PROCEDIMIENTO DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DE EFLUENTES TEXTILES POR TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS.

Procedimiento de tratamiento y reutilización de efluentes textiles por técnicas electroquímicas,

donde se recoge el baño residual de tintura en una célula electroquímica (1), y se llevan a cabo las siguientes etapas:

(a) tratamiento del baño residual en la célula electroquímica (1),

(b) irradiación con luz ultravioleta (7),

(c) reutilización del agua decolorada y del electrolito que ésta contiene en un nuevo proceso de tintura,

donde antes de la etapa (a) o después de la etapa (b) del procedimiento se realiza un ajuste a pH menor que 5, mediante adición de HCl o H2SO4 en función del electrolito de tintura, mientras que entre la etapa (b) y la (c) del procedimiento, después del ajuste del pH, se realiza una etapa intermedia de reconstitución del baño de tintura para su reutilización posterior en un nuevo proceso de tintura.

Procedimiento de tratamiento y reutilización de efluentes textiles por técnicas electroquímicas.

Objeto de la invención La presente invención trata de un procedimiento de tratamiento y reutilización de efluentes textiles por técnicas electroquímicas, donde en primer lugar se almacenan los efluentes en una célula electroquímica, y se produce la decoloración, se irradian preferentemente con luz ultravioleta, y a través de una reconstitución del baño residual se eliminan los compuestos oxidantes residuales, siendo finalmente reutilizada el agua tratada en un nuevo proceso de tintura. Se consigue de este modo ahorrar un 60-70% del agua y del electrolito de tintura, y alcanzar una intensidad de las tinturas igual a la obtenida con agua de red y superior a la obtenida por otros procedimientos existentes.

Antecedentes de la invención Las actuales demandas industriales de aguas naturales dan lugar a una escasez cada vez mayor de recursos hídricos, los cuales están cada vez más contaminados, lo que conlleva a la necesidad del control y disminución del consumo de agua.

En el ámbito que nos ocupa, la industria textil es uno de los grandes consumidores de estos recursos hídricos, principalmente en tinturas, lavados y enjuagues. Además, tiene un gran consumo de sales, como cloruro sódico o sulfato sódico, que se emplean como electrolitos de tintura, lo cual causa problemas en los vertidos debido a su alta salinidad. Como consecuencia, muchas empresas se están planteando la posibilidad de reciclar el agua evacuada en los procesos de tintura, con elevado contenido de sales. Por ello resulta muy beneficioso reutilizar los efluentes de tintura que contienen estas sales en un nuevo proceso para disminuir tanto el consumo de reactivos como la contaminación de los vertidos. Sin embargo, estos efluentes se encuentran coloreados, por lo que deben someterse a un proceso de decoloración antes de utilizarse de nuevo en el proceso. Además, la mayoría de colorantes, aunque no son tóxicos, su presencia en el medio acuático impide que parte de la luz solar llegue al fondo del mismo, poniendo en peligro la subsistencia de especies animales y vegetales de la zona. E incluso provoca un desagradable efecto visual en los ríos.

Se conocen diferentes métodos de decoloración de las aguas residuales de tinturas, como floculacióncoagulación, adsorción con carbón activo, ozonización, tecnología de membrana, adsorbentes biológicos, etc. Uno de los procesos aplicados en los últimos años con grandes resultados es la decoloración electroquímica. El tratamiento se lleva a cabo en células electroquímicas y se basa en provocar reacciones químicas de oxidación y de reducción en la disolución a tratar hasta obtener su decoloración. Resulta mucho más ventajoso económicamente cuando los efluentes contienen cloruros, ya que las especies químicas obtenidas por oxidación del cloruro producen después una oxidación indirecta del colorante.

La patente US 3915820, por ejemplo, muestra un proceso de purificación de aguas residuales por electrolisis en dos etapas, una de electrolisis de las aguas residuales a un pH inferior a 7 por inmersión de un ánodo de hierro y cátodo de aluminio o cátodo base de aluminio en las aguas residuales para la purificación y la aplicación de un voltaje de CC a los electrodos, y una segunda etapa de electrolisis a un pH superior a 7 por inmersión de un ánodo de hierro y un cátodo de carbono en las aguas residuales.

