RESIDUALES

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN.

La invención que se presenta, se refiere a una base de una estructura de quelato llamado EDTA, donde figuran las sales de (versenatos) tetrasodica y calcicodisódica del ácido etilendiaminotetracético (ácido versénico) y en donde se sustituye la base sódica y cálcica por iones de cobre, zinc y plata que generan un mayor efecto de intercambio iónico en medio ácido, agregándole en la estructura aminoácidos primarios, secundarios y terciarios de alto peso molecular sobre la estructura orgánica del quelato.

OBJETO DE LA INVENCIÓN.

Formar un estado gel, que aumenta el potencial de atrapado de agentes emulsionados de las aguas a una mayor velocidad de floculación, debido a la presencia de dichos cationes, que tienen un factor de disociación en el medio acuoso, acelerando el proceso de separación de las aguas y manteniendo su acción en un rango de de pH del orden de 5 - 7 de acuerdo a la dificultad que las aguas'residuales tratadas presenten.

ANTECEDENTES:

De la búsqueda realizada para patentar nuestra invención se encontraron las siguientes patentes a nivel internacional:

1.- WO2009104945A1 4.- US5171477A

2.- US772284182 5.- US7674384B2

3.- CA095443A1 6.- WO2004013219A1 Dentro de las más representativas y que asemejan a nuestra invención ya que de la 2 - 6 tienden a usar como base el quelato con diferentes cationes y la primera con un sistema de poliamidas a partir de aminoácidos en emulsión. · WO2009104945A1

Dicha patente hace una resina poliamidica en emulsión a partir de aminoácidos de bajo peso molecular pero con alta reactividad en el tratamiento de las aguas residuales, en sistema de emulsión dicha patente trabaja todo tipo de aguas y tienen propiedades para disminuir la vida bacterial de estas, por lo cual es muy completa dicha resina de dicha patente.

• US772284182

Dicha invención refiere el uso de quelatos polimerizados del tipo iónico o cationico para el tratamiento de cationes de cobre disueltos en el agua solamente trabajando como un secuestrante de iones y utilizando en la estructura del quelato monómeros del tipo acrílico que ayudan a mantener la captura de los cationes de cobre mencionados pero no tienen la actividad requerida para obtener floculos que pueden ser dañinos para el medio ambiente. · CA095443A1

Dicha patente se basa en la formación en base de aminoácidos de intercambio de iones en el agua para la captura de estos y posteriormente flocularlos y sedimentarlos, recomiendan en base a pH básico de 12.5 y la incrustación en la estructura de los aminoácidos la presencia de calcio para que tienda a ser más pesado el floculo, esto es peligroso, ya que el calcio tiende a erosionar el entorno, haciendo desérticas la tierra para sembradíos., su uso está limitado en el tratamiento de aguas del tipo lixiviado.

• US5171477A

Dicha patente está diseñada para el tratamiento de superficies metálicas a partir de quelatos polimerizados que eviten la corrosión de dichas superficies, por lo cual está limitada su acción para el tratamiento de aguas residuales del tipo lixiviada o con presencia de aniones, el cual se inhibirá.

• US7674384B2

Dicha patente trata de sistemas de quelatos para el secuestro de cationes pesados disueltos en el agua a partir de intercambio con calcio y zinc, en la estructura del quelato aparece un motivo activo de fosfato que ayuda para la retención de iones, pero queda limitado para aguas del tipo lixiviado o aguas urbanas

• WO2004013219A1

Esta patente, presenta los problemas de atacar solamente cationes disueltas en el agua y que para lograrlo se usa una estructura de quelato a partir de un ácido ditiotico o derivado de azufre el cual solamente tiene acción sobre los componentes disueltos en el agua pero no de la materia orgánica que está emulsionada en el agua, por lo cual está limitada a mantener el ataque sobre iones y cationes de acuerdo a las condiciones de proceso y por consiguiente, que aunque ataca la estabilidad del agua, deja la formación de nanoparticulas que son difíciles de separar posteriormente, este no causa problemas en el medio, mas sin embargo, es pobre su acción para dejar aguas en condiciones de proceso.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER.

En general, las patentes referidas de la 2 a la 6 tienden atacar los iones disueltos en el agua con atracción en forma muy pobre de material orgánico, generando que las aguas queden con bastante material orgánico en forma de nanoparticulas bien estabilizadas, lo cual tienden a pasar a un proceso bacterial para que las aguas queden limpias y puedan ser usadas en el proceso.

