ПОКРЫТАЯ КОМПОЗИЦИЯ ИЗ ГИПОХЛОРИТА КАЛЬЦИЯ Российский патент 2011 года по МПК C11D3/02 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение касается покрытых композиций из гипохлорита кальция, имеющих низкую реакционную способность при обращении с ними, хранении и транспортировке. Более конкретно, это изобретение касается композиции из гипохлорита кальция, покрытой одной или более гидратированными или безводными солями. Это изобретение также касается композиции из гипохлорита кальция, дополнительно покрытой по меньшей мере одним активным ингредиентом для обработки воды в качестве осветлителя, ингибитора образования отложений, диспергатора, умягчителя воды, ингибитора коррозии, средства для борьбы с водорослями, фунгицида, флокулянта, связующего средства или их смесей.

2. Краткое описание уровня техники

Гидратированный гипохлорит кальция классифицируется как окислитель в Division-5.1 и относится к «опасным изделиям» при транспортировке и хранении. Будучи сильным окислителем, гидратированный гипохлорит кальция обусловливает резкое возрастание интенсивности горения и скорости горения горючих материалов. Так, пламя горючих материалов в присутствии гидратированного гипохлорита кальция может быть довольно мощным. Многие попытки были предприняты в производстве продуктов, содержащих гидратированный гипохлорит кальция, чтобы они не классифицировались как «Division-5.1-окислитель» по измерениям согласно признанному в международном масштабе стандарту, то есть «Протоколу Организации Объединенных Наций: Транспортировка Опасных Грузов: Руководство для Испытаний и Критериев, Раздел 34; Процедуры Классификации, методы Испытаний и Критерии, касающиеся Веществ с Окислительными свойствами, в инструкции Division 5.1».

Еще одна система классификации окислителей приведена в документах Национальной Ассоциации Противопожарной Защиты (NFPA). В документе NFPA 430, «Инструкция по Хранению Жидких и Твердых Окислителей» (редакция 2004 года), дано определение окислителя как любого материала, который легко выделяет кислород или другой окисляющий газ, или который легко реагирует, способствуя воспламенению, или инициируя последнее, горючих материалов и может претерпевать энергичное самоподдерживающееся разложение вследствие загрязнения или при воздействии тепла. Далее, по степени повышения скорости горения горючих материалов, окислители подразделяются следующим образом.

Класс 1: Окислитель, который не вызывает умеренного повышения скорости горения горючих материалов, с которыми он приходит в контакт.

Класс 2: Окислитель, который вызывает умеренное повышение скорости горения горючих материалов, с которыми он приходит в контакт.

Класс 3: Окислитель, который вызывает сильное повышение скорости горения горючих материалов, с которыми он приходит в контакт.

Класс 4: Окислитель, который претерпевает взрывообразную реакцию при загрязнении или воздействии термической или физической нагрузки и который вызывает резкое повышение скорости горения горючих материалов, с которыми он приходит в контакт.

Гипохлорит кальция относится к окислителям Класса 3 согласно системе классификации окислителей NFPA.

Недавно в Патенте США № 6638446 описана не принадлежащая к окислителям согласно Division-5.1 композиция из гипохлорита кальция, состоящая из смеси гидратированного гипохлорита кальция и гептагидрата сульфата магния. В этом изобретении смесь, содержащая 70 частей 68%-ного гипохлорита кальция и 30 частей гептагидрата сульфата магния в общем весе смеси, в которой смесь содержит по меньшей мере 17% общей воды и 47% активного хлора, для целей продажи классифицируется как не относящаяся к категории “Division-5.1-Окислитель”. Подобным образом, патент ЕР 1464617 А2 представляет не относящуюся к категории “Division-5.1-Окислитель” таблетку, имеющую сходный состав из гидратированного гипохлорита кальция и гептагидрата сульфата магния, который описан в Патенте США № 6638446. Хотя эти патенты обсуждают пониженную реакционную способность смесей, ни Патент США № 6638446, ни патент ЕР 1464617 А2 не описывают покрытой композиции из гипохлорита кальция.

Подход, заключающийся в нанесении покрытия или инкапсулировании активного гидратированного гипохлорита кальция с использованием инертного водорастворимого материала, хорошо известен с целью предотвращения контакта гипохлорита кальция с огнеопасным материалом и тем самым снижения его реакционной способности и воспламеняемости. Несколько патентов описали способы и покрытые или инкапсулированные композиции гидратированного гипохлорита кальция с применением многообразных покровных материалов для низкой реакционной способности. Однако химические и физические характеристики этих композиций, такие как устойчивость при хранении, реакционная способность, воспламеняемость и принадлежность к классификации “Division-5.1-Окислитель”, не были в достаточной мере подтверждены.

Например, композиция, представленная в Патенте США №3953354, описывается как инкапсулированная композиция из гипохлорита кальция, включающая сердцевину из гидратированного гипохлорита кальция, заключенную в покровный материал, состоящий из от около 5 до около 60% смеси дигидрата гипохлорита кальция и от около 0,1 до около 15% водорастворимой инертной неорганической соли, такой как NaCl и CaCl₂ по весу гранулы. Инкапсулированный гранулированный продукт был заявлен как устойчивый к пылению и слеживанию, и с лучшей сохранностью его активного хлора при хранении. Испытание на долговечность при хранении, проведенное при температуре 100°С в течение 2 часов, не было показателем действительной стабильности при хранении вследствие предельно высокой температуры и очень короткого отрезка времени. Потенциал самоподдерживающегося разложения был испытан путем поджигания зажженными спичками и горящими сигаретами, однако никаких испытаний не было проведено для определения, повышают ли образцы скорость горения горючих материалов.

Патенты США №№ 4146676 и 4048351 представляют способ инкапсулирования или покрытия гранулированного гидратированного гипохлорита кальция, покрытого примерно 4-46% низкоплавкой неорганической соли, такой как гидрат сульфата алюминия, от общего веса инкапсулированного гипохлорита кальция. Приведены сведения относительно устойчивости при хранении, и некоторые из примеров были оценены на предмет их чувствительности к разложению при воздействии локализованного источника тепла (например, зажженной сигареты) или химического загрязнения (например, глицерина), однако не были проведены испытания для определения, повышают ли образцы скорость горения горючих материалов. Ни одна из покрытых композиций не была испытана в соответствии с инструкцией по реакции в пламени Division-5.1, или оценена для выяснения, повышают ли они скорость горения горючих материалов.

Композиции, представленные в патентах США №№ 4201756 и 4174411, описываются как гипохлорит кальция, покрытый несколькими слоями неорганических солей, которые включают хлоридные, хлоратные, нитратные, бромидные, броматные или сульфатные соли щелочных металлов Группы I Периодической Таблицы (натрия, калия, лития, рубидия, цезия или франция). Слои из солей формируют физический барьер, который был заявлен как противостоящий пылению и разложению во время обращения с материалом, и также снижающий склонность к возгоранию и самоподдерживающемуся разложению при контакте с зажженной спичкой или несовместимыми органическими материалами. Однако есть мало сведений, подтверждающих эти утверждения, и нет данных, которые показывали бы, что любая из этих композиций не относится к окислителям согласно Division-5.1, или повышают ли они скорость горения горючих материалов.

Патент США № 4276349 описывает способ инкапсулирования гипохлорита кальция, который включает сердцевину из гипохлорита кальция, окруженную несколькими сферическими слоями, содержащими смесь из большой процентной доли водорастворимых неорганических солей и гипохлорита кальция. Ни одна из композиций, изготовленных технологическим способом, не была конкретно охарактеризована и испытана на ее устойчивость при хранении и воспламеняемость, в частности, согласно классификации окислителей по Division-5.1.

