Un dispositivo para la síntesis de ferrato que comprende al menos un recipiente con capacidad para contener materiales de partida;

una unidad de medición capaz de medir una cantidad de dichos materiales de partida; un mezclador capaz de mezclar materiales de partida;

una cámara de reacción;

una unidad de control de temperatura conectada a dicha cámara de reacción a través de una válvula, en el que dicho ferrato fluye a través de dicha unidad de control de temperatura cuando dicha válvula está abierta, pero dicho ferrato no fluye a través de dicha unidad de control de temperatura cuando dicha válvula está cerrada; y

un drenaje;

en el que, dicho drenaje está situado en un sitio proximal al sitio de uso de dicho ferrato

Aparato para sintetizar un oxidante.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aparato para la preparación de una solución anti-oxidante. Más concretamente, la presente invención se refiere a un aparato para la síntesis de ferrato.

Descripción de la técnica afín

El ferrato es un oxidante fuerte que puede reaccionar con una variedad de agentes y sustratos reductores inorgánicos u orgánicos (R. L. Bartzatt, J. Carr, Trans. Met. Chem., Vol. 11 (11), páginas. 414-416 (1986); T. J. Audette, J. Quail, y P. Smith, J. Tetr. Lett., Vol. 2, páginas 279-282 (1971); D. Darling, V. Kumari, y J. BeMiller, J. Tetr. Lett., Vol. 40, página 4143 (1972); y R. K. Murmann y H. J. Goff, J. Am. Chem. Soc., Vol. 93, página 6058-6065 (1971)). El ferrato puede actuar como oxidante selectivo para estudios orgánicos sintéticos y es capaz de oxidar/eliminar una variedad de compuestos orgánicos e inorgánicos y de destruir muchos contaminantes en medios acuosos y no acuosos.

El ferrato es de interés especial para el tratamiento de agua porque ofrece un mecanismo adecuado para la autoeliminación de ferrato de la solución. En todas las reacciones de oxidación, el producto de hierro final es el ion férrico no tóxico que forma oligómeros de hidróxido. Finalmente, se produce floculación y sedimentación que eliminan la materia en partículas suspendida.

Por lo tanto, el uso del ferrato puede constituir una alternativa segura, conveniente, versátil y económica a los procedimientos actuales de tratamiento de agua, aguas residuales y lodo. A este respecto, el ferrato es un oxidante respetuoso con el medio ambiente que representa un sustituto viable de otros oxidantes, especialmente cromatos y cloro, que son medio ambientalmente preocupantes. El óxido férrico, conocido típicamente como herrumbre, es el producto de hierro de reducción del ferrato. Por consiguiente, el ferrato tiene la distinción de ser un oxidante medio ambientalmente seguro. Aunque las reacciones de oxidación con ferrato parecen similares a las conocidas por MnO₄- y CrO₄^2-, el ferrato presenta mayor selectividad de grupos funcionales con índice de reactividad superior en sus oxidaciones y reacciona generalmente para producir productos de reacción más limpios.

La solicitud de patente de EE. UU. Nº. 2002/0155044 A1, publicada el 24 de octubre de 2002, y titulada METHODS OF SYNTHESIZING AN OXIDANT AND APPLICATIONS THEREOF, describe un procedimiento mediante el que se produce ferrato y procedimientos para el uso de ferrato. La publicación describe también generalmente dispositivos que se pueden usar para la síntesis de ferrato. Sin embargo, existe la necesidad en la técnica de un dispositivo eficaz para la síntesis de ferrato en un sitio proximal al sitio de uso.