En cuanto a la primera patente, esta ataca la estabilidad no solo de los aniones y cationes disueltos en el agua, sino que también logra romper la estabilidad de las partículas formadas dejando que las aguas queden limpias cumpliendo con las normas de calidad que se requieren, dicha patente trabaja bajo el principio de la nanotecnología y las teorías de la micelización, por lo cual tiende a romper la estabilidad de las nanopartículas, ocasionando floculos o lodos que no son tóxicos para el medio ambiente y que pueden ser usados para composta, fertilizantes o combustible para biodigestores para la producción de biogas, su defecto, es que forma floculas de baja densidad, por consiguiente, tiende a tardar la caída o sedimentación del floculo, pero deja las aguas acorde a la normatividad.

Esto es debido a que utiliza aminoácidos de bajo peso molecular, el cual genera que el procedimiento se utilicen agentes floculantes del tipo cationico, sin embargo, su ventaja es que trabaja en pH del orden de 5.5 a 6.5 con buenos resultados, pero la densidad o gravedad específica del floculo es muy baja, del orden de 0.5 a 0.6 lo cual retarda su sedimentación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

La presente invención, se basa en el principio de micelización que las aguas tienen y por consiguiente, el presentarlo en un estado gel, facilita la separación de las aguas con grumos más pesados y sobre todo que no afectan el medio ambiente, ya que con la presencia en la estructura del quelato, tenemos biodegradación el cual, los lodos obtenidos no generan problemas al medio ambiente, ya que tienden a descomponerse y, mediante esto, pueden ser utilizados como biocombustibles para biodigestores, o para la conformación de compostas o biofertilizantes.

La novedad de la invención va en función de las condiciones de presentación en un estado gel de fácil ionización y micelación que ayudan a mejorar el tratamiento de las aguas, sea en procesos continuos, semicontinuos o batch; cumpliendo las normas de calidad del agua que se requieran, sea para uso industrial o agrícola. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN.

La presente invención, comprende un sistema dentro de la estructura del quelato con los agentes de floculación del tipo aluminio (Al), cobre (Cu), plata (Ag) o los tres incrustados dentro de la estructura del quelato, con buen poder de disociación de los iones para romper la estabilidad de las partículas de las aguas a tratar, sin embargo, para que pueda atacar las nanopartículas que se forman en cualquier tipo de agua, debido a que incrustamos dentro de la estructura del quelato en la parte de las valencias potenciales del nitrógeno (N) del quelato, los aminoácidos, generando un sistema liofílico, el cual controlamos su estado de emulsión, ya no solución, en un estado gel, que permita mantener la actividad de la estructura del polímero, generando una mejora en el tratamiento de las aguas de cualquier tipo, con generación de mayor gravedad específica de los sedimentos o lodos y lo más importante no son tóxicos, parecidos a la primera patente de poliamidas emulsionadas.

La presente invención es de un sistema en estado gel de una estructura de quelato con incrustación en la estructura orgánica de los aminoácidos polimerizados que van formando un estado gel, el cual permite mantener mayor reactividad en esta innovación con floculo más pesado.

La base de la invención es sobre una ramificación de aminoácidos de alto peso molecular incrustados en la estructura principal del quelato, en la zona correspondiente al esqueleto del mismo, originando una estructura de molécula del tipo híbrido con una parte positiva y otra parte negativa, siendo la estructura base:

HO.CO

i

CH ₂ CH ₂ CO.ÓH

! !

N - CH ₂ - CH ₂ - N

i i

CH ₂ CH ₂ CO.OH

!

HOCO Dicho quelato base llamado ácido versénico o EDTA cuya característica es intercambiar cationes para la desestabilización del agua a tratar, está tiene en la parte de los protones cationes del tipo Plata (Ag), Zinc (Zn) y Cobre (Cu) los cuales se forma la sal del EDTA y cuyas propiedades de intercambio iónico se bastante activa, dando como estructura: catO.CO

i

CH ₂ CH ₂ CO.Ocat

! !

N - CH ₂ - CH ₂ - N

! i

CH ₂ CH ₂ CO.Ocat catOCO en donde cat = Ag, Cu, Zn.

