PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR ANTIINCRUSTANTES PARA PROCEDIMIENTOS DE DESALINIZACIÓN.

Las incrustaciones producen reducción en el rendimiento de los procedimientos de desalinización: reducen la productividad, aumentan los costes y proporcionan agua de mala calidad. La cinética de la formación de incrustaciones cuando se introducen antiincrustantes en el sistema no es fácilmente comprensible y la predicción podría fallar con mucha frecuencia si el antiincrustante no se analiza del modo correcto. La presente invención se refiere a un procedimiento para evaluar antiincrustantes que comprende las etapas siguientes: a) preparación de un agua de mar sustituta

(SOW) con un factor de concentración entre 1 y 10; b) adición del antiincrustante a evaluar; c) medición de la turbidez con el tiempo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/ES2012/070598.

Solicitante: ACCIONA AGUA, S.A.U.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SANDIN RODRIGUEZ,Ricardo, SANROMÀ,Clara, FERRERO POLO,Enrique, MALFEITO,Jorge Juan.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de los materiales por... > G01N21/49 (en un cuerpo o en un líquido)

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para evaluar antiincrustantes para procedimientos de desalinización La invención se refiere a un procedimiento para evaluar antiincrustantes para plantas de desalinización. Por tanto, la invención pertenece al campo de los procedimientos de desalinización, en particular procedimientos de desalinización con membranas de ósmosis inversa.

ESTADO DE LA TECNICA

En operaciones de desalinización en membrana a proporciones de recuperación alta, la concentración de sulfato de calcio a menudo supera los niveles de saturación. Además, el tiempo de residencia del fluido cerca de la superficie de la membrana en la capa de polarización de la concentración es mayor que el tiempo de residencia de convección medio. Como consecuencia se produce cristalización de estas sales sobre las superficies de la membrana. Las incrustaciones producen reducción en el rendimiento de los procedimientos de desalinización: reduce la productividad, aumenta los costes y proporciona agua de mala calidad.

Se han utilizado productos químicos para el tratamiento del agua durante más de un siglo aunque cálcico fue Rosenstein en 1936 (US2038316) el primero en dejar constancia de la aplicación de productos químicos aplicados para la supresión de las incrustaciones de sulfato. La capacidad para inhibir las incrustaciones de los antiincrustantes está relacionada con la estructura química, el peso molecular, los grupos funcionales activos y el pH de la solución.

Se sabe que en soluciones supersaturadas tratadas con antiincrustantes existe un retraso significativo de la nucleación de cristales que se conoce como tiempo de inducción. La medición del tiempo de inducción es un parámetro bien establecido usado por muchos investigadores para evaluar la eficacia de los antiincrustantes. Por ejemplo, Austin (Desalination, 16 (1975) , pág. 345) investigó la precipitación del sulfato cálcico.

El proceso de precipitación se ve afectado por la presencia de otros iones frecuentes y la conductividad del agua. El agua del mar es una mezcla compleja de muchas sales, por ejemplo entre las sales de sulfato con cationes bivalentes, los sulfatos de calcio, magnesio y estroncio se encuentran en concentraciones importantes. Por tanto, la cinética de la formación de incrustaciones cuando se introducen antiincrustantes en el sistema no es fácilmente comprensible y la predicción podría fallar con mucha frecuencia si el antiincrustante no se evalúa del modo correcto.

Por todos estos motivos es necesario un procedimiento para evaluar diferentes antiincrustantes en una matriz de agua compleja que refleje la complejidad del agua marina real.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La invención se refiere a un procedimiento para evaluar diferentes antiincrustantes en una matriz de agua compleja en base al parámetro bien establecido del tiempo de inducción para evaluar su eficacia.

Las ventajas de la presente invención son:

- Este procedimiento proporciona un modo fácil y rápido para evaluar diferentes antiincrustantes antes de usarlos en la planta de ósmosis inversa,

- El análisis de los antiincrustantes a menor escala evita daños en las membranas de la planta,

- Los resultados obtenidos son más fiables que los resultados obtenidos con los procedimientos presentes en la técnica porque la matriz de agua usada refleja la complejidad del agua del mar.

En consecuencia, un primer aspecto de la presente invención es un procedimiento para analizar antiincrustantes que comprende las siguientes etapas:

a) preparación de un agua de mar sustituta (del inglés, SOW) con un factor de concentración entre 1 y 10,

b) adición del antiincrustante a evaluar,

c) medición de la turbidez con el tiempo.

