulsão inversa, tais como, por exemplo, (co)polímeros em base acrilamida obtidos por polimerização em microemulsão inversa com (ii) um agente tensio-activo, evita a perda de eficiência dos sistemas convencionais que precisam necessariamente de etapas em que a agitação seja moderada para que o (co)polímero, em particular, em base acrilamida e seus derivados, não se degrade.

Proc. 2906

Em geral, a concentração do floculante orgânico na composição da invenção está compreendida entre cerca de 0,01% e cerca de 10% em peso em relação ao total da composição, de preferência, entre cerca de 1% e cerca de 5% em peso, dependendo do tipo de aplicação em que se use a composição da invenção.

Sistema tensio-activo O sistema tensio-activo adequado para a sua utilização na presente invenção pode ser constituído por um ou mais agentes tensio-activos aniónicos, tais como alquilsulfatos de álcoois gordos, alquilsulfonatos, alquilbencenosulfonatos, por exemplo, dodecilbenceno-sulfonato sódico, etc., ou por um ou mais agentes tensio-activos catiónicos, tais como os sais de amónio quaternário, por exemplo, bencil-dodecil-dimetil cloreto amónico, hexadecil-trimetil cloreto amónico, etc., ou, com vantagem, por um ou mais agentes tensio-activos não iónicos que constituem um sistema tensio-activo com um HLB (balanço hidrófilo-lipófilo) compreendido entre cerca de 8 e cerca de 16, de preferência entre cerca de 11 e cerca de 14. Exemplos ilustrativos dos referidos agentes tensio-activos não iónicos que podem ser utilizados na elaboração do sistema tensio-activo não iónico com um HLB determinado a incorporar na composição da invenção incluem álcoois gordos opcionalmente etoxilados, ésteres de ácidos gordos opcionalmente etoxilados, ésteres de ácidos gordos opcionalmente etoxilados e açúcares, etc., de preferência, álcoois gordos etoxilados,

Proc. 2906

Obviamente, os agentes tensio-activos aniónicos ou catiónicos a utilizar têm que ser quimicamente compatíveis com a composição da invenção, isto é, não se deve produzir separação de fases, nem aparecimento de precipitados, etc., em geral, não se deve desestabilizar a composição da invenção.

Com vantagem, o sistema tensio-activo a incorporar na composição da invenção é solúvel em água. Em geral, a concentração do sistema tensio-activo na composição da invenção está compreendida entre cerca de 0,1% e cerca de 8% em peso em relação ao total da composição, de preferência entre 1% e 5% em peso em relação ao total da composição, tipicamente, a volta de 2% em peso em relação ao total da composição.

Processo de obtenção da comwosição da invenção A invenção também proporciona um processo para obter a composição da invenção que compreende (i) colocar o coagulante metálico solúvel em água em contacto com o sistema tensio-activo sob agitação, e (ii) colocar a mistura resultante da etapa (i) com o floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água mantendo a agitação até a sua homogeneização. Em alternativa, a composição da invenção pode obter-se mediante um processo que compreende (i1) colocar o floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água em contacto com o sistema tensio-activo sob agitação, e (ii') colocar a mistura resultante da etapa (i') com o coagulante metálico solúvel em água mantendo a agitação até a sua homogeneização.

Proc. 2906

Numa forma de realizaçao particular, a composição da invenção obtem-se mediante um processo que compreende: «> adicionar ao coagulante metálico solúvel em água, com agitação, a quantidade necessária de sistema tensio-activo, e manter a agitação durante um período de tempo igual ou superior a 15 minutos; e b] adicionar à mistura obtida na etapa a) , lentamente, com agitação, o floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água, e manter a agitação durante um período de tempo igual ou superior a 30 minutos.

Aplicações da composição da invenção A composição da invenção pode ser utilizada em múltiplas aplicações.

Numa realização particular, a composição da invenção pode ser utilizada em processos de separação sólido-líquido, tais como aqueles processos que requerem a adição de agentes coagulantes e/ou floculantes. Em geral, quando a composição da invenção se utiliza neste tipo de processos de separação sólido-líquido produz-se uma diminuição no número de etapas do processo de separação sólido-liquido ou uma diminuição da dose de floculante utilizada no processo de floculação, com o que se melhora o rendimento desses processos de uma forma significativa relativamente ao uso de agentes coagulantes e/ou floculantes em separado.

Proc. 2906

Noutra forma de realização particular, a composição da invenção pode utilizar-se como agente coagulante e/ou floculante em processos ou sistemas duais de depuração de águas que compreendem uma etapa de coagulação seguida de uma etapa de floculação, por exemplo, em processos de depuração de águas, tanto águas potáveis como águas residuais urbanas ou industriais. Portanto, noutro aspecto, a invenção refere-se a um método para a depuração de águas (potáveis, residuais urbanas ou industriais), que compreende pôr em contacto a água a tratar com uma quantidade eficaz de uma composição da invenção.

Noutra forma de realização particular, a composição da invenção pode utilizar-se como agente de retenção e drenagem na indústria do papel e afins.