Кроме того, патентная заявка США № 2003/0038277 А1 и PCT Заявка WO 03/014013 А2 недавно описали способ смешения или нанесения покрытия на гипохлорит кальция и композицию, состоящую из полимерной соли щелочного металла и гипохлорита кальция. Композиция, раскрытая в патенте, описывается как улучшающая устойчивость в окружающей среде, такую как устойчивость к воспламенению в испытании на контакт с тормозной жидкостью. Однако реальные композиции, испытанные в способе, не были конкретизированы в отношении содержания активного хлора и влажности, и ни одна из композиций не была испытана в соответствии с инструкцией по реакции в пламени Division-5.1, и есть мало данных, обеспечивающих эти утверждения.

Идея нанесения покрытия или инкапсулирования активного гипохлорита кальция инертной водорастворимой неорганической солью в этих прототипных публикациях была ориентирована на предотвращение контакта гипохлорита кальция с горючим материалом и тем самым на снижение его реакционной способности и воспламеняемости. Частицы с покрытием из неорганической соли в качестве наружного слоя имеют повышенную степень устойчивости к воспламенению от горящих сигарет или к реакциям, вызываемым контактом с органическими материалами. Однако испытания на возгорание в принципе довольно сильно отличаются от вышеназванного испытания согласно классификации окислителей и системы классификации NFPA, в которой оценивается повышение скорости уже инициированного горения горючих материалов после их поджигания. Первое из названных испытаний представляет собой тест на предотвращение возгорания материала при контакте с горящей спичкой, тогда как испытание согласно классификации окислителей в документе ООН направлено на определение способности повышать скорость горения или интенсивность горения горючей целлюлозы, когда испытуемый продукт тщательно смешивается с целлюлозой в определенном массовом соотношении обоих компонентов. Поскольку в испытаниях на воспламенение мало или вообще не применяется топливо, методика не выявляет окислительных свойств или способности повышать скорость горения горючих материалов. Многие вещества прошли бы испытания на воспламенение и тем не менее были бы отнесены к окислителям согласно Division 5.1.

Один из примеров, описанных в патенте США № 4201756, представлял гипохлорит кальция, инкапсулированный примерно 21% хлорида натрия от общего веса композиции, предохраняющей от возгорания материал при его контакте с горящей спичкой, но в примере нет сведений об испытании на самоподдерживающееся разложение. Напротив, смесь гипохлорита кальция и хлорида натрия с тем же массовым составом в действительности ускоряет горение, как показано в Патенте США № 6638446.

Поэтому затруднительно предсказать, может ли любая композиция из прототипов быть классифицирована как не принадлежащая к окислителям согласно Division-5.1 или к окислителям Класса 1 или Класса 2 согласно инструкции NFPA. Действительно, покрытый гранулированный гипохлорит кальция, не принадлежащий к окислителям согласно Division-5.1 или к Классу 1 или Классу 2 согласно инструкции NFPA, не наблюдается ни на рынке, ни в литературе.

Соответственно этому в этой области технологии существует все возрастающая потребность в создании продукта из гипохлорита кальция, имеющего высокий уровень активного хлора, который не классифицируется как Окислитель согласно Division 5.1 или окислитель Класса 3 NFPA, и который имеет повышенные параметры безопасности (то есть пониженную огнеопасность). Тем самым это изобретение, представляя путь удовлетворения этой потребности, конкретно описывает покрытую композицию из гипохлорита кальция с высоким уровнем активного хлора, которая не классифицируется как «Окислитель» согласно Division 5.1 или окислитель Класса 3 NFPA, которая проявляет прекрасную устойчивость при хранении и имеет дополнительные преимущества для использования в водоподготовке. Эти покрытые композиции из гипохлорита кальция не рассматриваются как опасные продукты для транспортировки и хранения, и тем самым будут обеспечивать повышенную общественную безопасность.

В дополнение, покрытая композиция из гипохлорита кальция согласно настоящему изобретению может представлять композицию, которая не классифицируется как «Окислитель» согласно Division 5.1 или окислитель Класса 3 NFPA, но имеет высокий уровень активного хлора, пониженную реакционную способность и преимущественное многофункциональное назначение по сравнению с соответствующими смесями для обработки воды и применения для очистки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте настоящее изобретение направлено на композицию для обработки воды, включающую: гипохлорит кальция, покрытый покрытием, включающим по меньшей мере одну гидратированную или безводную соль; в которой композиция содержит от около 20% вес. до около 80% вес. активного хлора в расчете на общий вес композиции, и в которой композиция содержит от около 1% вес до около 50% вес. гидратной воды в расчете на общий вес композиции, и в которой композиция классифицируется как не принадлежащая к окислителям согласно Division-5.1 или как окислители согласно Классу 1 NFPA или Классу 2 NFPA.

В еще одном аспекте настоящее изобретение направлено на композицию для обработки воды, включающую: (а) внутренний сердцевинный слой, включающий гипохлорит кальция; (b) один или более промежуточных слоев, расположенных на внешней поверхности внутреннего сердцевинного слоя, промежуточный слой, включающий одну или более гидратированных или безводных неорганических солей, гидратированных или безводных органических солей, гидратированных или безводных полимерных солей, гидроксидов щелочных металлов, гидроксидов щелочно-земельных металлов и их комбинаций, промежуточный слой, составляющий от около 1% до около 80% вес. от общего веса композиции; и (с) один или более наружных слоев, расположенных на внешней поверхности промежуточного(-ных) слоя(слоев), наружные слои, включающие по меньшей мере одну гидратированную или безводную соль, наружный слой, составляющий от около 1% до около 35% вес. от общего веса композиции; в которой композиция содержит от около 20% вес. до около 80% вес. активного хлора в расчете на общий вес композиции; в которой композиция содержит от около 1% вес. до около 50% вес. гидратной воды в расчете на общий вес композиции; и в которой композиция классифицируется как не принадлежащая к окислителям согласно Division-5.1 или как окислитель согласно Классу 1 NFPA или Классу 2 NFPA.

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными по прочтении нижеследующего подробного описания изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным, будучи в сочетании с нижеследующими чертежами, в которых:

Фигура 1 представляет собой схематическое изображение гипохлорита кальция с многослойным покрытием, исполненным согласно настоящему изобретению;

Фигура 2 представляет собой карту элементного анализа Образца 3 согласно настоящему изобретению;

Фигура 3 представляет собой изображение покрытого Образца 16 согласно настоящему изобретению; и

Фигура 4 представляет собой карту элементного анализа Образца 16 согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение представляет усовершенствованную покрытую гранулированную композицию из гипохлорита кальция с низкой реакционной способностью при обращении с ней, хранении и транспортировке, и предназначенную для устранения микроорганизмов в бассейнах, гидромассажных ваннах, воде и для прочих вариантов использования в воде для промышленного водоснабжения и акваториях, используемых для рекреации. Покрытая композиция из гипохлорита кальция согласно изобретению снабжена покрытием с достаточными количествами одной или более гидратированных солей для обеспечения стабильных характеристик материала, не принадлежащего к окислителям согласно Division-5.1. Предпочтительные гидратированные неорганические соли представляют собой галогенидные, сульфатные, фосфатные, силикатные, боратные соли щелочных и щелочно-земельных металлов, которые являются относительно стабильными в течение по меньшей мере одного дня при температуре около 45°С в отношении их дегидратации. Предпочтительные органические и полимерные соли представляют собой соли щелочных металлов и органических кислот и полимерных кислот, и их относительно устойчивые гидраты.

Один аспект этого изобретения представляет собой композицию из гипохлорита кальция с многослойным покрытием, включающую сердцевину из гранулированного гипохлорита кальция, покрытую одной или более гидратированными солями. Эта композиция с многослойным покрытием включает 1) внутренний сердцевинный слой, содержащий гидратированный или безводный гипохлорит кальция; или их смесь, 2) один или более наружных слоев, содержащих одну или более гидратированных солей или их смесь; и 3) один или более промежуточных слоев, содержащих гидроксид либо щелочного, либо щелочно-земельного металла, неорганическую соль, органическую соль или полимерную соль, включая гидратированные и безводные формы таких солей, или их смеси. Эти солевые покрытия предотвращают химическое взаимодействие гипохлорита кальция с покровными материалами из гидратированных солей в наружном слое и тем самым предупреждают разложение гипохлорита кальция.