También se conoce la patente US 20030201159, que trata de un proceso para el tratamiento de aguas coloreadas, a través de electrolisis de una solución acuosa de un electrolito bajo radiación ultravioleta, para decolorarla con una baja cromaticidad.

La patente ES 2238933, del mismo titular que la presente solicitud, describe un proceso de tratamiento y reutilización de efluentes textiles mediante la decoloración por técnicas electroquímicas, la posterior irradiación opcional con luz ultravioleta y la reutilización del agua decolorada y del electrolito y otros auxiliares que ésta contiene en nuevos procesos de tintura. Este procedimiento, sin embargo, proporciona una intensidad baja de las tinturas, ya que debe añadirse del orden de un 20-50% de colorante adicional para obtener una intensidad similar a las tinturas con agua de red. Esto es debido a que el agua a reutilizar contiene determinados compuestos que deberían eliminarse antes de empezar un nuevo proceso.

Descripción de la invención La invención que se propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta. Se trata de un procedimiento de tratamiento de tinturas y reutilización de efluentes textiles por técnicas electroquímicas, que comprende las etapas comunes al proceso anteriormente descrito y conocido en la patente ES 2238933, que consisten en:

- Decoloración de los efluentes empleando técnicas electroquímicas para destruir total o parcialmente los colorantes residuales que contienen.

- Almacenamiento en un depósito o tanque donde se irradian con luz ultravioleta para aumentar su velocidad de decoloración.

- Reutilización del agua decolorada y del electrolito que ésta contiene en un nuevo proceso de tintura.

Como se ha comentado, el proceso no consigue la intensidad de tinturas deseada, ya que no se han eliminado los compuestos residuales interferentes. Por tanto, en la invención que aquí se propone pretende introducir una etapa de recomposición del baño de tintura, en el que se determinan los oxidantes residuales, principalmente cloro e hipoclorito, para poderlos eliminar con un reactivo reductor antes de la tintura.

En la etapa de decoloración de los efluentes, dicha decoloración se lleva a cabo mediante el empleo de una célula electrolítica en batch capaz de degradar los colorantes. Se fija la intensidad de la corriente eléctrica en función de los colorantes empleados en el proceso y de la materia orgánica que contenga el efluente, de forma que al finalizar esta etapa se aprecie a simple vista una elevada decoloración del agua residual.

Así, en la segunda etapa del procedimiento, se irradia con luz ultravioleta que actúa como catalizador para acelerar la decoloración de los efluentes parcialmente decolorados por el tratamiento electroquímico en el tanque o depósito, donde ha tenido lugar el tratamiento electroquímico. Aunque la decoloración puede llevarse a cabo únicamente con el tratamiento electroquímico, se ha comprobado que la aplicación de la luz ultravioleta aumenta en gran medida la decoloración y destruye los compuestos halogenados formados durante el tratamiento.

De este modo, estas dos etapas se encuentran unificadas en un mismo depósito, que forma parte de la célula electroquímica, y opera de forma discontinua, en batch.

Antes de la reutilización del agua decolorada y del electrolito que ésta contiene, se va a realizar la etapa de reconstitución del baño de tintura, con el objeto de conseguir una intensidad de las tinturas similar obtenida en agua de red, así como eliminar los compuestos interferentes de dichas aguas residuales. Para ello se requiere la determinación de oxidantes residuales, como cloro e hipoclorito, siendo eliminados con un reactivo reductor adecuado antes de la posterior tintura.

Para la reconstitución del baño se procede del siguiente modo:

- Se ajusta el pH adicionando HCl o H2SO4, según el electrolito de tintura que contenga el baño hasta llegar a un pH inferior a 5.

- Medición del cloro total disuelto y adición de reactivo reductor para eliminarlo.

