USO DE CARBÓN ACTIVO MODIFICADO PARA CONTROLAR VARIACIONES DEL PH.

Uso de carbón activo modificado para controlar variaciones del pH Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención Esta invención se refiere al uso de carbón activo para tratar sistemas acuosos. Más concretamente, esta invención se refiere al uso de carbón activo que ha sido modificado para controlar variaciones del pH y de la alcalinidad durante la fase de inicio de sistemas de adsorción acuosos a base de carbón activo. 2. Descripción del estado de la técnica El carbón activo ha sido un material con éxito tanto técnica como económicamente para el tratamiento de sistemas acuosos. Sin embargo, cuando se inician los sistemas de tratamiento acuosos con carbón activo, es habitual que surjan incrementos inaceptables en el pH y/o alcalinidad del efluente. Estos niveles inaceptables de pH o alcalinidad pueden durar desde varias horas a varios días. Cuando ocurren estas variaciones, el agua tratada no satisface las normas para su distribución al usuario o descarga al medioambiente. Este problema puede conducir a una pérdida importante en la producción, a problemas medioambientales o a acciones costosas para su remedio. Se ha comprobado que el fenómeno de la variación del pH/alcalinidad ocurre durante diversos tipos de aplicaciones de tratamiento de aguas, tales como agua municipal, agua de procesos industriales, agua subterránea, y aplicaciones de filtración de agua de uso doméstico. Se ha comprobado que existen varios tipos de carbones activos tales como aquellos producidos a partir de materiales de alimentación de carbón bituminoso, carbón sub-bituminoso, madera, coco o turba. La presencia de estas variaciones del pH/alcalinidad ha constituido un problema recurrente en toda la industria durante muchos años. A pesar de las pérdidas de productividad asociadas con estas variaciones, poco se ha hecho para solucionar o mitigar el problema. Las variaciones de pH/alcalinidad han sido toleradas en gran medida debido al desconocimiento de una solución al respecto, al margen de procedimientos detallados en un grupo seleccionado de patentes. A causa del interés cada vez mayor sobre los problemas medioambientales asociados con estas variaciones, así como las pérdidas económicas, sería deseable proporcionar otro método para prevenir o eliminar tales problemas. Un ejemplo de carbón activo utilizado para tratar sistemas acuosos se describe en la Patente US No. 5.021.164 de Gay. Gay describe carbón activo oxidado, el cual se emplea para separar compuestos aromáticos de soluciones acuosas. El carbón activo oxidado se produce poniendo en contacto carbón activo con un agente oxidante ácido tal como permanganato, ácido nítrico y peróxido de hidrógeno. El carbón activo, cuando se emplea por primera vez en un servicio de agua, actúa como un medio de intercambio iónico sobre su superficie y hace que el pH del agua de salida suba durante varios cientos o miles de volúmenes de lecho. El problema está siendo enfocado actualmente a través de métodos tales como aquellos descritos en la Patente US No. 5.714.433 de Farmer et al. Farmer describe un carbón activo húmedo que ha sido tratado con dióxido de carbono, seguido opcionalmente por tratamiento con aire. El carbón activo húmedo así tratado modifica el pH de contacto inicial del sistema acuoso, de manera que sea menor de 9 aproximadamente. Las Patentes US Nos. 5.368.738 y 5.466.378 de Dussert et al. describen un carbón activo oxidado que tiene un pH de contacto entre 7,1 y 8,2 para su uso en sistemas de tratamiento acuosos. El carbón activo oxidado reduce al mínimo las variaciones de pH y alcalinidad durante la fase de inicio del sistema. La JP 1180290 A se refiere a un adsorbente para la purificación de aguas, que está basado en carbón activo, un extracto vegetal y ácido ascórbico. El adsorbente se proporciona en una envoltura permeable al agua y se sumerge en el agua que ha de ser purificada. En particular, el adsorbente lleva a cabo la eliminación de olores relaciones con cloro, olores mohosos y otros malos olores. El artículo "Sorption of boric acid and borax by activated carbon impregnated with various compounds" de Rajakovic et al. (Carbon, Vol. 34, no. 6, pp. 769-774), se refiere a un adsorbente a base de carbón activo que adsorbe ácidos bóricos de soluciones acuosas. Para este fin, el carbón activo es impregnado con cloruros de bario y calcio, así como con ácidos cítrico y tartárico. 