Еще один аспект этого изобретения состоит в представлении покрытой композиции, не являющейся окислителем согласно Division-5.1, с высоким уровнем активного хлора, прекрасной устойчивостью при хранении и многофункциональной применимостью для обработки воды и прочих областей. Покрытая композиция из гипохлорита кальция не рассматривается как опасные продукты для транспортировки и хранения, и будет обеспечивать повышенную общественную безопасность.

Дополнительный аспект этого изобретения состоит в представлении покрытой композиции из гипохлорита кальция, в которой либо наружные слои, либо внутренние слои многослойной композиции, либо отдельный слой покрытой композиции содержит осветлитель, ингибитор образования отложений, диспергатор, умягчитель воды, ингибитор коррозии, средство для борьбы с водорослями, фунгицид или связующее средство для достижения желаемых свойств гомогенности, контролируемой доставки и многофункциональных эффектов в воде и прочих областях обработки.

Предпочтительная композиция из гипохлорита кальция с многослойным покрытием может использовать конкретные безводные или гидратированные соли для достижения общего содержания гидратной воды и активного хлора для снижения его реакционной способности и скорости горения в отношении активного материала, такого как гликоль, целлюлоза, масло, тормозная жидкость и полимерные материалы.

Покрытые композиции из гипохлорита кальция согласно этому изобретению предпочтительно содержат от около 20 до около 80% активного хлора и от около 1 до около 80% покрывающих материалов, и от около 1 до около 50% гидратной воды в расчете на общий вес покрытой композиции.

В дополнение, покрытая композиция из гипохлорита кальция согласно настоящему изобретению может представлять однородную композицию, которая не является окислителем согласно Division 5.1, но имеет высокий уровень активного хлора и многофункциональную применимость, преимущественную по сравнению с соответствующими смесями для обработки воды и прочих вариантов применения.

Термин «гидратированная соль», как применяемый в данном описании и пунктах формулы изобретения, определяется как гидратированная неорганическая соль, органическая соль, полимерная соль и неорганическое основание, или их смесь. Термин «гидратированный», как применяемый в этом контексте, означает включение любой из таких солей или оснований, которые содержат одну или более молекул гидратной воды, в том числе смешанные количества молекул гидратной воды.

Термин «гидратированный», как применяемый в связи с гипохлоритом кальция в настоящем описании и пунктах формулы изобретения, имеет отношение к гипохлориту кальция, который имеет содержание воды по меньшей мере 5% от веса гипохлорита кальция. Предпочтительно эти композиции представляют собой имеющийся в продаже «гидратированный» (от 5,5% до 16% воды) гипохлорит кальция, номер CAS 7778-54-3 (регистрационный номер реферативной службы Chemical Abstracts Service).

Термин «безводный», как применяемый в настоящем описании и пунктах формулы изобретения в связи с солями, означает любую обезвоженную неорганическую соль, органическую соль, полимерную соль или неорганическое основание, или их смесь. Тот же термин, будучи использованным в связи с гипохлоритом кальция, имеет отношение к гипохлориту кальция, имеющему содержание воды менее чем 5% от веса гипохлорита кальция.

В соответствии с настоящим изобретением частицы гипохлорита кальция, покрытые гидратированной или безводной солью в качестве наружного слоя, должны иметь повышенную степень устойчивости к возгоранию от зажженных сигарет, снижать скорость горения, вызванного гипохлоритом кальция, и сводить к минимуму реакцию, обусловленную контактом с органическими материалами.

Далее, согласно настоящему изобретению представляются гранулированные композиции из гипохлорита кальция, снабженные как однослойным, так и многослойным покрытием, которые могут быть классифицированы как не принадлежащие к окислителям согласно Division-5.1, в которых термин «композиция, не принадлежащая к окислителям по Division-5.1», как применяемый в настоящем описании и пунктах формулы изобретения, имеет отношение к любым гранулированным композициям из гипохлорита кальция, покрытым гидратированной или безводной неорганической солью, органической солью, полимерной солью, основанием или их гидратом(-ами), и их смесью, которые не классифицируются как принадлежащие к окислителям согласно инструкции ООН «Division-5.1», соответственно стандартным методикам испытаний, имеющим силу в настоящее время. Альтернативно, композиции согласно настоящему изобретению могут быть классифицированы как окислители либо Класса 1 NFPA, либо Класса 2 NFPA.

В дополнение, испытание согласно настоящей классификации ООН для окислителей также может быть выполнено для определения потенциала гипохлорита кальция как продукта в отношении повышения скорости горения или интенсивности горения горючей целлюлозы, когда два компонента тщательно смешаны в массовых отношениях продукта к целлюлозе как 1:1, так и 4:1. Более того, испытания горючести могут быть также проведены с продуктом в контакте с такими горючими материалами, как ведра и сумки, которые могут быть использованы для упаковки, для определения потенциала продукта из гипохлорита кальция к повышению скорости горения горючих материалов.

Является общепризнанным, что чем выше содержание влаги в гипохлорите кальция, тем гипохлорит кальция является менее стабильным. Поэтому подходящее и сбалансированное содержание гидратной воды в покровном материале должно рассматриваться как обеспечивающее относительно стабильную покрытую композицию из гипохлорита кальция с высоким уровнем активного хлора.

Покровные материалы в настоящем изобретении включают «инертные» и «водорастворимые» гидратированные и безводные неорганические соли, органические соли, полимерные соли и необязательные «активные ингредиенты», в которых термин «инертный» определяется как имеющий низкую реакционную способность в отношении к гипохлориту кальция, который вызывает сильное разложение и повышенную реакционную способность, и термин «гидрат» преимущественно имеет отношение к любой гидратированной соли, которая содержит свыше 20% гидратной воды. Термин «водорастворимый» применяется как растворимость соли в воде от около 5 до около 100%. Термин «активные ингредиенты» имеет отношение к известному химикату для обработки воды, который является совместимым с гипохлоритом кальция. Кроме того, термин «гидраты» в настоящем изобретении включает смесь гидратов неорганических солей, органических солей, полимерных солей и гидроксидов щелочных и щелочно-земельных металлов, и их смеси.

Композиции согласно этому изобретению предпочтительно включают покрытые гранулы гипохлорита кальция, содержащие одно или более покрытий из безводной или гидратированной соли. Гранулы из гипохлорита кальция во внутреннем сердцевинном слое согласно настоящему изобретению типично имеют от около 54 до около 80% активного хлора и содержание влаги от около 0% до около 12% при размерах частиц, варьирующих от около 50 до около 4000 микрон в диаметре. Типичные гранулы гипохлорита кальция во внутреннем сердцевинном слое содержат безводный, гидратированный гипохлорит кальция или их смесь.

Композиция из гипохлорита кальция с однослойным покрытием согласно настоящему изобретению включает одиночный покровный слой, который содержит одну или более гидратированных солей или безводных форм солей, а также любой из перечисленных здесь необязательных ингредиентов.

Типичные примеры в настоящем изобретении включают соли, которые известны как образующие высокогидратированные формы с содержанием свыше 20% гидратной воды, такие как сульфаты натрия, метаборат лития, карбонат натрия, ортофосфат натрия, моногидрофосфат натрия, фосфат натрия, пирофосфат натрия, тетраборат натрия, силикат натрия, сульфат алюминия, метасиликат натрия, натрийалюминийсульфат, сульфат магния, калийалюминийсульфат, сульфат цинка, сульфат меди и цитрат натрия, и натриевая соль сополимера акриловой и малеиновой кислот. Эти соли наиболее применимы для формирования гидратированной соли с высоким содержанием гидратной воды (кристаллизационной воды), когда их водные растворы подвергаются распылительной сушке в условиях нанесения покрытия.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения покровный материал может необязательно содержать дополнительный активный ингредиент для обработки воды в бассейне, гидромассажной ванне и прочих водоемах, такой как осветлители, ингибиторы образования отложений, умягчители воды, ингибиторы коррозии, средства для борьбы с водорослями, фунгициды, связующие средства или их смеси. Такие ингредиенты, а также прочие, известны специалисту в этой области технологии. В частности, дополнительный активный ингредиент в настоящем изобретении включает активные составные компоненты, имеющие известное функциональное назначение, такие как сульфат меди, сульфат цинка, сульфат алюминия, цитрат натрия, борат натрия, триполифосфат натрия (STPP), гексаметафосфат натрия (SHMP), 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоин (DCDMH), 1,3-дибром-5,5-диметилгидантоин (DBDMH), 1-бром-3-хлор-5,5-диметилгидантоин (BCDMH), 1,3-дихлор-5-этил-5-метилгидантоин (DCEMH), 1,3-дибром-5-этил-5-метилгидантоин (DBEMH), 1-бром-3-хлор-5-метил-5-этилгидантоин (ВСЕМН), трихлор-, дихлор- и монохлортриазин, дихлорид натрий-дихлор-симм-триазинтриона, их гидратная форма и их смесь. Количества этих дополнительных активных ингредиентов предпочтительно варьируют от около 0,1 до около 5% в расчете на общий вес покрытой композиции.