Noutra forma de realização particular, a composição da invenção pode utilizar-se como agente de desidratação de lamas, de preferência em substituição do sistema tradicional de tratamento baseado na filtração num filtro prensa ou similar dos lodos obtidos mediante o uso de um agente coagulante (sal metálico) prévio acondicionamento com cal ou semelhantes.

Os seguintes exemplos servem para ilustrar a invenção e não devem ser considerados limitativos do âmbito da mesma.

Exemplo 1

Adicionam-se, com agitação (150 rpm), 5 g de um agente tensio-activo não iónico do tipo de álcool gordo etoxilado com um HLB de 13,3 (Softanol S-90) a 93 g de policloreto de

Proc. 2906 alumínio (PAC) [dkFloc 1018, Acideka S.A.] , com um teor em AI2O3 de 16,5% em peso. Seguidamente, nas mesmas condições de agitação, adicionam-se 3 g de floculante orgânico constituído por uma poliacrilamida, em forma de microemulsão inversa, de 10% da carga aniónica, obtida segundo se descreve no Exemplo 7 do pedido de patente WO 03/048218, onde se fez variar a relação de carga aniónica de 40% a 10%. O conceito de carga aniónica faz referência à relação percentual em peso de acrilato sódico na microemulsão com referência ao teor monomérico total, isto é, a soma de acrilamida e acrilato sódico. A mistura resultante (composição da invenção) é homogénea e estável (pelo menos cinco meses a 20°C), isto é, não é necessária a separação de fases no referido período de tempo quando se armazena nas referidas condições de temperatura. Este conceito de estabilidade, salvo se indicar de modo diferente, é o que se aplicará ao resto dos exemplos.

Exemplo 1 comparativo

Repetiu-se o Exemplo 1 mas sem a adição de sistema tensio-activo. A mistura resultante manteve-se a 20°C observando-se que ao fim de 3 horas apareceram umas natas superficiais que desestabilizam o produto, o que é indicativo da falta de estabilidade da mistura obtida.

Exemplo 2

Repetiu-se o Exemplo 1 salvo que neste caso o floculante orgânico apresentava 40% de carga aniónica e foi obtido

Proc. 2906 segundo se descreve no Exemplo 7 do pedido de patente WO 03/048218. A mistura resultante é homogénea e estável.

Exemplo 3

Repetiu-se o Exemplo 1 salvo que neste caso o floculante orgânico é uma poliacrilamida catiónica em forma de microemulsão inversa, obtida segundo se descreve no Exemplo 1 do pedido de patente WO 03/062289. A mistura resultante é homogénea e estável.

Exemplo 4

Repetiu-se o Exemplo 1 salvo que neste caso o floculante orgânico é uma poliacrilamida catiónica com uma carga catiónica de 40% [relação percentual em peso do teor de comonómero catiónico, face ao total de teor monomérico do (co)polímero], obtido por microemulsão inversa de maneira semelhante à descrita no Exemplo 1 do pedido de patente WO 03/062289 onde se fez variar a carga catiónica. A mistura resultante é homogénea e estável.

Exemplo 5

Repetiu-se o Exemplo 1 salvo que neste caso o coagulante metálico é cloridrato de alumínio (Hessidrox-50 WT, Hessa Chemical). A mistura resultante é homogénea e estável,

Exemplo 6 A 90 g de uma disolución aquosa de clorhidrato de alumínio (Hessidrox-50 WT, Hessa Chemical) adicionan 7 g do sistema tensio-activo utilizado no Exemplo 1 (álcool gordo etoxilado com HLB de 13,3). Posteriormente adicionam-se 5 g de um floculante orgânico constituído por uma poliacrilamida

Proc. 2906 catiónica com uma carga catiónica de 80%, obtida por rnicroemulsão inversa de maneira semelhante a descrita no Exemplo 1 do pedido de patente WO 03/062289 onde se fez variar a carga catiónica. A mistura resultante é homogénea e estável.

Exemplo 7 A 95 g de sal misto de alumínio (dKFloc WP 310, Acideka, S.A.), adiciona-se 1 g de dodecilbencenosulfonato sódico e, posteriormente, 4 g de um floculante orgânico constituído por uma poliacrilamida catiónica com uma carga catiónica de 40% [relação percentual em peso do teor de comonómero catiónico, face ao total de teor monomérico do (co)polímero] obtido por rnicroemulsão inversa de maneira similar i descrita no Exemplo 1 do pedido de patente WO 03/062289 onde se fez variar a carga catiónica. A mistura resultante é homogénea e estável.

Exemplo 8

Repetiu-se o Exemplo 1 salvo que neste caso o floculante orgânico utilizado é um copolímero catiónico (base acrilamida dimetilaminoetil acrilato quaternizado) obtido por polimerização em emulsão inversa (dKFloc C-1596, Acideka, S.A.). A mistura resultante é homogénea e estável pelo menos durante um mês depois da sua preparação a 25°C.