2   Resumen de la invención La presente invención está dirigida al uso de acuerdo con la reivindicación 1 adjunta de una composición de carbón activo que incluye un carbón activo y un compuesto que contiene ácido carboxílico. La composición de carbón activo se prepara sumergiendo un carbón activo en una solución acuosa de un compuesto que contiene ácido carboxílico. La composición de carbón activo de la presente invención se emplea para purificar soluciones acuosas mediante el contacto de una solución acuosa con la composición de carbón activo de la presente invención. El método para purificar una solución acuosa se lleva a cabo proporcionando un lecho de una composición de carbón activo de la presente invención y pasando la solución acuosa a través del lecho de la composición de carbón activo. La solución acuosa se pasa a través del lecho de tal manera que exista un flujo de una solución acuosa a purificar al interior del lecho y un flujo de solución acuosa purificada procedente del lecho. El pH de la solución acuosa a purificar difiere en menos de ± 1 unidad de pH respecto del pH de la solución acuosa purificada. Descripción de las modalidades preferidas Salvo en los ejemplos operativos o en donde se indique de otra manera, todos los números o expresiones referentes a cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, etc, que se utilicen en la descripción y reivindicaciones han de entenderse como modificados en todos los casos por el término aproximadamente. La presente invención está dirigida a la producción de una composición de carbón activo estable al pH, es decir, una desviación del pH en el flujo de salida menor de una unidad de pH en comparación con el agua de entrada, por medio de un carbón activo impregnado con un compuesto que contiene ácido carboxílico que es adecuado para su uso en agua de calidad alimentaria o potable, así como para aplicaciones en aguas industriales y residuales. El efecto duradero del ácido lo hace adecuado para prevenir una subida de pH ya que la química en la superficie del carbón activo del lecho llega a un equilibrio natural y deja de actuar ya como un medio de intercambio iónico. El ácido no oxida la superficie del carbón, sino que más bien ocupa algunos de los sitios de adsorción de mayor energía, evitando el intercambio iónico. La composición de carbón activo de la presente invención es útil para eliminar impurezas de sistemas acuosos. Una ventaja específica de la composición de carbón activo de la presente invención es que se alivia el problema de las variaciones del pH durante la fase de inicio del tratamiento. La composición de carbón activo de la presente invención incluye carbón activo, un compuesto que contiene ácido carboxílico y agua. El compuesto que contiene ácido carboxílico y el agua se adsorben generalmente sobre la superficie del carbón activo y cualquier líquido en exceso es evacuado del mismo. El contenido en compuesto que contiene ácido carboxílico adsorbido sobre la superficie del carbón activo es en general de 0,01 a 5, con preferencia de 0,1 a 5, más preferentemente de 0,1 a 3 y con suma preferencia de 0,5 a 2,0% en peso basado en el peso en seco del carbón activo. La cantidad de agua presente es en general de 20 a 60, con preferencia de 30 a 50 y más preferentemente de 40 a 50% en peso basado en el peso en seco del carbón activo. El resto de la composición está constituido por el carbón activo. La presente invención está dirigida además a un método de preparación de la composición de carbón activo descrita anteriormente. El método incluye sumergir carbón activo en una solución acuosa de un compuesto que contiene ácido carboxílico. La concentración del compuesto que contiene ácido carboxílico en la solución acuosa será una cantidad suficiente para permitir