Общее содержание покровного материала в предпочтительной покрытой композиции из гипохлорита кальция согласно настоящему изобретению составляет от около 1 до около 80% по весу, и общий уровень активного хлора в гранулированном гипохлорите кальция составляет от около 20 до около 80% в расчете на общий вес покрытых композиций из гипохлорита кальция. Содержание общей влаги в покрытом гранулированном гипохлорите кальция составляет от около 1% до около 50% в расчете на общий вес покрытой композиции из гипохлорита кальция. Предпочтительное содержание гидратной воды в покровном материале составляет более чем 15%, предпочтительно более чем 20% от общего веса покровных материалов.

Композиция из гипохлорита кальция с многослойным покрытием в настоящем изобретении может включать по меньшей мере три слоя, как показано на Фигуре 1: 1) внутренний сердцевинный слой, содержащий гранулы безводного или гидратированного гипохлорита кальция; 2) промежуточный слой, содержащий безводную неорганическую соль, органическую соль, полимерную соль или основание щелочного или щелочно-земельного металла, или его стабильный(-ные) гидрат(-ты), или их смесь, в качестве защитного слоя против межфазного взаимодействия гипохлорита кальция и покровных материалов в наружных слоях; 3) наружный слой, содержащий водорастворимую безводную и гидратированную неорганическую соль, органическую соль или полимерную соль, активные химикаты для обработки воды или их смесь.

Покровный материал в наружных слоях согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере одну безводную или гидратированную соль, как описано выше для покровных материалов в гипохлорите кальция с однослойным покрытием. Предпочтительным гидратом соли является такой, который представляет собой гидрат с высоким процентным содержанием гидратной воды, когда он растворяется в воде и затем высушивается в условиях нанесения покрытия.

Более предпочтительно, согласно настоящему изобретению предпочтительная гидратированная соль в наружном слое представляет собой такую, которая имеет низкую теплопроводность и создает наибольшие содержания гидратной воды по весу от покровного материала при нанесении покрытия, и дегидратируется полностью или в максимальной степени при температуре ниже около 200°С. Эти соли являются наиболее пригодными для формирования не принадлежащего к Division-5.1 гипохлорита кальция с многослойным покрытием, имеющего максимально возможный уровень активного хлора.

Многие неорганические соли и их гидраты известны и доступны, и они выбираются для приготовления покровного раствора для нанесения покрытия на гранулированный гипохлорит кальция согласно настоящему изобретению. Типичные примеры в настоящем изобретении включают соли, которые известны как образующие высокогидратированные формы, описанные в качестве покровных материалов для нанесения однослойного покрытия на гипохлорит кальция.

Любая комбинация гидратированной или безводной соли может быть использована для получения водного раствора, предназначенного для нанесения наружного покровного слоя. Гидратированная соль также готовится in situ из соответствующего оксида в реакции с соответствующей кислотой в качестве покровного раствора. Например, 20%-ный водный раствор сульфата магния может быть приготовлен из оксида магния и серной кислоты в молярном соотношении примерно 1:1 в подходящем количестве воды при комнатной температуре.

Концентрация соли в покровном растворе может варьировать в зависимости от ее растворимости и вязкости для процесса нанесения покрытия, и содержания в покровном материале, и, предпочтительно, используется более высокая концентрация из стоимостных соображений. Условия выбора конкретных солей известны специалисту в этой области технологии.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления этого изобретения неорганические соли и их гидраты, используемые для приготовления водного раствора для наружных слоев, включают сульфат магния, фосфат натрия, пирофосфат натрия, сульфат меди, гидрат этих солей или их смесь. Водный раствор такой соли или ее гидрата образует твердый гидрат или смесь гидратов при нанесении покрытия в зависимости от условий нанесения покрытия.

Например, когда раствор, приготовленный из сульфата магния, гидратных форм сульфата магния, таких как гептагидрат сульфата магния, или из оксида магния и серной кислоты, сульфат магния гидратируется с гидратным числом от 3 до 7 при различных условиях нанесения покрытия. Покрытая гранулированная композиция из гипохлорита кальция с тетрагидратом сульфата магния со средним гидратным числом 3-4 обеспечивает лучшую устойчивость при хранении, чем с его более высокогидратированными формами.

Наружные слои покрытой композиции из гипохлорита кальция согласно настоящему изобретению также включают безводную и/или гидратированную органическую соль щелочного или щелочно-земельного металла или полимерные соли. Примеры органических и полимерных солей включают натриевую соль лимонной кислоты, бензойной кислоты, щавелевой кислоты, полиакриловой кислоты, полималеиновой кислоты, сополимера акриловой и малеиновой кислот, полиэпоксиянтарной кислоты и их стабильных гидратов. Полимерная соль в общем представляет собой часть покровных материалов из безводной и/или гидратированной неорганической соли. Содержание полимерной соли составляет от около 0,5 до около 15% по весу от всего количества покровных материалов.

Общее содержание покровного материала в наружных слоях в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения составляет от около 1 до около 35% от общего веса покрытой композиции из гипохлорита кальция. Общее содержание влаги в покровных материалах наружных слоев согласно настоящему изобретению составляет более чем 15%, предпочтительно более чем 20% по весу от покровных материалов.

Наружные слои покрытого гипохлорита кальция в настоящем изобретении могут включать активный ингредиент, такой как осветлитель, ингибитор образования отложений, умягчитель воды, ингибитор коррозии, средство для борьбы с водорослями, фунгицид или связующее средство, или их смесь. Предпочтительные примеры таких активных ингредиентов описаны как активный ингредиент в гранулированном гипохлорите кальция с однослойным покрытием. Количества этих дополнительных активных ингредиентов предпочтительно варьируют от около 0,1 до около 5% вес. от общего веса покрытой композиции.

Состав промежуточного слоя в настоящем изобретении содержит безводную и/или гидратированную неорганическую соль, органическую соль и полимерную соль или гидроксид щелочного или щелочно-земельного металла, или их смесь. Гидроксид щелочного или щелочно-земельного металла и безводная соль и ее гидрат в промежуточном слое, описываемом в настоящем изобретении, применяются в качестве защитного слоя против межфазного взаимодействия гипохлорита кальция и гидратов и прочих ингредиентов в наружных слоях во избежание потери хлора при хранении и транспортировке.

Согласно настоящему изобретению промежуточный слой типично содержит безводные и/или менее гидратированные хлориды, сульфаты, фосфаты, силикаты или бораты щелочного металла, и гидроксид щелочного и щелочно-земельного металла. Предпочтительными солью и основанием являются хлорид натрия, сульфат натрия, борат натрия, силикат натрия, гидроксид лития и гидроксид кальция. Компонентами промежуточного слоя могут быть также активные ингредиенты.

Гипохлорит кальция быстро разлагается в присутствии кислоты, и он более стабилен при величине рН более 9. Поэтому является предпочтительным поддерживать композиции в промежуточном слое за пределами кислотного диапазона величин рН. Применение гидроксида металла в промежуточном слое предназначено для стабилизации гипохлорита кальция относительно его разложения путем поддержания щелочного значения рН покрытого гипохлорита кальция и для поглощения хлора, выделяющегося при хранении. Предпочтительным гидроксидом металла является гидроксид кальция.