Sumario de la invención

La presente solicitud se describe un dispositivo para la preparación y, más concretamente, para la síntesis de ferrato. En una realización, el dispositivo comprende al menos un recipiente para contener materiales de partida; una unidad de medición para medir una cantidad de dichos materiales de partida; un mezclador para mezclar dicha cantidad medida de dichos materiales de partida; una cámara de reacción en la que dichos materiales de partida mezclados reaccionan para producir ferrato; y un conducto de drenaje a través del cual se puede obtener dicho ferrato; en el que dicho conducto de drenaje está situado, preferiblemente, en un sitio proximal al sitio de uso de dicho ferrato; una unidad de control de temperatura como la revelada en la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 representa un sistema, de una realización de la presente invención, por el que se introducen en el dispositivo de la presente invención reactivos de materiales de partida.

La figura 2 representa una cámara de medición de una realización del dispositivo de la presente invención.

La figura 3 representa una realización de una cámara de mezclado.

La figura 4 representa una realización de la cámara de reacción.

La figura 5 representa una realización de la unidad de control de temperatura.

La figura 6 representa una realización del dispositivo de la presente invención.

Descripción detallada de la realización preferente

Se revela un dispositivo para la síntesis de ferrato. El dispositivo es capaz de producir ferrato y se puede optimizar para realizar los procesos y procedimientos explicados en la solicitud de patente de EE. UU. nº. 2002/0155044 A1, publicada el 24 de octubre de 2002, y titulada METHODS OF SYNTHESIZING AN OXIDANT AND APPLICATIONS THEREOF, que se incorpora a la presente en su totalidad como referencia, incluso cualquiera de los dibujos.

En ciertas realizaciones, el dispositivo revelado está situado en un sitio de generación, que es proximal a un sitio de uso. Los términos sitio de generación o sitio generador se refieren aquí al sitio en el que está situado el dispositivo para la generación de ferrato. En una realización ejemplificada en la presente, el sitio de generación incluye una cámara de reacción para la generación de ferrato. Los términos sitio de uso sitio utilizador o sitio de tratamiento se refieren aquí al sitio en el que el ferrato se contacta con el objeto a oxidar, sintetizar, desinfectar, limpiar, chapar, encapsular, adsorber, coprecipitar, o coagular.

Los términos proximidad inmediata y proximal se usan aquí como términos intercambiables. Estos términos se usan para referirse a ubicaciones relativas del sitio de generación y del sitio de uso. Los dos sitios son proximales entre sí cuando están situados en dos sitios que están dentro de una distancia que permite que el ferrato recorra esa distancia dentro de una media vida de su descomposición. Media vida de una descomposición se entiende que es la cantidad de tiempo necesario para una mitad del material presente experimente descomposición. La media vida de cualquier composición de ferrato dada dependerá de las condiciones en las que se genera y/o se almacena el ferrato. Así, por ejemplo, la temperatura, la concentración de base, la concentración del agente oxidante, la presencia de impurezas, o la agitación todos tenderán a afectar a la media vida de la composición de ferrato. Sin embargo, la media vida puede ser medida fácilmente por expertos en la técnica usando técnicas convencionales. Por consiguiente, un sitio de generación es proximal a un sitio de uso cuando la concentración de ferrato en el sitio de uso en el momento de la entrega es igual o mayor que una mitad de la concentración de ferrato en el sitio de generación. La distancia entre el sitio de generación y el sitio de uso se define en cuanto a la media vida y el tiempo necesario para la entrega, en vez de simplemente en cuanto al desplazamiento físico. Por lo tanto, el desplazamiento físico entre un sitio de generación y un sitio de uso que están en proximidad inmediata puede variar dependiendo de la media vida de la composición del ferrato a transportar entre los dos sitios y de la velocidad a la que se transporta la composición. Consecuentemente, los factores que afectan tanto a la velocidad de la transferencia del ferrato los que afectan a la media vida afectarán todos al máximo desplazamiento físico permisible para que los dos sitios permanezcan en proximidad inmediata. Los factores que afectan a la velocidad de transferencia del ferrato incluyen, pero no se limitan a, la presión generada por una bomba usada en la transferencia, la temperatura de la tubería usada en la transferencia, y el tamaño de la tubería usada en la transferencia.