que una cantidad preferida del compuesto que contiene ácido carboxílico se adsorba sobre la superficie del carbón activo. Esta concentración variará en función del compuesto específico que contiene ácido carboxílico o combinación de compuestos que contienen ácido carboxílico utilizados y puede ser de 0,01 a 10, con preferencia de 0,1 a 5, más preferentemente de 0,1 a 2 y con suma preferencia de 0,5 a 1,5% en peso. El carbón activo sumergido se impregna en la solución acuosa del compuesto que contiene ácido carboxílico durante un periodo de tiempo suficiente para permitir que una cantidad preferida... [Seguir leyendo]

1. Uso de una composición de carbón activo que incluye un carbón activo y un compuesto que contiene ácido carboxílico, en donde el compuesto que contiene ácido carboxílico está adsorbido sobre la superficie del carbón activo, para purificar soluciones acuosas y simultáneamente controlar las variaciones de pH y de alcalinidad de las soluciones acuosas purificadas durante la fase de inicio de la purificación, de manera que el pH de la solución acuosa a purificar difiera en menos de 1 unidad de pH respecto del pH de la solución acuosa purificada. 2. Uso según la reivindicación 1, en donde el compuesto que contiene ácido carboxílico está presente en la composición de carbón activo en una cantidad de 0,01 a 5% en peso. 3. Uso según la reivindicación 1, en donde el carbón activo se deriva de uno o más seleccionados del grupo consistente en carbón, tal como carbón bituminoso, antracita y lignito; madera; turba; cáscaras de coco; y polímeros sintéticos. 4. Uso según la reivindicación 1, en donde el compuesto que contiene ácido carboxílico es un ácido hidroxicarboxílico. 5. Uso según la reivindicación 3, en donde el ácido hidroxicarboxílico es uno o más seleccionados del grupo consistente en ácido cítrico, ácido ascórbico, ácido eritórbico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido salicílico, ácido hidroxibutírico, ácido hidroxivalérico y sus correspondientes sales de amonio, sodio y potasio. 6. Uso según la reivindicación 1, en donde el compuesto que contiene ácido carboxílico es uno o más compuestos que contienen ácido carboxílico útiles como uno o más seleccionados del grupo consistente en agentes secuestrantes, tampones, neutralizantes de bases, antioxidantes y agentes reductores. 7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición de carbón activo se prepara mediante un método que comprende las etapas de sumergir un carbón activo en una solución acuosa de un compuesto que contiene ácido carboxílico. 8. Uso según la reivindicación 7, en donde en el método de preparación de la composición de carbón activo, el compuesto que contiene ácido carboxílico se adsorbe sobre la superficie del carbón activo. 9. Uso según la reivindicación 7, en donde en el método de preparación de la composición de carbón activo, la concentración del compuesto que contiene ácido carboxílico en la solución acuosa es una cantidad suficiente para permitir que una cantidad preferida del compuesto que contiene ácido carboxílico se adsorba sobre la superficie del carbón activo. 10. Uso según la reivindicación 7, en donde en el método de preparación de la composición de carbón activo, la concentración del compuesto que contiene ácido carboxílico es de 0,01 a 10% en peso. 11. Uso según la reivindicación 7, en donde en el método de preparación de la composición de carbón activo, el carbón activo se sumerge en la solución acuosa de un compuesto que contiene ácido carboxílico durante un periodo de tiempo suficiente para permitir que una cantidad preferida del compuesto que contiene ácido carboxílico se adsorba sobre la superficie del carbón activo. 12. Uso según la reivindicación 11, en donde en el método de preparación de la composición de carbón activo, el carbón activo se sumerge durante un tiempo de 0,5 a 48 horas. 13. Uso según la reivindicación 7, en donde el método de preparación de la composición de carbón activo comprende además la etapa de secar la composición de carbón activo a una temperatura de 20 a 250º C durante un tiempo de 0,5 minutos a 12 horas. 8