Una vez obtenida la sal del ácido versénico (quelato) se selecciona una serie de aminoácidos cuyas características para incrustar en la cadena de la estructura del ácido versénico y polimerizarlo hasta llegar a un estado gel, son las siguientes:

Aprovechando su grado de disolución en el medio acuoso, tomamos diferentes mezclas de estos aminoácidos para tener la seguridad de obtener un sistema altamente activo y con tendencias hacia activas en base a su actividad. Haciendo una serie de mezclas tomando como base la caseína cuyo valor isoéiectrico es más grande y aumentando su grado de incrustación la estructura del quelato en las valencias potenciales del nitrógeno.

La nomenclatura es para facilitar el comportamiento de la nueva estructura de la molécula en estado gel.

La estructura que hemos obtenido de la molécula en estado gel del sistema la siguiente: catO.CO

i

CH ₂ CH ₂ CO.Ocat

! i

R-N - CH ₂ - CH ₂ - N-R

! !

CH ₂ CH ₂ CO.Ocat

i

catOCO en donde cat =cationes de Ag, Cu y Zn; y R = aminoácidos polimerizados en estado oligomérico; En donde la incrustación en los átomos de nitrógeno se realiza en base acuoso y a diferentes condiciones de temperatura manteniendo como variables la velocidad de agitación y el grado isoeléctrico de los aminoácidos empleados para la estructura de la molécula que presentamos:

% DE %

CONVERSIÓN GRADO DE ACTIVIDAD

CON GELIFICACION TEMPERATURA MICELAR

REACCION AMINOACIDO CRITICA °C

AL 1%DE MEZCLA CON VISCOSIDAD SOLUCION

ALTA M (centipoises)

ACUOSA ACTIVIDAD

CALB

QUELATO -

45 - 55 600 - 750 40 75-80 CAT-CALB

QUELATO - CAT- CALB 40-42 800 - 900 50 65-70

QUELATO - CAT-CALB 35-40 1000- 1100 60 30-40

QUELATO - CAT-CALB 30-37 1200- 1300 70 25-30

CLAGLI

QUELATO - CAT- 50-57 750 - 800 40 75-80 CALGLI

QUELATO -

CAT- 40-45 900- 1090 50 65 -70

CALGL1

QUELATO -

CAT- 35-40 1300- 1400 60 45-50

CALGLI

CHEM

QUELATO - CAT-CHEM 28-30 950- 1350 40 45-48

QUELATO -

20-17 1400- 1550

CAT-CHEM 50 28-32 CHEMGLI

QUELATO -

CAT 35-37 850 - 920 40 49-52 .CHEMGLI

QUELATO - CAT 42-47 1500- 1600 50 30-35

.CHEMGLI

Las mediciones de la disociación se hicieron por métodos conductimétrico con un electrodo TCUSEL con constante de 0.75 y en soluciones de agua con conductividad de 200 - 250 psiemens y con agitación de 25 a 35 rpm.

El grado de micelización después de la disolución de molécula obtenida se hizo en base a conductimetría, utilizando el mismo sistema dando los valores siguientes:

AREA

GRADO DE PUNTO DE KRAFT CUBRIENTE

MEZCLAS MICELIZACION °C

Gr/Á ² Gr/cm ³

CAS/ALB

DESDE

80/20 4.5-4.9 65 250-300 HASTA

20/80

CAS/ALB/GLI

DESDE

80/5/15

3.8-4.2 70 178-250 HASTA

20/5/80

CAS/HEM

DESDE

6.7-8 50 450-560 80/20

20/80

CAS/HEM/GLI 5.6-6.2 56 375-420 FUNCIONAMIENTO

La acción de los cationes incrustados en la estructura del quelato (ácido Versénico) en función de tipo de incrustación de los aminoácidos lo tienen hacia el lado de las valencias potenciales del nitrógeno de la estructura del ácido versénico (quelato) el cual son fácilmente disociables al momento de tener contacto con el medio acuoso.

Cuando el quelato tiene contacto con el medio acuoso, los cationes de Cobre (Cu), Plata (Ag) y Zinc (Zn) tienden a disociarse, dejando activa la molécula, debido a la entalpia o calor de disociación que generan, una vez que esto sucede, esta cantidad de calor es suficiente para que aminoácido en forma de gel con enlaces débiles se disocia, creando una red para la captura de mayor cantidad de material orgánico que está suspendida en el agua, logrando en equilibrio iónico, mantener la acción de captura de iones que a su vez tienden a sedimentar por una diferencia de densidades, dejando el agua con cationes disueltos en el medio, el cual son neutralizados por la acción de los cationes disueltos en solución y los aminoácidos en forma de gel que se incrustaron en la estructura de las sales del ácido versénico (quelato).