Содержание покровных материалов в промежуточном слое составляет от около 1 до около 80%, предпочтительно от около 3 до около 75% в расчете на общий вес покрытой композиции из гипохлорита кальция. Общий уровень активного хлора в гипохлорите кальция с многослойным покрытием составляет от около 20 до около 80%, и содержание общей влаги составляет от около 1 до около 50% от общего веса покрытого гипохлорита кальция. Толщина частиц гипохлорита кальция с однослойным или многослойным покрытием определяется размером частиц гипохлорита кальция и количеством покровных материалов, использованных для нанесения покрытий. Типично, согласно настоящему изобретению толщина покрытия составляет между 10-200 мкм.

Согласно настоящему изобретению методы сканирующей электронной микроскопии (SEM) и элементного анализа употребляются для охарактеризования формы, однородности слоя покрытия, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS) применяется для определения толщины покрытия, и метод дифракции рентгеновских лучей (XRD) используется для определения гидратной формы гипохлорита кальция и соли.

Количество влаги в покрытом гипохлорите кальция может быть определено с помощью стандартного аналитического метода для измерения воды в гипохлорите кальция и покрытых композициях из гипохлорита кальция. Предпочтительным методом является термогравиметрический анализ (TGA). Гидратная форма покровного материала также определялась, основываясь на весе влаги, внесенной в покровный материал, относительно веса использованного покровного материала.

Уровень активного хлора в покрытом гипохлорите кальция определяется стандартным аналитическим методом, применяемым для оценки типичного гипохлорита кальция, если только данные этого метода не искажаются материалом покрытия.

Покрытые гранулированные композиции из гипохлорита кальция в настоящем изобретении включают от около 1 до около 50%, предпочтительно от около 4 до около 30% содержания гидратной влаги, и от около 20 до около 80%, предпочтительно от около 30% до около 60% активного хлора от веса покрытых гранул гипохлорита кальция. Размеры частиц покрытых гранул варьируют в диапазоне от около 40 до около 5000 мкм, предпочтительно от около 200 до около 5000 мкм в диаметре.

Основываясь на настоящем изобретении, покрытый гранулированный гипохлорит кальция обеспечивает многие преимущества относительно соответствующих смесей. Например, когда гранулированный гипохлорит кальция, содержащий 68% активного хлора, с размером частиц от около 200 до около 2000 микрон, применяется для нанесения покрытия из гидратов сульфата магния, полученная покрытая композиция из гипохлорита кальция содержит около 56% активного хлора, около 18% гидратированного сульфата магния и менее чем 14% гидратной воды по весу от общего веса покрытых гранул гипохлорита кальция. Однако, когда гипохлорит кальция используется для смешения с гептагидратом сульфата магния, смесь из гипохлорита кальция содержит только около 47% активного хлора, около 30% гептагидрата сульфата магния и примерно до 20,4% гидратной воды от общего веса смеси.

Наиболее важно, чтобы конкретная покрытая композиция из гипохлорита кальция в настоящем изобретении не только содержала высокий уровень активного хлора, но и обеспечивала прекрасную стабильность при повышенных температурах сравнительно с соответствующей смесью.

Например, покрытая гранулированная композиция из гипохлорита кальция, содержащая около 54% активного хлора, около 21% гидратов сульфата магния, где бóльшую часть гидратов составляет тетрагидрат магния, и около 10% гидратной воды от общего веса композиции, классифицируется как не относящаяся к окислителям согласно Division-5.1, с прекрасной стабильностью в печи в течение 10, 20 и 30 дней при температуре 45°С. Однако максимальный уровень активного хлора в смеси гипохлорита кальция с гептагидратом сульфата магния составляет только около 47,8% активного хлора, и стабильность смеси в печи при температуре 45°С не была хорошей, как для покрытой композиции.

В дополнение, покрытая гранулированная композиция из гипохлорита кальция, содержащая около 47% активного хлора, около 29% тетрагидрата сульфата магния и около 10% гидратной воды с безводным гипохлоритом кальция во внутреннем сердцевинном слое из гипохлорита кальция, содержащего 68% активного хлора, проявляет прекрасную стабильность с небольшой потерей активного хлора в течение 30 дней при температуре от 45 до 50°С.

Подобным образом, прекрасная стабильность с небольшой потерей активного хлора наблюдалась в течение 30 дней при температуре от 45 до 50°С для покрытой гранулированной композиции из гипохлорита кальция, в которой образец состоит из около 56% активного хлора, около 28% тетрагидрата сульфата магния и около 10% гидратной воды с безводным гипохлоритом кальция во внутреннем сердцевинном слое из гипохлорита кальция с 78% активного хлора. Покрытый гранулированный гипохлорит кальция является гораздо более стабильным, чем непокрытый, и его смеси с гептагидратом сульфата магния.

Дополнительно, покрытый гранулированный гипохлорит кальция в настоящем изобретении обеспечивает преимущество перед соответствующей смесью. Например, когда гранулированный гипохлорит кальция, содержащий 68% активного хлора, с размером частиц от около 200 до около 2000 микрон, покрывается гидратами сульфата магния, полученная покрытая композиция из гипохлорита кальция примерно с 52% активного хлора и около 9,5% гидратной воды по весу от общего веса покрытых гранул гипохлорита кальция классифицируется и как не принадлежащая к окислителям согласно Division-5.1, и как представляющая собой окислитель согласно NFPA-1. Однако просто смесь гипохлорита кальция с гидратами сульфата магния с тем же уровнем активного хлора и влаги не классифицируется как не принадлежащая к окислителям согласно Division-5.1 и NFPA-1.

Покрытая композиция из гипохлорита кальция в настоящем изобретении типично получается с использованием установки для нанесения покрытий распылением с псевдоожиженным слоем, такой как Mini-Glatt и GPCG-1 от фирмы Glatt Air Technologies, Inc., и АСТ 100N и АСТ 300N от фирмы Applied Chemical Technology, Inc. Параметры и условия нанесения покрытия конкретно контролируются для обеспечения минимального увлажнения поверхности частиц гипохлорита кальция и приготовления пригодных смесей с гидратированными солями. Многослойное покрытие выполняется путем последовательной подачи заданных покровных материалов при должных условиях нанесения покрытия. Нанесение покрытия может быть проведено в условиях как периодического, так и непрерывного режима. Кроме того, согласно настоящему изобретению непрерывная подача водного покровного раствора используется для изготовления гранулированной композиции из гипохлорита кальция с однослойным или многослойным покрытием.

Многие факторы в покрытой композиции из гипохлорита кальция, такие как уровень активного хлора, гидратированная форма, тип и теплопроводность покровных материалов, стабильность гидратов в отношении их дегидратации, общее содержание гидратной воды, последовательность нанесения покровных слоев, являются важными для снижения его реакционной способности и скорости горения для активного материала, такого как гликоль, целлюлоза, тормозная жидкость, жидкие и полимерные материалы, и улучшения его стабильности при хранении и эффективности действия при обработке воды и прочих вариантов использования.

Покрытые гранулированные композиции из гипохлорита кальция согласно настоящему изобретению являются готовыми для упаковки, хранения, отгрузки для применения при обработке воды и тому подобного. В особенности, покрытые гранулы применимы в качестве дезинфицирующих средств при водоподготовке (например, в плавательных бассейнах и гидромассажных ваннах), обработках промышленной технической воды и тому подобном, и, в особенности, безопасны для перевозки и хранения по сравнению с самим гипохлоритом кальция.

Согласно настоящему изобретению покрытая композиция из гипохлорита кальция смешивается в подходящем соотношении с другими добавками, включающими гидраты неорганической соли, органической соли и полимерной соли, и осветлитель, ингибитор образования отложений, флокулянты, ингибитор коррозии, средство для борьбы с водорослями, фунгицид и прочие добавки для обработки воды в бассейне, гидромассажной ванне и тому подобных.