En ciertas realizaciones, el dispositivo revelado crea una mezcla de reacción que comprende una sal de hierro y un agente oxidante, sal férrica o sal de hierro se refiere a un compuesto que comprende un átomo de hierro en un estado de oxidación, excepto cero. La sal de hierro usada en los procedimientos de la presente invención pueden producirse in situ, es decir, oxidando hierro elemental, bien químicamente o electroquímicamente, antes de su introducción en la cámara de mezclado. El átomo de hierro de la sal de hierro tendrá un esta do de oxidación superior a cero, preferiblemente +2 o +3, aunque este estado de oxidación puede alcanzarse temporalmente ya que el átomo de hierro pasa de su estado inicio de oxidación al estado de oxidación final de +4 o superior.

En ciertas realizaciones, la sal de hierro está...

1. Un dispositivo para la síntesis de ferrato que comprende al menos un recipiente con capacidad para contener materiales de partida;

una unidad de medición capaz de medir una cantidad de dichos materiales de partida; un mezclador capaz de mezclar materiales de partida;

una cámara de reacción;

una unidad de control de temperatura conectada a dicha cámara de reacción a través de una válvula, en el que dicho ferrato fluye a través de dicha unidad de control de temperatura cuando dicha válvula está abierta, pero dicho ferrato no fluye a través de dicha unidad de control de temperatura cuando dicha válvula está cerrada; y

un drenaje;

en el que, dicho drenaje está situado en un sitio proximal al sitio de uso de dicho ferrato.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicho al menos un recipiente comprende tres recipientes.

3. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicho al menos un recipiente comprende al menos un recipiente adecuado para contener una sal de hierro, al menos un recipiente adecuado para contener un agente oxidante, y al menos un recipiente adecuado para contener una base.

4. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un recipiente adecuado para contener una sal de hierro, se selecciona del grupo que consta de nitrato férrico, nitrato ferroso, cloruro férrico, cloruro ferroso, bromuro férrico, bromuro ferroso, sulfato férrico, sulfato ferroso, fosfato férrico, fosfato ferroso, hidróxido férrico, hidróxido ferroso, óxidos férricos, óxidos ferrosos, carbonato férrico de hidrógeno, carbonado ferroso de hidrógeno, carbonato férrico y carbonato ferroso.

5. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un recipiente adecuado para contener una sal de hierro es adecuado para contener cloruro férrico.

6. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un recipiente adecuado para contener un agente oxidante es adecuable para contener un agente oxidante seleccionado del grupo que consta de un ion de hipohalito, un ion de halito, un ion de halato, un ion de perhalato, ozono, peróxidoperoximonopersulfato de potasio, monopersulfato de potasio, un halógeno, un peróxido, un superóxido, un perácido, una sal de un perácido, y ácido de Caro.

7. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un recipiente adecuado para contener un agente oxidante es adecuable para contener un ion de hipoclorito.

8. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un recipiente adecuado para contener una base es adecuada para contener una base seleccionada del grupo que consta de hidróxido, óxido, sulfonato, sulfato, sulfito, hidrosulfuro, fosfato, acetato, bicarbonato, y carbonato.

9. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un recipiente adecuable para contener una base es adecuable para contener hidróxido de sodio.

10. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicha unidad de medición comprende un caudalímetro.

11. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicha unidad de medición comprende una báscula con la que se puede medir el peso de cada material de partida antes de su introducción en dicha cámara de reacción.

12. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicho mezclador comprende al menos un eductor.

13. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicho mezclador comprende al menos un mezclador mecánico.

14. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicha cámara de reacción comprende una vasija de reacción y un bucle de reacción.

15. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende además una unidad de medición de concentración en dicha cámara de reacción.

16. El dispositivo de la reivindicación 15, en el que dicha unidad de medición de concentración es un espectrofotómetro.

17. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende además un ajustador de temperatura.

18. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicha unidad de control de la temperatura comprende un intercambiador de calor.

19. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende además una segunda válvula que conecta dicha unidad de control de la temperatura a dicha cámara de reacción.