Procedimiento de osmosis inversa para el procesamiento de agua de lavado que contiene cationes metálicos polivalentes.

Procedimiento para el procesamiento de agua de lavado de la limpieza de componentes tratados químicamente en húmedo

, que presentan superficies metálicas al menos parcialmente, que contiene cationes metálicos polivalentes Mei, en el que al menos una parte del agua de lavado A0 pasa a través de una etapa de filtración de flujo cruzado F1 o en cascada un número n de etapas de filtración de flujo cruzado F1...n, en el que cada etapa de filtración Fn se alimenta con el material permeado An-1 de la etapa de filtración previa Fn-1 y al menos existe una etapa de filtración que representa una etapa de osmosis inversa, en el que el material permeado de la primera etapa de osmosis inversa no pasa a través de ninguna otra etapa de un tipo de filtración de flujo cruzado distinto de la osmosis inversa, caracterizado por que la parte del agua de lavado A0 o el agua de lavado A1...n-m que cae en cascada desde allí hasta esta primera de m etapas de osmosis inversa se mezcla con una cantidad de compuestos orgánicos formadores de quelato solubles en agua, que presentan al menos un grupo fosfonato, tal que la proporción molar de grupos fosfonatos con respecto a cationes metálicos polivalentes ΣMei en el material retenido de la primera osmosis inversa es mayor de 1:1, sin embargo no mayor de 3:1.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10156899.

Solicitante: HENKEL AG & CO. KGAA.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HENKELSTRASSE 67 40589 DUSSELDORF ALEMANIA.

Inventor/es: MANDERSCHEID, KARL, BROUWER, JAN-WILLEM, KRÖMER,Jens, DIETZ,STEFAN, EPPLER,HANS-BERNHARD, IRMSCHER,UDO, SCHEFFLER,OLAF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > C02F9/00 (Tratamiento en varias etapas del agua, agua residual o de alcantarilla)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/68 (por adición de sustancias específicas, para mejorar el agua potable, p. ej. por adición de elementos en estado de trazas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/44 (por diálisis, ósmosis u ósmosis inversa)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Naturaleza del contaminante > C02F101/30 (Compuestos orgánicos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimiento de separación que utilizan membranas... > B01D61/04 (Pretratamiento de la corriente de alimentación)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimiento de separación que utilizan membranas... > B01D61/02 (Osmosis inversa; Hiperfiltración)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Naturaleza del contaminante > C02F101/20 (Metales pesados o sus compuestos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Naturaleza del agua, el agua residual, las aguas... > C02F103/16 (procedente de procesos metalúrgicos, i. e. de la producción, refinado o tratamiento de metales, p. ej. residuos galvánicos)

PDF original: ES-2529588_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de osmosis inversa para el procesamiento de agua de lavado que contiene cationes metálicos polivalentes

La presente invención se refiere a un procedimiento para el procesamiento de agua de lavado de la limpieza de componentes tratados químicamente en húmedo, que presentan superficies metálicas al menos parcialmente, que contiene cationes metálicos polivalentes Me¡, en el que al menos una parte del agua de lavado Ao pasa a través de una etapa de filtración de flujo cruzado Fi o en cascada un número n de etapas de filtración de flujo cruzado Fi...n, en el que cada etapa de filtración Fn se alimenta con el material permeado An.i de la etapa de filtración previa Fn-i, y como etapa de filtración de flujo cruzado existe al menos una etapa de osmosis inversa, por medio de la adición al menos de un compuesto orgánico formador de quelato soluble en agua que presenta al menos un grupo fosfonato, de modo que no tiene lugar un bloqueo de la membrana de osmosis inversa, sin embargo al mismo tiempo no se ve influida negativamente la propiedad de separación de la misma, realizándose la dosificación del compuesto formador de quelato de manera controlada y dependiendo de la concentración de los cationes metálicos polivalentes Me¡.

El procesamiento de agua de lavado para la limpieza de componentes tratados químicamente en húmedo es un procedimiento integrado en un proceso total, que tiene como objetivo siempre la facilitación de agua de lavado, o sea el ahorro de agua fresca, y en el caso particular también la facilitación de componentes activos a la etapa de tratamiento químico en húmedo, de modo que se realiza un funcionamiento del proceso total económico y que respete a ser posible los recursos.