Un segundo aspecto de la presente invención es un kit para analizar antiincrustantes a través del procedimiento que se ha descrito previamente, que comprende:

-NaCl,

-NaSO4,

- Una solución 1 que comprende MgCl2, CaCl2 y SrCl2,

- Una solución 2 que comprende KCl, NaHCO3, KBr, H3BO3, NaF,

- Una solución que comprende Ba (NO3) 2, Mn (NO3) 2, Cu (NO3) 2, Zn (NO3) 2, Pb (NO3) 2 y Ag (NO3) 2.

Definiciones El término “antiincrustante” comprende sustancias químicas que se añaden al agua con el fin de retrasar las incrustaciones de sales, tales como carbonato cálcico, sulfato cálcico y sulfato magnésico. Los antiincrustantes pueden ser ácidos, agentes quelantes, fosfonatos, poliacrilatos y polímeros con grupos amino. No obstante, dado que el objeto de la invención es evaluar la capacidad antiincrustante de una amplia gama de sustancias, la definición de antiincrustante también incluye sustancias químicas conocidas o desconocidas que no se han analizado todavía como antiincrustantes para membranas de ósmosis inversa.

El agua de mar sustituta (SOW) es agua que se puede usar para análisis de laboratorio en los que se requiere una solución reproducible que simula al agua de mar. El agua se ha preparado siguiendo las instrucciones de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (del inglés, ASTM) . En el contexto de la invención, el término SOW comprende agua de mar sustituta con diferentes factores de concentración, preferentemente con un factor de concentración entre 1 y 10, es decir, la proporción de diferentes sales es la misma que la sugerida por la ASTM pero con un factor de concentración de 1 a 10.

El término “turbidez” es un parámetro bien conocido en el campo de la técnica. La turbidez es la neblina o nebulosidad de un fluido causado por partículas individuales (sólidos suspendidos) que generalmente no son visibles a simple vista, similar al humo en el aire. La medición de la turbidez es una prueba clave de la calidad del agua. Se mide en unidades de turbidez nefelométrica (del inglés, NTU) . La medición para la indicar la turbidez se basa en el uso de una suspensión estándar de formazina (preparado mezclando sulfato de hidrazina y hexametilentetramina) . La turbidez medida en NTU usa procedimientos nefelométricos que dependen de pasar luz específica de una longitud de onda específica a través de la muestra. Se mide con un nefelómetro, que mide las partículas suspendidas usando un haz de luz (haz fuente) y un detector de luz en un lado (a menudo a 90 º) del haz fuente.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

Un primer aspecto de la presente invención es un procedimiento para evaluar antiincrustantes que comprende las siguientes etapas:

a) preparación de un agua de mar sustituta (SOW) con un factor de concentración entre 1 y 10,

b) adición del antiincrustante a evaluar,

c) medición de la turbidez con el tiempo.

En una primera realización del primer aspecto de la presente invención, el factor de concentración del SOW está entre 2 y 9, preferentemente entre 5 y 8. Los mejores resultados se han obtenido cuando el factor de concentración es 7. El factor de concentración se ha escogido tras un estudio del tiempo de inducción con un factor de concentración variable de cloruro sódico. El factor de concentración 7 proporciona tiempos de inducción en el intervalo de 2-7 minutos, que es una escala razonable para el objeto de la invención. La expresión “tiempo de inducción” comprende el retraso en la nucleación del cristal alcanzado mediante la adición de un antiincrustante.

En otra realización del primer aspecto de la presente invención, la preparación del SOW comprende una etapa (a1) de disolución de NaCl y Na2SO4. Esta disolución puede tener lugar de forma simultánea o por separado al mismo volumen de agua. Dado que la concentración de cationes y aniones tiene que controlarse considerablemente, el agua... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para analizar antiincrustantes que comprende las etapas siguientes: a) preparación de un agua de mar sustituta (SOW) con un factor de concentración entre 1 y 10, b) adición del antiincrustante a evaluar, c) medición de la turbidez con el tiempo.

2. El procedimiento según la reivindicación anterior, donde el factor de concentración del SOW está entre 2 y 9, preferentemente entre 5 y 8.

3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la preparación del SOW comprende una etapa (a1) de disolución de NaCl y Na2SO4.

4. El procedimiento según la reivindicación anterior, donde la concentración de NaCl en el SOW está entre 150 y 180 g/l, preferentemente entre 165 y 175 g/l.

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4, donde la concentración de Na2SO4 en el SOW está entre 20 y 35 g/l, preferentemente entre 25 y 30 g/l.

6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, donde la preparación del SOW comprende también una etapa (a2) tras la etapa (a1) de adición a la solución de los cationes Mg2+, Ca2+ y Sr2+.

