RO115645B1

RO115645B1 - Geluri apoase biodegradabile pe bază de xantan şi procedeu de obţinere a acestora

Info

Publication number: RO115645B1
Application number: RO97-02377A
Authority: RO
Inventors: Monica Oana Toma; Maria Ilie
Original assignee: S.C. Petrostar S.A.
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2003-11-28
Also published as: RO115644B1; RO113248B1

Abstract

Invenţia se referă la geluri apoase, biodegradabile, pe bază de xantan, şi la un procedeu de obţinere a acestora, geluri care sunt utilizate la curăţarea interiorului conductelor de transport fluide.

Description

RO 115645 Β1

Invenția se referă la geluri apoase, biodegradabile, pe bază de xantan și la un procedeu de obținere a acestora, geluri utilizate la curățirea interiorului conductelor de transport fluide, prin antrenarea și suspendarea depunerilor solide, rămase în urma operației de montaj, sau acumulate în timpul transportului [nisip, oxizi, apă, parafine solide, culturi spontane de bacterii).

Se cunosc geluri de separare cu viscozitate ridicată, capabile să înlocuiască dispozitivele mecanice, geluri care sunt constituite din 97% apă, 3% derivați de polizaharide și care formează soluții de polimeri liniari, care iau forma exactă a conductelor. Aceste geluri sunt obținute prin amestecarea soluției de polizaharid dizolvat în apă, până la obținerea viscozității necesare.

Se mai cunoaște un procedeu de obținere a gelurilor biodegradabile, prin reticularea unei soluții de xantan în apă cu acid boric la temperatura de 3O...4O°C, după care se adaugă o poliamină și se continuă agitarea până la viscozitatea optimă.

Problema pe care o rezolvă invenția este de a stabili componentele, raportul optim dintre acestea pentru obținerea gelurilor utilizate la curățarea interiorului conductelor precum și procedeul prin care se obțin aceste geluri.

Gelurile apoase biodegradabile, pe bază de xantan, conform invenției, sunt constituite dintr-o soluție apoasă de xantan, având o concentrație de 1 ...2% reticulată cu o soluție apoasă de sare de metal bi- sau polivalent, în raport volumetric de 1:1,1 ...5 părți volumetrice NaOH sau HCI de concentrație 5% și prezintă o viscozitate dinamică de 42000...78000 cP, într-un domeniu de pH de 2...13.

Sarea de metal polivalent este aleasă dintre AI₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃ și CrCI₃ și are o concentrație de 0,01 ...0,2% sau sarea de metal bivalent este CaCI₂ și are o concentrație de 30%.

Procedeul de obținere a gelurilor, conform invenției, constă în aceea că se reticulează o soluție apoasă de xantan de concentrație 1 ...2% cu o soluție diluată de AI₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃, CrCI₃ având concentrații de 0,01 ...0,2% sau cu o soluție de CaCI₂ având o concentrație de 30% și se amestecă timp de 1 ...10 min, la temperatura mediului, până la obținerea viscozității prescrise, ajustându-se pH-ul soluției rezultate, prin adăugare de 1...5 părți volumetrice, soluția de NaOH având o concentrație de 5% sau 2...6 părți volumetrice soluție de HCI având o concentrație 5%.

Gelurile pe bază de xantan prezintă proprietăți înalt viscoelastice, ceea ce le permite să păstreze fidel interfața gel-produs, nefiind afectate de zonele cu diametru interior variabil. Abilitatea de a se reface în câteva secunde, după parcurgerea unei strangulări și, implicit, asigurarea unei perfecte separări a produselor transportate reprezintă una dintre cele mai importante performanțe ale gelurilor obținute din polimeri naturali.

Un alt avantaj față de produsele folosite până în prezent, al gelurilor pe bază de xantan, este reprezentat de capacitatea de a antrena și suspenda cantități foarte mari de depuneri solide din conductă, fără a exista pericolul blocării lor în timpul transportului și fără a-și pierde comportarea viscoelastică.

Gelurile din polimeri naturali prezintă avantajele că se hidratează mult mai ușor (5...10 min) decât gelurile sintetice, sunt mai stabile termic (-25...+60°C) și în timp (mai mult de 10 zile) și, de asemenea, prezintă avantajul că se distrug complet după utilizare, prin metode simple, respectiv tratare cu enzime, oxidanți sau varierea pH-ului, refăcându-se structura de gel prin readucerea pH-ului în domeniul 8...11.

Gelurile pe bază de xantan sunt compatibile cu mediul înconjurător și sunt ușor degradabile la o tratare cu enzime, oxidanți sau variere pH-ului. Sunt stabile în timp (cel puțin 10 zile) și la temperatură (-25 4- +60°C). Se hidratează mai ușor decât polimerii sintetici și au o abilitate ridicată de a păstra interfața gel-produs, având o capacitate deosebită de a se reface (câteva secunde), când gelul a parcurs o strangulare. Capacitatea de refacere a structurii se explică prin faptul că interacțiunile polimer-metal se rup și se refac continuu.