Especialmente en la fabricación de carrocerías de la industria automovilística o el pretratamiento de productos semiacabados en la industria suministradora se trata y se limpia a este respecto, se trata previamente de manera protectora frente a la corrosión o se laca entretanto una pluralidad de materiales metálicos. Esto se realiza en la mayoría de los casos en etapas individuales sucesivas, que a su vez en la mayoría de los casos están desacopladas una de otra mediante una etapa de lavado. Entre los materiales metálicos usuales se encuentran además de hierro y cinc también componentes de aluminio o magnesio. El tratamiento químico en húmedo de estos componentes causa que los metales contenidos en los materiales se disuelvan como cationes polivalentes y a partir de la etapa de tratamiento accedan al agua de lavado a través de la película húmeda que se adhiere sobre el componente y a través de las denominadas partes separadas. Los cationes metálicos polivalentes pueden estar contenidos también ya en la propia etapa de tratamiento como componentes activos, por ejemplo en baños de tri-cationes en la fosfataclón que contienen iones cinc, manganeso y níquel.

En el procesamiento de agua de lavado del tratamiento químico en húmedo de componentes con superficies metálicas se aplica por tanto separar además de las impurezas habituales tales como tensioactivos, aceites, grasas y sólidos dispersados también cationes metálicos polivalentes a ser posible de manera cuantitativa del agua de lavado para poder reallmentar la proporción del agua de lavado libre de estos iones de nuevo al baño de lavado para la limpieza de las superficies. Al mismo tiempo, la proporción de cationes metálicos polivalentes debía contener estos componentes activos de la etapa de tratamiento con tal que puedan reconducirse a ser posible de nuevo para el tratamiento de los componentes.

En el estado de la técnica se conocen distintas técnicas de filtración que permiten principalmente un modo de procedimiento de ese tipo. Mientras que puede separarse del agua de lavado cuantitativamente una parte predominante de los sólidos suspendidos mediante técnicas convencionales de filtración, da buen resultado el procesamiento posterior habitualmente con ayuda de técnicas de filtración de flujo cruzado que permiten una separación dependiente del tamaño y peso molecular de partes constituyentes disueltas y dispersadas del agua de lavado. Así pueden retenerse con la ultrafiltración ya tensioactivos, aceites, grasas y sólidos dispersos con pesos moleculares superiores a 10 kD y tamaños de partícula superiores a 0,01 pm en el material retenido. Con un procesamiento posterior del material permeado de la ultrafiltración por medio de osmosis inversa es posible finalmente la separación y concentración de los cationes metálicos polivalentes y con ello también la recuperación del agua de lavado. Sin embargo existe el problema técnico de que mediante la concentración de los cationes metálicos en el material retenido de la osmosis inversa puede producirse un bloqueo de la membrana de osmosis inversa, cuando se sobrepasan los productos de solubilidad de correspondientes sales metálicas. La concentración en el circuito de material retenido de la osmosis inversa es directamente proporcional al cociente del caudal inicial en la etapa de osmosis inversa y la diferencia del caudal inicial y el caudal del material permeado y se realiza habitualmente con un factor 4-10.

El documento EP 1424311 da a conocer un tratamiento de osmosis inversa de múltiples etapas, por ejemplo para la desalinización de agua de mar, en el que puede mantenerse un rendimiento continuo de la membrana de osmosis inversa a base de poliamidas aromáticas mediante la formación de complejos de iones hierro y manganeso con agentes formadores de quelato, sin que se produzca una degradación de la membrana. Sin embargo, el documento EP 1424311 enseña que básicamente no está limitada la adición del agente formador de quelato. Sin embargo en la práctica se muestra que las propiedades de separación de la membrana de osmosis inversa están sujetas claramente a oscilaciones, en particular cuando con dosificación constante del agente formador de quelato varía con el tiempo el flujo de sustancia de cationes polivalentes en el material retenido de la osmosis inversa. La composición

del agua de lavado que va a procesarse varía en el tratamiento de componentes metálicos sin embargo en la mayoría de los casos en igual medida que la composición de los componentes que van a tratarse o las proporciones de superficie de los distintos elementos metálicos de los componentes que van a tratarse, de modo que la enseñanza del documento EP 1424311 debe perfeccionarse.

El documento WO 2006/128730 A1 da a conocer un procedimiento para el procesamiento de aguas residuales industriales que contienen cationes metálicos polivalentes, pasando una parte del agua residual en cascada a través de dos etapas de osmosis inversa y la osmosis Inversa que se encuentra en cascada se alimenta con el material permeado de la osmosis inversa previa. Al agua Industrial se añaden en este procedimiento los denominados Inhibidores de escala, pudiéndose realizar de manera eficaz la dosificación a base de análisis químicos del material retenido.

El objetivo de la presente invención consiste según esto en perfeccionar el procedimiento existente para el procesamiento de agua de lavado de la limpieza de superficies metálicas tratadas previamente por medio de técnicas de filtración de flujo cruzado, en el que tanto debe impedirse en gran parte el bloqueo de la membrana de las etapas de filtración mediante sales metálicas concentradas en el material retenido como debe garantizarse un rendimiento de separación constante de la membrana de osmosis inversa con composiciones oscilantes del agua de lavado, de modo que se permita un funcionamiento económico de las instalaciones existentes para el procesamiento de agua de lavado, que comprende la recuperación eficaz del agua de lavado y componentes activos para el pretratamlento.