Наконец, согласно настоящему изобретению любая форма и виды гипохлорита кальция, включая таблетки, гранулы, брикеты круглой, произвольной формы и любого размера, могут быть покрыты покровными материалами, описанными выше, и обеспечивать подобные преимущества перед соответствующими смесями.

Согласно настоящему изобретению технология нанесения покрытий пригодна для покрытия прочих активных субстанций для обработки воды в бассейне, гидромассажной ванне и тому подобных, для снижения их реакционной способности и лучшей стабильности в обращении, хранении и транспортировке, и для контроля микроорганизмов.

Нижеприведенные примеры далее предназначены для иллюстрирования, но никоим образом не ограничения объема притязаний настоящего изобретения. Все части и процентные доли приведены в весовых единицах, и все температуры указаны в градусах Цельсия, если в прямой форме не оговорено иное.

ПРИМЕРЫ

Нижеследующие примеры, цитированные в настоящем изобретении, далее описывают и демонстрируют предпочтительные варианты осуществления в пределах области настоящего изобретения. Примеры приведены только для цели иллюстрации и не должны быть поняты как ограничения настоящего изобретения, поскольку многие вариации его возможны в пределах его объема.

Общие методики

Анализы влажности и активного хлора были проведены с использованием стандартных методов, применяемых для анализа непокрытого гипохлорита кальция. Метод испытания на пламя для окислительных субстанций, описанный в Разделе 34 Протокола Организации Объединенных Наций, был использован для определения характеристик разнообразных покрытых продуктов из гипохлорита кальция, описанных ниже. Подробный метод испытания описан в Рекомендациях Организации Объединенных Наций по транспортировке опасных продуктов; Руководство для испытаний и критериев; Третье исправленное издание; Раздел 34 «Процедуры классификации, методы испытаний и критерии, касающиеся веществ с окислительными свойствами, в инструкции Division 5.1».

Для классификации вещество, не принадлежащее к окислителям по Division-5.1, представляет собой субстанцию, которая, будучи испытуемой в смеси с соотношением «образец-к-целлюлозе» как 4:1, так и 1:1 (по массе), не загорается и не горит, или обнаруживает среднее время горения, большее, чем для смеси 3:7 (по массе) бромата калия и целлюлозы, где время горения отсчитывается от момента, когда включается источник возгорания, до момента, когда заканчивается основная реакция (например, пламя, накаливание или горение со свечением).

Среднемасштабное испытание огнеопасности для упакованного гранулированного гипохлорита кальция, упакованной соли и пустой упаковки было проведено для измерения и сравнения конвективной степени тепловыделения, лучистого теплового потока, массопотери упакованного гранулированного продукта, упакованной соли и пустой упаковки при воздействии пропанового пламени мощностью 46 кВт. Результат использован для определения вклада гранулированного окислителя в скорость горения типичных горючих упаковочных материалов.

Покрытый гипохлорит кальция в нижеследующих примерах типично готовится с использованием установки для нанесения покрытий распылением с псевдоожиженным слоем, такой как Mini-Glatt и GPCG-1 от фирмы Glatt Air Technologies, Inc., и АСТ 100N и АСТ 300N от фирмы Applied Chemical Technology, Inc. при температуре воздуха на входе 50-75°С и температурах продукта 35-55°С. Многослойное покрытие было выполнено путем последовательной подачи покровных материалов в условиях с одинаковыми или различающимися входными температурами и температурами продукта. Скорость накачивания покровного раствора специально контролировалась для обеспечения подходящего смачивания частиц и высушивания, чтобы свести к минимуму потерю активного хлора. Как известно в технологии, хотя эти примеры были выполнены с использованием процесса с периодическим режимом, прочие процессы, такие как непрерывные процессы, также могут быть применены для приготовления этих материалов.

ПРИМЕР 1

Покрытые композиции из гипохлорита кальция и Классификация

Таблица 1 обобщает покрытые композиции из гипохлорита кальция примеров 1-10, включая тип гипохлорита кальция, уровень активного хлора и состав, покровный материал и влажность, и классификацию Division-5.1. Состав исходного непокрытого гипохлорита кальция содержал около 68% активного хлора, около 6,6% влаги, с типичным размером частиц в диапазоне 200-2000 мкм в диаметре. В Таблице 1 были использованы для нанесения покрытия Примеры от 1 до 9, включающие гипохлорит кальция: 68% активного хлора, размер частиц: ~200-2000 мкм, с 6,6% влаги; Пример 10, включающий гипохлорит кальция: 78% активного хлора, размер частиц: ~100-2000 мкм, с ~10,2% влаги. Процентные доли ингредиентов представляют собой весовые проценты.

Таблица 1

Состав покрытого гранулированного гипохлорита кальция и классификация

* Натриевая соль сополимера акриловой и малеиновой кислот;

** Уровень активного хлора

Рентгеноструктурный анализ (XRD) образцов 5-8 показал, что гипохлорит кальция во внутреннем сердцевинном слое состоит из смеси примерно 70% безводного и около 30% гидратированного гипохлорита кальция, где непокрытый гипохлорит кальция содержит по меньшей мере 70% гидратированной формы гипохлорита кальция, и внутренний сердцевинный слой образцов 9 и 10 содержит почти полностью безводный гипохлорит кальция. Рентгеноструктурный анализ (XRD) гидрата сульфата магния в наружном слое показал, что в основном он представляет собой тетрагидрат. Анализ влажности покрытых образцов 1-4 показал, что гидраты сульфата магния в композиции в среднем имеют гидратное число около 6.

Как показывают данные в таблице 2, покрытые образцы 6-8 проявляют стабильность в печи, сходную со стабильностью для непокрытого гипохлорита кальция при температуре 45°С в течение 10, 20 и 30 дней, которая считается модельной при хранении в течение 1, 2 и 3 лет в обычных условиях. Неожиданным оказалось то, что покрытые образцы 9 и 10 проявляют прекрасную стабильность в течение 30 дней при температуре 45°С. Наблюдалась небольшая потеря активного хлора.

Таблица 2
Стабильность в печи при температуре 45°С покрытого гипохлорита кальция относительно непокрытого Образец Уровень активного хлора, % на нулевой день Потеря активного хлора, % через 10 дней Потеря активного хлора, % через 20 дней Потеря активного хлора, % через 30 дней Непокрытый 69,2 2,9 8,7 15,9 5 54,5 4,4 16,3 26,4 6 50,9 3,5 7,0 12,7 7 54,4 4,6 8,6 16,7 8 50,8 -0,18 7,5 11,8 9 47,2 -1,3 -0,09 -1,54 10 56,1 -0,3 1,0 3,3

Таблица 3 обобщает сравнение примера 7 и соответствующей смеси, включая тип гипохлорита кальция, уровень активного хлора, состав, материал покрытия и влажность в отношении классификации Division-5.1. Состав исходного непокрытого гипохлорита кальция содержал 69% активного хлора, около 9,2% влаги при среднем размере частиц в диапазоне 200-2000 мкм в диаметре.

Таблица 3
Состав покрытого гранулированного гипохлорита кальция и классификация (Гипохлорит кальция: ~78% активного хлора с размером частиц от ~100 до 2000 мкм в Образцах 11 и 8) Образец, иденти-фикационный номер Покровный материал и его содержание в покрытом продукте Уровень активного хлора (%) Влага (%) Классифика-ция Division-5.1 Сердцевинный гипо-хлорит кальция Наружный слой 7 80,5% 19,5% MgSO₄·xH₂O 54,4 9,2 Да 80/20-смесь гипохлорита кальция/ MgSO₄·7H₂O 54,5 15,3 Нет

Как показано в таблице 3, смешанный образец с гептагидратом сульфата магния, имеющий тот же уровень активного хлора, как в покрытом образце 7, не является не принадлежащим к окислителям по Division-5.1.