Claims

RO 115645 Β1 Operația de curățare a interiorului conductelor de transport, prin antrenarea depunerilor solide sau lichide se realizează, în prezent, prin spălare cu apă sub presiune, deci cu un consum energetic ridicat și eficacitate scăzută. Curățarea periodică a conductelor, în vederea prevenirii unei scăderi a capacității de transport se realizează, în prezent, cu dopuri 55 mecanice, care prezintă riscul de blocare în cazul conductelor cu diametru variabil și schimbare de direcție. Conform structurii chimice a xantanului, acesta este format dintr-un lanț neramificat alcătuit din resturi de D-glucoză, legate între ele, prin legături a(1-4), de care sunt atașate, catene laterale formate din 3 unități monohazaridice reprezentate de D-manoză și acid 60 D-glucuronic în raport molar 2:1. Jumătatea resturilor de D-manoză din aceste catene laterale este legată direct de lanțul principal prin legături a(1-3), iar cealaltă jumătate formează unitatea terminală nereducătoare a acestor catene trizaharidice. Aproximativ jumătate din aceste resturi terminale de D-manoză sunt C6-acetilate și aproximativ un sfert au atașate acidul piruvic sub formă de di-0 4,6 acetal. Raportul molar al componentelor structurale ale 65 acestui heteropolizaharid anionic a fost găsit a fi D-glucoză:D-manoză:acid D-glucuronic:Oacetil acid piruvic = 2:2:1:1:0,30 4- 0,35. Soluțiile de xantan au caracter de polielectrolit anionic, oferind posibilitatea reticulării prin tratare cu săruri minerale, care să angajeze legături ionice, între polimerul anion și contraionii din sare. Gelifierea este mai puternic influențată de cationii cu valență mare. 70 Formarea rețelelor ce conferă structură de gel este, de asemenea, justificată prin complexarea unor grupări funcționale din structura xantanului cu ioni de aluminiu, fier, crom, calciu. Se dau, în continuare, 4 exemple de realizare a gelurilor prin procedeul conform invenției: 75 Exemplul 1. într-un pahar Berzelius de 250 ml, se introduc 50 ml soluție apoasă de xantan de concentrație 1%, care se reticulează cu 50 ml soluție apoasă Fe2(SO4)3 0,1%, sub agitare la temperatura mediului. Apoi se adaugă 3 ml soluție NaOH 5% sau 2 ml soluție HCI 5% agitându-se 10 min. Domeniul optim de pH pentru reticulare este 2...13. Exemplul 2. într-un pahar Berzelius de 250 ml, se introduc 50 ml soluție apoasă de 80 xantan de concentrație 1%, care se reticulează cu 50 ml soluție apoasă AI2(SO4)3 0,05%, sub agitare la temperatura mediului. Apoi se adaugă 1,5 ml soluție NaOH 5% sau 2 ml soluție HCI 5% agitându-se 5 min. Domeniul optim de pH pentru reticulare este 4...10. Exemplul 3. într-un pahar Berzelius de 250 ml, se introduc 50 ml soluție apoasă de xantan de concentrație 1%, care se reticulează cu 50 ml soluție apoasă CrCI3 0,08%, sub 85 agitare la temperatura mediului. Apoi se adaugă 2 ml soluție NaOH 5% sau 2 ml soluție HCI 5% agitându-se 5 min. Domeniul optim de pH pentru reticulare este 5...13. Exemplul 4. într-un pahar Berzelius de 250 ml, se introduc 50 ml soluție apoasă de xantan de concentrație 1%, care se reticulează cu 50 ml soluție apoasă 30% CaCI2, sub agitare la temperatura mediului. Domeniul optim de pH pentru reticulare este 6,5...8,5. 90 Revendicări

1. Geluri apoase biodegradabile, pe bază de xantan, caracterizate prin aceea că sunt constituite dintr-o soluție apoasă de xantan având o concentrație de 1 ...2%, reticulată 95 cu o soluție apoasă de sare de metal bi- sau polivalent, în raport volumetric de 1:1,1 ...5 părți volumetrice soluție de NaOH sau HCI de concentrație 5% și prezintă o viscozitate dinamică de 42000...78000cP într-un domeniu de pH de 2...13.

RO 115645 Β1

2. Geluri conform revendicării 1, caracterizate prin aceea că sarea de metal poliva100 lent este aleasă dintre AI₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃ și CrCI₃ și are o concentrație de 0,01 ...0,2%.

3. Geluri conform revendicării 1, caracterizate prin aceea că sarea de metal bivalent este CaCI₂ si are o concentrație de 30%.

4. Procedeu de obținere a gelurilor definite în revendicarea 1, prin amestecare și reticulare, caracterizat prin aceea că se reticulează o soluție apoasă de xantan de concentra105 ție 1...2% cu o soluție diluată de AI₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃, CrCI₃ având concentrații de 0,01 ...0,2% sau cu o soluție de CaCI₂, având o concentrație de 30% și se amestecă timp de 1 ...10 min la temperatura mediului până la obținerea viscozității prescrise, ajustându-se pHul soluției rezultate prin adăugare de 1...5 părți volumetrice, soluție de NaOH, având o concentrație de 5% sau 2...6 părți volumetrice soluție de HCI având o concentrație 5%.

Președintele comisiei de examinare: ing. Stela Florea

Examinator: ing. Daniela Teodorescu

Editare și tehnoredactare computerizată - OSIM

Tipărit la: Oficiul de Stat pentru Invenții și Mărci