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Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el procesamiento de agua de lavado de la limpieza de componentes tratados químicamente en húmedo, que presentan superficies metálicas al menos parcialmente, que contiene cationes metálicos polivalentes Me¡, en el que al menos una parte del agua de lavado Ao pasa a través de una etapa de filtración de flujo cruzado Fi o en cascada un número n de etapas de filtración de flujo cruzado Fi...n, en el que cada etapa de filtración Fn se alimenta con el material permeado An.i de la etapa de filtración previa Fn-i y al menos existe una etapa de filtración que representa una etapa de osmosis inversa, en el que el material permeado de la primera etapa de osmosis inversa no pasa a través de ninguna otra etapa de un tipo de filtración de flujo cruzado distinto de la osmosis inversa, caracterizado por que la parte del agua de lavado Ao o el agua de lavado Ai...n.m que cae en cascada desde allí hasta esta primera de m etapas de osmosis inversa se mezcla con una cantidad de compuestos orgánicos formadores de quelato solubles en agua, que presentan al menos un grupo fosfonato, tal que la proporción molar de grupos fosfonatos con respecto a cationes metálicos polivalentes IMe¡ en el material retenido de la primera osmosis inversa es mayor de 1:1, sin embargo no mayor de 3:1.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en la parte del agua de lavado A0 o en el agua de lavado Ai...n.m que cae en cascada desde allí hasta la primera de m etapas de osmosis inversa sólo está contenida una cantidad de compuestos orgánicos formadores de quelato tal que la conductividad específica del material permeado de una primera etapa de osmosis inversa no sobrepasa el valor de 500 pS/cm.

3. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la parte del agua de lavado Ao o el agua de lavado Ai...n.m que cae en cascada desde allí hasta la primera de m etapas de osmosis inversa se mezcla con una cantidad de compuestos orgánicos formadores de quelato solubles en agua tal que el producto de solubilidad respectivamente más bajo de todas las sales MemXn posibles en el material retenido de la osmosis inversa de un catión metálico polivalente Me¡ es respectivamente mayor que el correspondiente producto iónico de la respectiva concentración de anión X con la concentración del respectivo catión metálico polivalente Me¡ en el material retenido de la osmosis inversa, reducida por la concentración de los grupos fosfonato del compuesto orgánico formador de quelato soluble en agua, ponderada con respecto a la proporción de los cationes metálicos Me¡ en el contenido total de los cationes metálicos polivalentes IMe¡.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la parte del agua de lavado Ao o el agua de lavado Ai...n-m que cae en cascada desde allí hasta la primera de m etapas de osmosis inversa se mezcla con una cantidad de compuestos orgánicos formadores de quelato tal que la proporción molar de grupos fosfonato con respecto a cationes metálicos polivalentes IMe¡ en el material retenido de la primera osmosis inversa es mayor de 1:1.

5. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los compuestos orgánicos formadores de quelato se seleccionan de ácido 1-hidroxietiliden-1,1-difosfónico (HEDP), ácido dietilentriaminpenta(metilenfosfónico) (DTPMP) y/o ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico (PBMAM) así como sus sales alcalinas o de amonio.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que los compuestos orgánicos formadores de quelato adlcionalmente se seleccionan de compuestos de amina que corresponden a la fórmula estructural general

(A):

en la que n es al menos 1, sin embargo no mayor de 8 y preferentemente 3 y los sustituyentes X independientemente entre sí se seleccionan de átomos de hidrógeno, cationes de metales alcalinos, iones amonio, compuestos de amonio cuaternario o restos alifáticos con no más de 4 átomos de C, preferentemente de átomos de hidrógeno y cationes de metales alcalinos.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la membrana de la primera etapa de osmosis inversa está fabricada de poliamidas.

8. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el paso en cascada de la parte del agua de lavado Ao en un número n de etapas de filtración de flujo cruzado Fi...n existe al

menos una etapa de ultrafiltración, realizándose cada ultrafiltración en la cascada antes de la primera osmosis inversa.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que se usa al menos una etapa de 5 ultrafiltración con un límite de exclusión inferior a 100 kD, preferentemente inferior a 40 kD.

10. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material permeado del agua de lavado de la última etapa de osmosis inversa se realimenta directamente al agua de lavado para la limpieza de los componentes tratados químicamente en húmedo.

11. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material retenido de la primera etapa de osmosis inversa se reconduce a la etapa de tratamiento químico en húmedo.