- Determinación y valoración de la concentración de cloruros.

- Se reajusta la cantidad de colorante, electrolito, álcali y agua perdida en el proceso de tintura, siguiendo el orden establecido en el método de tintura habitual.

En el caso de que el efluente a reutilizar contenga Na2CO3 como álcali, la reconstitución del baño se llevará a cabo siguiendo uno de los dos métodos que se describen a continuación:

(a) la etapa de reconstitución se dividirá en dos subetapas: la acidificación a pH inferior a 5 antes del tratamiento electroquímico, y la eliminación de compuestos oxidantes después del tratamiento electroquímico y después de aplicar la luz ultravioleta.

(b) La acidificación hasta pH 3 después del tratamiento electroquímico y la radiación ultravioleta, y eliminación del exceso de CO2 con una corriente de vapor o corriente de aire.

Una vez preparado de nuevo el baño, se procede a realizar una nueva tintura, es decir, la reutilización en las condiciones fijadas. Se reutiliza aproximadamente el 70% del agua limpia y el 60-70% de electrolito. El resto de elementos, álcali y colorantes,...

1. Procedimiento de tratamiento y reutilización de efluentes textiles por técnicas electroquímicas, donde se recoge el baño residual de tintura en una célula electroquímica (1) , y se llevan a cabo las siguientes etapas: 5 (a) tratamiento del baño residual en la célula electroquímica (1) ,

(b) irradiación con luz ultravioleta (7) ,

(c) reutilización del agua decolorada y del electrolito que ésta contiene en un nuevo proceso de tintura, caracterizado porque antes de la etapa (a) o después de la etapa (b) del procedimiento se realiza un ajuste a pH menor que 5, mediante adición de HCl o H2SO4 en función del electrolito de tintura, mientras que entre la etapa (b) y

la (c) del procedimiento, después del ajuste del pH, se realiza una etapa intermedia de reconstitución del baño de tintura para su reutilización posterior en un nuevo proceso de tintura.

2. Procedimiento de tratamiento y reutilización de efluentes textiles por técnicas electroquímicas, según reivindicación 1, caracterizado porque para la reconstitución del baño de tintura se determina el cloro total disuelto y se añade un reactivo reductor para su eliminación, así como se determina la concentración de cloruros o sulfatos, en función del electrolito de tintura, añadiendo finalmente el 100% de colorantes y álcali iniciales, requeridos según el método de tintura, así como el agua y electrolito que falta reponer para el nuevo proceso de tintura.

3. Procedimiento de tratamiento y reutilización de efluentes textiles por técnicas electroquímicas, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque antes de la reutilización del agua en el nuevo proceso, cuando el agua a reutilizar contenga Na2CO3 como álcali, se acidifica hasta pH 3 y se elimina el exceso de CO2 con una corriente de vapor o corriente de aire.

FIG. 1

OFlClNA ESPANOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPANA

lNFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNlCA

51 Int. Cl. : C02F1/46 (2006.01)

N.° solicitud: 201131159 22 Fecha de presentación de la solicitud: 07.07.2011 32 Fecha de prioridad:

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

Y ES 2238933 A1 (UNlVERSlTAT POLlTECNlCA DE CATALUNYA) 01.09.2005, 1-3

resumen; columna 3, line.

21. columna 4, linea 37; reivindicaciones 1, 2, 5.

Y GUTlERREZ M.C. et al. Reciclado de aguas residuales textiles decoloradas con tecnicas 1-3

electroquimicas, Boletin lntexter (U.P.C.) 2001, n° 120, pagina.

3. 35, ver pagina 33, punto 3.2.

A LESHEM E. et al. Textile wastewater recycling by electrochemical oxidation, American Chemical 1-3

Society, vol. 42, n° 2, pagina.

49. 500 (2002) .