Таблица 4 показывает некоторые преимущества покрытой композиции из гипохлорита кальция относительно соответствующих смесей по показателям активного хлора и принадлежности к классификации Division-5.1. В таблице 4 образцы 2 и 11 содержат гипохлорит кальция ~68% активного хлора, размер частиц: ~200-2000 мкм. Образцы 12 и 13 содержат ~78% активного хлора с размером частиц ~100-2000.

Таблица 4
Сравнение смеси и покрытых окислителей, не принадлежащих к Division-5.1 Образец
№ Состав покрытых гранул гипохлорита кальция Уровень активно-го хлора (%) Влага (%) Классификация
Division-5.1 Метод Са(OCl)₂·хН₂О Покровный материал 11 Смещение 70% 30%
MgSO₄·7H₂O 47,6 19,6 Да 2 Покрытие 83% 0,7% NaOH+14% MgSO₄·xH₂O+2,5% натриевая соль сополимера акриловой и малеиновой кислот Na·xH₂O 55,9 13,8 Да 12 Смещение 70% 30% MgSO₄·7H₂O 54,4 24,1 Да 13 Покрытие 75% 0,6% NaOH+25% MgSO₄·xH₂O 57,7 19,7 Да

Результаты в таблице 4 демонстрируют, что покрытые не принадлежащие к Division-5.1 образцы 2 и 13 обеспечивают более высокий уровень активного хлора, чем соответствующие смешанные, принадлежащие к Division-5.1 образцы 11 и 12, даже где содержание влаги в покрытых образцах является гораздо более низким, чем в соответствующем смешанном образце.

Таблица 5 показывает преимущества относительного времени горения других образцов, покрытых другими покровными материалами, против соответствующих смесей. Более длительные периоды времени наблюдались для покрытых композиций из гипохлорита кальция в расчете на сходный уровень активного хлора и одинаковые компоненты, использованные в качестве покровных материалов, хотя величины содержания влаги в покрытых образцах меньшие, чем в их смесях. В таблице 5 каждый образец содержит гипохлорит кальция: 68% активного хлора, размер частиц: ~200-2000 мкм при ~6,6% влаги.

Таблица 5
Сравнение смеси и покрытой композиции из гипохлорита кальция Образец
№ Состав покрытых гранул гипохлорита кальция Уровень активно-го хлора (%) Влага (%) Время горения (с) Метод Са(OCl)₂·хН₂О Покровный материал 14 Смещение 80% 20%
MgSO₄·хH₂O 54,0 16,2 84 15 Покрытие   0,4% NaOH+16% MgSO₄·xH₂O 56,1 13,0 100 16 Смещение 80% 20% Na₃PO₄- 12H₂O 54,0 16,12 62 17 Покрытие 83% 17% Na₃PO₄ 12H₂O 55,4 14,1 83 18 Покрытие 82% 3% Na₃PO₄·γH₂O+6% MgSO₄·xH₂O+9% CuSO₄·zН₂О 54,7 12,2 81 19 Покрытие 83% 15% Na₃PO₄·γH₂O+2% натриевая соль сополимера акриловой и малеиновой кислот 55,7 13,7 90

Например, образец 15, покрытый гидратом сульфата магния, показывает на 19% более длительное время горения, чем смешанный образец 14 с гептагидратом сульфата магния, в котором покрытый образец 15 даже имеет более высокий уровень активного хлора и более низкое содержание гидратной воды. Подобным образом, на 34% имело место более длительное время горения для покрытого образца 17 относительно смешанного образца 16 с додекагидратом фосфата натрия.

В дополнение, более чем на 30% имело место более длительное время горения для образца 18 с многослойным покрытием из гидратов фосфата натрия, сульфата магния и сульфата меди, и образца 19 с покрытием из гидрата фосфата натрия и натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот относительно смешанного образца 16 с покрытием из додекагидрата фосфата натрия.

Анализы методами сканирующей электронной микроскопии (SEM), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) и рентгеновской дифракции (XRD) и метод элементного анализа, в частности, были использованы для получения характеристик покрытых образцов.

Фигура 2 показывает карту элементного анализа покрытого образца 3 и демонстрирует многослойное однородное покрытие частиц с гипохлоритом кальция во внутреннем сердцевинном слое, хлоридом натрия в промежуточном слое и гидратами сульфата магния в наружном слое.

Анализы методами сканирующей электронной микроскопии (SEM) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) также демонстрируют многослойное покрытие образца 18, как показано на Фигурах 3 и 4. Фигура 4 показывает, что образец 18 покрыт гидратами сульфата магния в промежуточном слое и гидратами сульфата меди в наружном слое. Микроскопическое изображение и анализ методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) покрытия по поперечному сечению разрезанных частиц дали картины, показанные на Фигурах 3 и 4. Покрытие, показанное на материале синего цвета на Фигуре 3, представляет собой гидрат сульфата меди и составляет около 25 мкм толщины в частице диаметром более чем 1 мм. Карта элементного анализа четко показывает два слоя из гидратов сульфата магния в промежуточном слое и гидратов сульфата меди в наружном слое. Гидрат сульфата меди был показан скорее однородным и имеющим толщину около 15-20 мкм, тогда как покрытие из гидрата сульфата магния было более переменным и более тонким покрытием с толщиной около 7-15 мкм.

В то время как настоящее изобретение прежде всего ориентировано на содержание безводного или гидратированного гипохлорита кальция в качестве сердцевинного материала и гидратированных солей в качестве покровных материалов, изобретение может также охватывать прочие варианты осуществления, где вышеупомянутые активные ингредиенты представляют собой часть сердцевинного материала или весь таковой. Предпочтительно прочие дезинфицирующие окислители, такие как трихлоризоциануровая кислота (ТССА), дихлоризоцианурат натрия (SDCC) и хлор- и бромгидантоины, а также смеси дезинфицирующих окислителей могут быть применимыми в качестве таких альтернативных сердцевинных материалов. Более того, другие покровные материалы, такие как металлоорганические соединения, могли бы быть использованы как альтернативные покровные материалы вместо вышеназванных солевых материалов. Более того, настоящее изобретение также охватывает применение других хорошо известных способов нанесения покрытий, таких как использование частиц с многослойными полимерными оболочками, для приготовления покрытых композиций. Состав таких частиц с многослойными полимерными оболочками может варьировать от 10% среднего уровня активного хлора вплоть до 80% среднего уровня активного хлора.

В то время как изобретение было описано выше с привлечением конкретных вариантов его осуществления, очевидно, что многие изменения, модификации и вариации могут быть сделаны без выхода за пределы раскрытой здесь идеи изобретения. Соответственно этому предполагается включить все такие изменения, модификации и вариации, которые соответствуют сущности и идеологии настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к композиции для обработки воды, подвергнутой высушиванию, включающей: гипохлорит кальция, покрытый покрытием, выбранным из гидратированных галогенидных, сульфатных, фосфатных, силикатных или боратных солей щелочных и щелочно-земельных металлов, гидратированных гидроксидов щелочных и щелочно-земельных металлов и их комбинаций; где содержание активного хлора в расчете на общий вес указанной композиции, подвергнутой высушиванию, от около 20% вес. до около 80% вес., и содержание гидратной воды в расчете на общий вес композиции, подвергнутой высушиванию, от около 10,2% вес. до около 30% вес., где указанное покрытие составляет от около 1% до около 80% от общего веса композиции, подвергнутой высушиванию, и где указанная композиция, подвергнутая высушиванию, классифицируется как не принадлежащая к окислителям согласно Division-5.1 или как окислитель Класса 1 NFPA или Класса 2 NFPA. Технический результат - разработка новых композиций для обработки воды. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 табл., 4 ил.