7. El procedimiento según la reivindicación anterior, donde la adición de los cationes Mg2+, Ca2+ y Sr2+ se lleva a cabo añadiendo una solución de compuestos solubles de dichos cationes, preferentemente MgCl2, CaCl2 y SrCl2.

8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, donde la concentración de Mg2+ en el SOW está entre 30 y 45 g/l, preferentemente entre 35 y 40 g/l.

9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, donde la concentración de Ca2+ en el SOW está entre 5 y 15 g/l, preferentemente entre 7 y 10 g/l.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, donde la concentración de Sr2+ en el SOW está entre 0, 1 y 0, 25 g/l, preferentemente entre 0, 15 y 0, 20 g/l.

11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, donde la preparación del SOW comprende también una etapa (a3) tras la etapa (a2) de adición a la solución obtenida tras la etapa (a2) de KCl, KBr, NaF, NaHCO3, H3BO3 o mezclas de los mismos, preferentemente de KCl, KBr, NaF, NaHCO3 y H3BO3 .

12. El procedimiento según la reivindicación precedente, donde la etapa (a3) se lleva a cabo añadiendo una solución que comprende KCl, KBr, NaF, NaHCO3, H3BO3 o mezclas de los mismos, preferentemente que comprende KCl, KBr, NaF, NaHCO3 y H3BO3.

13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, donde la concentración de KCl en el SOW está entre 3 y 7 g/l, preferentemente entre 4 y 5 g/l.

14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, donde la concentración de KBr en el SOW está entre 0, 25 y 2 g/l, preferentemente entre 0, 5 y 1 g/l.

15. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 11 a 14, en el que la concentración de NaF en el SOW está entre 0, 005 y 0, 1 g/l, preferentemente entre 0, 015 y 0, 03 g/l.

16. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en el que la concentración de NaHCO3 en la solución obtenida tras la etapa (a3) está entre 0, 5 y 3 g/l, preferentemente entre 1 y 2 g/l.

17. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, donde la concentración de H3BO3 en el SOW está entre 0, 05 y 0, 4 g/l, preferentemente entre 0, 1 y 0, 25 g/l.

18. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, donde la preparación del SOW comprende también una etapa (a4) tras la etapa (a3) de la adición de al menos un compuesto de nitrato, preferentemente de un compuesto de nitrato bivalente.

19. El procedimiento según la reivindicación precedente, donde el compuesto de nitrato bivalente es nitrato de bario, nitrato de manganeso, nitrato de cobre, nitrato de cinc, nitrato de plomo, nitrato de plata o mezclas de los mismos, preferentemente nitrato de bario, nitrato de manganeso, nitrato de cobre, nitrato de cinc, nitrato de plomo y nitrato de plata.

20. El procedimiento según la reivindicación precedente, donde la concentración de nitrato de bario en el SOW está entre 3x10-4 y 9x10-4 g/l, preferentemente entre 5x10-4 y 8x10-4 g/l.

21. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 20, donde la concentración de nitrato de manganeso en el SOW está entre 1x10-4 y 4x10-4 g/l, preferentemente entre 2x10-4 y 3x10-4 g/l.

22. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, donde la concentración de nitrato de cobre en el SOW está entre -1x10-4 y 4x10-4 g/l, preferentemente entre 2x10-4 y 3x10-4 g/l.

23.El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, donde la concentración de nitrato de cinc en el SOW está entre 3x10-5 y 8x10-5 g/l, preferentemente entre 5x10-5 y 7x10-5 g/l.

24. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23, donde la concentración de nitrato de plomo en el SOW está entre 1x10-5 y 7x10-5 g/l, preferentemente entre 3x10-5 y 5x10-5 g/l.

25. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 24, donde la concentración de nitrato de plata en el SOW está entre 1x10-6 y 6x10-6 g/l, preferentemente entre 3x10-6 y 5x10-6 g/l.

26.El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 25, donde la etapa (b) de adición del antiincrustante a evaluar se añade entre las etapas (a1) y (a2) .

27. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el antiincrustante se añade en una cantidad de 5 y 10.000 ppm, preferentemente entre 10 y 5.000 ppm.

28. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el tiempo se mide hasta que la turbidez alcanza de 2 a 5 NTU, preferentemente 3.

29. Un kit para evaluar antiincrustantes a través del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende

-NaCl,

-NaSO4,

- Una solución 1 que comprende MgCl2, CaCl2 y SrCl2,

- Una solución 2 que comprende KCl, NaHCO3, KBr, H3BO3, NaF,

- Una solución que comprende Ba (NO3) 2, Mn (NO3) 2, Cu (NO3) 2, Zn (NO3) 2, Pb (NO3) 2 y Ag (NO3) 2.

FIG. 1 FIG. 2