Categoria de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoria A: refleja el estado de la tecnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado despues de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones n°:

Fecha de realización del informe 27.09.2012 Examinador M. Ojanguren Fernandez Página 1/4

lNFORME DEL ESTADO DE LA TºCNlCA

N° de solicitud: 201131159

Documentación minima buscada (sistema de clasificación seguido de los simbolos de clasificación) C02F Bases de datos electrónicas consultadas durante la bºsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, terminos de

bºsqueda utilizados) lNVENES, EPODOC, ºPl, CAS

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OPINIÓN ESCRITA

N° de solicitud: 201131159

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 27.09.2012

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones 1-3 Reivindicaciones SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y tecnico de la solicitud (Articulo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

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OPINIÓN ESCRITA

N° de solicitud: 201131159

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionanlos documentos pertenecientes al estado de la tecnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01 ES 2238933 A1 (UNlVERSlTAT POLlTECNlCA DE CATALUNYA) 01.09.2005

D02 GUTlERREZ M.C. et al. Reciclado de a guas residuales textiles decoloradas con tecnicas electroquimicas, Boletin lntexter (U.P.C.) 2001, n° 120, pagina.

3. 35, ver pagina 33, punto 3.2.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración El objeto de la presente solicitud es un procedimiento de eliminación de colorantes de efluentes textiles ysu posterior reutilización en u n nuevo procedimiento de t intado que co mprende una pr imera e tapa de t ratamiento e n u na ce lula electroquimica, una segunda etapa de radiación con luz ultravioleta y una tercera etapa de reconstitución del bano de tintado en la que en primer lugar se determina la concentración de cloro total disuelto anadiendose a continuación un agente reductor para su eliminación y posteriormente se reponen los alcalis y colorantes necesarios asi como el electrolito y agua que hagan falta para un nuevo proceso de tintura. El documento D1, considerado el mas cercano del estado de la tecnica, divulga un procedimiento para el tratamiento y reutilización d e ef luentes textiles que c omprende una pr imera et apa d e t ratamiento d el ef luente en una ce lula electroquimica, una segunda etapa opcional de radiación con luz ultravioleta y una tercera etapa de reconstitución del bano de t intado q ue co nsiste en una n eutralización si f uera nece saria, ad ición de a gua ( previa d eterminación d el volumen residual) , adición de cloruros y sulfatos ( previa valoración de la concentración existente en el efluente decolorado) y por

ºltimo la adición de nuevos colorantes. La ºnica diferencia que existe entre el procedimiento objeto de la invención y el del documento D1 es el paso de determinación del cloro total disuelto y su posterior eliminación por medio de un agente reductor. El ºnico efecto tecnico que deriva de esta diferencia es la obtención de un bano de tintura reconstituidoen el que se han eliminado compuestos oxidantes residuales que pueden interferir con los nuevos colorantes a anadir. Por tanto, el problema tecnico subyacente es la provisión de un nuevo bano de tintado reconstituido sin compuestos oxidantes residuales y con una mejor capacidad de tinción. Sin embargo, la solución a este pr oblema ya s e r ecoge en e l d ocumento D2, que divulga u n procedimiento p ara l a eliminación de colorantes de efluentes textiles por medio de tecnicas electroquimicas y su posterior reconstitución mediante la eliminación del cloro activo disuelto (previa determinación de su concentración por el metodo yodometrico) por reducción con sulfito s6dico. Seria por tanto obvio para un experto en la materia utilizar la solución recogida en el D2 para la obtención de un bano reconstituido libre de cloro residual y con mayor capacidad de tinción si el ejercicio de actividad inventiva. Por tanto las reivindicaciones 1 y 2 de la presente solicitud no tienen actividad inventiva. (Art. 8.1. LP) En cuanto al objeto de la reivindicación dependiente 3, relativa a una etapa adicional de eliminación de carbonato s6dico, tampoco es posible reconocerle actividad inventiva dado que es ampliamente conocida en el estado de la tecnica la descomposición por acidificación del medio de carbonato produciendose di6xido de carbono y agua. (Art. 8.1. LP)

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