1. Композиция для обработки воды, подвергнутая высушиванию, включающая:
гипохлорит кальция, покрытый покрытием, выбранным из группы, состоящей из гидратированных галогенидных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных сульфатных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных фосфатных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных силикатных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных боратных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов и их комбинаций;
в которой названная композиция, подвергнутая высушиванию, содержит от около 20 вес.% до около 80 вес.% активного хлора в расчете на общий вес названной композиции, подвергнутой высушиванию, и в которой названная композиция, подвергнутая высушиванию, содержит от около 10,2 вес.% до около 30 вес.% гидратной воды в расчете на общий вес композиции, подвергнутой высушиванию, и
в которой названное покрытие составляет от около 1% до около 80% от общего веса композиции, подвергнутой высушиванию, и
в которой композиция, подвергнутая высушиванию, классифицируется как непринадлежащая к окислителям согласно Division-5.1 или как окислитель Класса 1 NFPA или Класса 2 NFPA.

2. Композиция для обработки воды по п.1, в которой гипохлорит кальция содержит от около 0 вес.% до около 12 вес.% воды в расчете на общий вес гипохлорита кальция.

3. Композиция для обработки воды по п.1, в которой названный гипохлорит кальция представляет собой частицу, имеющую диаметр, варьирующий от около 40 до около 5000 мкм.

4. Композиция для обработки воды по п.3, в которой названный гипохлорит кальция представляет собой частицу, имеющую диаметр, варьирующий от около 200 до около 5000 мкм.

5. Композиция для обработки воды по п.1, в которой названное покрытие выбирается из группы, состоящей из сульфатов натрия, метабората лития, ортофосфата натрия, моногидрофосфата натрия, фосфата натрия, пирофосфата натрия, тетрабората натрия, силиката натрия, метасиликата натрия, сульфата магния и их комбинаций.

6. Композиция для обработки воды по п.1, в которой названное покрытие далее включает один или более дополнительных ингредиентов, выбранных из группы, состоящей из осветлителей воды, ингибиторов образования отложений, диспергаторов, умягчителей воды, ингибиторов коррозии, средств для борьбы с водорослями, фунгицидов, связующих средств и их комбинаций, и в которой названные дополнительные ингредиенты присутствуют в количестве, варьирующем от 0,1 до 5 вес.% в расчете на общий вес покрытой композиции.

7. Композиция для обработки воды по п.6, в которой названные дополнительные ингредиенты выбираются из группы, состоящей из сульфата меди, сульфата цинка, сульфата алюминия, цитрата натрия, бората натрия, триполифосфата натрия (STPP), гексаметафосфата натрия (SHMP), 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоина (DCDMH), 1,3-дибром-5,5-диметилгидантоина (DBDMH), 1-бром-3-хлор-5,5-диметилгидантоина (BCDMH), 1,3-дихлор-5-этил-5-метилгидантоина (DCEMH), 1,3-дибром-5-этил-5-метилгидантоина (DBEMH), 1-бром-3-хлор-5-метил-5-этилгидантоина (ВСЕМН), трихлор-, дихлор- и монохлортриазина, дихлорида натрий-дихлор-симм-триазинтриона их гидратной формы и их комбинаций.

8. Композиция для обработки воды по п.1, в которой названная композиция содержит от около 30 вес.% до около 60 вес.% активного хлора в расчете на общий вес композиции.

9. Композиция для обработки воды по п.1, в которой композиция сформована в таблетку или брикет.

10. Композиция для обработки воды по п.1, в которой покрытие представляет собой тетрагидрат сульфата магния.

11. Композиция для обработки воды, подвергнутая высушиванию, включающая:
(a) внутренний сердцевинный слой, включающий гипохлорит кальция;
(b) один или более промежуточных слоев, расположенных на внешней поверхности внутреннего сердцевинного слоя, названный промежуточный слой, включающий одну или более гидратированных или безводных неорганических солей, гидратированных или безводных органических солей, гидратированных или безводных полимерных солей, гидроксиды щелочных металлов, гидроксиды щелочноземельных металлов и их комбинации, промежуточный слой, составляющий от около 1% до около 80 вес.% от общего веса композиции, подвергнутой высушиванию; и
(c) один или более наружных слоев, расположенных на внешней поверхности промежуточного(-ных) слоя(слоев), причем наружные слои представляют собой материал, выбранный из группы, состоящей из гидратированных галогенидных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных сульфатных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных фосфатных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных силикатных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных боратных солей щелочных и щелочноземельных металлов, гидратированных гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов и их комбинаций;
указанный наружный слой составляет от около 1% до около 35 вес.% от общего веса композиции, подвергнутой высушиванию;
в которой композиция, подвергнутая высушиванию, содержит от около 20 вес.% до около 80 вес.% активного хлора в расчете на общий вес композиции, подвергнутой высушиванию;
в которой композиция, подвергнутая высушиванию, содержит от около 10,2 вес.% до около 30 вес.% гидратной воды в расчете на общий вес композиции, подвергнутой высушиванию;
и в которой композиция, подвергнутая высушиванию, классифицируется как не принадлежащая к окислителям согласно Division-5.1 или как окислитель согласно Классу 1 NFPA или Классу 2 NFPA.

12. Композиция для обработки воды по п.11, в которой гипохлорит кальция содержит от около 0 вес.% до около 12 вес.% воды в расчете на общий вес гипохлорита кальция.

13. Композиция для обработки воды по п.11, в которой гипохлорит кальция представляет собой частицу, имеющую диаметр, варьирующий от около 40 до около 5000 мкм.

14. Композиция для обработки воды по п.13, в которой гипохлорит кальция представляет собой частицу, имеющую диаметр, варьирующий от около 200 до около 5000 мкм.

15. Композиция для обработки воды по п.11, в которой один или более наружных слоев представляют собой материал, выбранный из группы, состоящей из сульфатов натрия, метабората лития, ортофосфата натрия, моногидрофосфата натрия, фосфата натрия, пирофосфата натрия, тетрабората натрия, силиката натрия, метасиликата натрия, сульфата магния и их комбинаций.

16. Композиция для обработки воды по п.11, в которой один или более наружных слоев далее включают один или более дополнительных ингредиентов, выбранных из группы, состоящей из осветлителей воды, ингибиторов образования отложений, диспергаторов, умягчителей воды, ингибиторов коррозии, средств для борьбы с водорослями, фунгицидов, связующих средств и их комбинаций, и в которой дополнительные ингредиенты присутствуют в количестве, варьирующем от 0,1 до 5 вес.% в расчете на общий вес покрытой композиции.

17. Композиция для обработки воды по п.16, в которой наружный слой далее включает одно или более дополнительных средств, выбираемых из группы, состоящей из сульфата меди, сульфата цинка, сульфата алюминия, цитрата натрия, бората натрия, триполифосфата натрия (STPP), гексаметафосфата натрия (SHMP), 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоина (DCDMH), 1,3-дибром-5,5-диметилгидантоина (DBDMH), 1-бром-3-хлор-5,5-диметилгидантоина (ВCDMH), 1,3-дихлор-5-этил-5-метилгидантоина (DCEMH), 1,3-дибром-5-этил-5-метилгидантоина (DBEMH), 1-бром-3-хлор-5-метил-5-этилгидантоина (ВСЕМН), трихлор-, дихлор- и монохлортриазина, дихлорида натрий-дихлор-симм-триазинтриона их гидратной формы и их комбинаций, и в которой дополнительные ингредиенты присутствуют в количестве, варьирующем от 0,1 до 5 вес.% в расчете на общий вес покрытой композиции.

18. Композиция для обработки воды по п.11, в которой неорганическая соль в промежуточном слое включает хлориды щелочных металлов, сульфаты щелочных металлов, фосфаты щелочных металлов, силикаты щелочных металлов, бораты щелочных металлов и их комбинации.

19. Композиция для обработки воды по п.11, в которой промежуточный слой представляет собой соль, выбранную из группы, состоящей из хлорида натрия, сульфата натрия, бората натрия, силиката натрия, гидроксида лития, гидроксида кальция и их комбинаций.

20. Композиция для обработки воды по п.11, в которой композиция содержит от около 30 вес.% до около 60 вес.% активного хлора в расчете на общий вес названной композиции.

21. Композиция для обработки воды по п.11, в которой композиция сформована в таблетку или брикет.

22. Композиция для обработки воды по п.11, в которой наружный слой представляет собой тетрагидрат сульфата магния.