Exemplo 9

Exemplos de aplicação da composição da invenção 9.1 Desidratação de lamas

Proc. 2906

Sistema: Filtraçao de lodo procedente de uma depuradora de água residual através de um filtro prensa.

Tratamento convencional: 4.200 ppm de cloreto férrico (40% de FeCls) .

Ajuste de pH com cal.

Tratamento segundo a invenção: 2.800 ppm do produto obtido no Exemplo 4.

Ajuste de pH com cal.

Além da grande redução da dose de agente coagulante-floculante, produz-se mais de 30% de redução da quantidade de de cal utilizada. 9.2 Coagulação/floculação tradicional 9.2.1 Sistema: Efluente procedente de indústria farmacêutica Tratamento convencional: 15.000 ppm de policloreto básico de alumínio de 18% AI2O3 30 ppm de polielectrólito catiónico sólido (base acrilamida-dimetilaminoetil acrilato quaternizado) [dKFloc CP-436, Acideka S.A.]

Tratamento segundo a invenção: 10.000 ppm do produto obtido no Exemplo 2

Proc. 2906 3 ppm de polielectrólito catiónico sólido (dKFloc CP-436, Acideka S.A.) 9.2.2 Sistema: Depuradora de água potável

Tratamento convencional: 25 ppm de policlorosulfato de alumínio. 0,03 ppm de polielectrólito aniónico (base acrilamida-acrilato amónico) [dKFloc A-21, Acideka S.A. ]

Tratamento da invenção: 20 ppm de produto obtido no Exemplo 1 mas tomando como base policlorosulfato de alumínio. tenção dm?·».'

Tratamento convencional: 4.000 ppm de policloreto de alumínio (referido a pasta seca). 600 ppm de polilelectrólito catiónico em emulsão (base acrilamida - dimetilaminoetil acrilato quaternizado) [dKFloc C-1598, Acideka S.A.]

Tratamento da invenção: 2.000 ppm de produto obtido no Exemplo 2. 550 ppm de polielectrólito catiónico (dKFloc C-1598, Acideka S.A.).

Lisboa, 12 de Maio de 2005

Claims

1. Composição compreendendo (a) um coagulante metálico solúvel em água, (b) um floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água e (c) um sistema tensio-activo escolhido entre um sistema tensio-activo não iónico com um HLB compreendido entre aproximadamente 8 e aproximadamente 16, um sistema tensio-activo iónico e um sistema tensio-activo catiónico, caracterizada por o floculante orgânico compreender um (co)polímero de acrilamida, aniónico, não iónico, ou catiónico, em forma de emulsão inversa ou em forma de microemulsão inversa.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o referido coagulante metálico solúvel em água ser escolhido entre sulfato de ferro; cloreto de ferro; sulfato de cobre; cloreto de cobre; cloreto de alumínio; sulfato de alumínio; policloreto de alumínio, opcionalmente sulfatado, silicatado e/ou estabilizado com sais de boro ou zircónio; policloreto de ferro, policloreto de ferro e alumínio, sais mistos orgânicos dos referidos sais inorgânicos multivalentes, e suas misturas.
3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o referido sistema tensio-activo compreender um ou mais tensio-activos aniónicos.
4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o referido sistema tensio-activo compreender um ou mais tensio-activos catiónicos.
5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o referido sistema tensio-activo compreender um ou mais agentes tensio-activos não iónicos e ter um HLB compreendido entre 8 e 16, de preferência entre 11 e 14.
6. Composição de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o referido sistema tensio-activo compreender um ou mais álcoois gordos etoxilados.
7. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender Componente % em peso em relação ao peso total coagulante metálico solúvel em água 80,00-99,99 floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água 0,01-10,00 sistema tensio-activo 0,1-8/00
8. Processo para a obtenção de uma composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender (i) colocar o coagulante metálico solúvel em água em contacto com o sistema tensio-activo sob agitação, e (ii) colocar a mistura resultante da etapa (i) em contacto com o floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água mantendo a agitação até a sua homogeneização.
9. Processo para a obtenção de uma composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender (i') colocar o floculante orgânico polimérico solúvel ou dispersável em água em contacto com o sistema tensio-activo sob agitação, e (ii') colocar a mistura resultante da etapa (i' ) com o coagulante metálico solúvel em água mantendo a agitação até à sua homogeneização.
10. Uso de uma composição de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o uso ser como agente coagulante e/ou floculante em processos de separação sólido-líquido que requerem a adição de agentes coagulantes e/ou floculantes; como agente de retenção e drenagem na indústria do papel e afins; ou como agente de desidratação de lamas.
11. Uso de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o referido processo de separação sólido-líquido que requer a adição de agentes coagulantes e/ou floculantes compreender um processo dual de depuração de águas potáveis, águas residuais urbanas ou industriais.
12. Processo para a depuração de águas caracterizado por compreender colocar em contacto a água a tratar com uma quantidade efectiva de uma composição de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7. Lisboa, 6 de Setembro de 2007