PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA ENRIQUECER EL AGUA CON IONES MAGNESIO.

Procedimiento para el enriquecimiento del agua potable con iones magnesio,

en el que se hace circular el agua por un intercambiador iónico (9), que contiene un material de intercambio iónico débilmente ácido, que está cargado con iones magnesio por lo menos en una parte de su capacidad de intercambio, caracterizado porque el material de intercambio iónico está cargado con iones hidrógeno en el intervalo comprendido entre el 70 y el 30% de su capacidad de intercambio iónico

Procedimiento y dispositivo para enriquecer el agua con iones magnesio.

La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para enriquecer el agua, en especial el agua potable, con iones magnesio.

Para proteger las instalaciones, por las que circula el agua, por ejemplo tuberías, calentadores de agua y grifos, contra las incrustaciones y la corrosión, es habitual realizar un tratamiento del agua. Las incrustaciones se deben sobre todo a depósitos de sales de los generadores de dureza calcio y magnesio, por consiguiente, para proteger las instalaciones se suelen emplear plantas o dispositivos que reduzcan la dureza y eliminen los iones de calcio y magnesio del agua. Las plantas eliminadoras de la dureza funcionan normalmente por el principio del intercambio iónico, gracias al cual en un intercambiador iónico se sustituyen total o parcialmente los iones de calcio y de magnesio por iones de sodio o de potasio. Para proteger las instalaciones contra la corrosión pueden añadirse al agua agentes protectores anticorrosivos en forma de poli- y/o de ortofosfatos, silicatos, carbonatos y/o hidróxidos, normalmente mediante sistemas dosificadores.

Además del tratamiento del agua de las tuberías y otras instalaciones por las que circula el agua se aplican también procedimientos, en los que el tratamiento del agua se realiza directamente en el punto de toma del agua. Este tipo de tratamiento del agua directamente en el punto de toma de la misma o incluso en depósitos separados se denomina también tratamiento en el punto de uso (POU). Para ello se emplean sistemas montados directamente antes o en el mismo grifo, o bien sistemas abiertos, en los que el agua se trata en recipientes separados, normalmente garrafas.

En el punto de toma se toman aparatos de tratamiento del agua directamente en el grifo de salida o inmediatamente antes del mismo, mientras que para el tratamiento de agua en recipientes separados normalmente se emplean sistemas, en los que el agua a tratar se entrega desde arriba a un inserto o pieza superpuesta de un recipiente, desde los cuales el agua fluye seguidamente a través de un filtro fino, para separar partículas, a través de carbón activo para eliminar el cloro, sustancias provistas de sabor o de olor o también a través de un intercambiador iónico para eliminar los generadores de dureza, como son los iones de calcio y magnesio, los metales pesados y el hidrogenocarbonato (bicarbonato), para desembocar en la parte inferior del recipiente. Estos recipientes se conocen ya en el mercado con los nombres de cántaros (pitcher) o jarros (jug) y los comercializan por ejemplo las empresas Anna y Brita.

Los intercambiadores iónicos empleados en estos recipientes contienen por lo general resinas de intercambio catiónico débilmente ácidas, en las que los generadores de dureza y los metales pesados del agua potable se intercambian en su mayor parte por átomos de hidrógeno del intercambiador iónico. La consecuencia de este intercambio es que el agua potable tratada tiene un pH comprendido entre 4,5 y 5, mientras que el agua potable o del grifo normal, es decir no tratada, suele tener un pH superior a 7.

Esta disminución del valor del pH tiene consecuencias cuando el agua tratada en el recipiente, como suele suceder en muchos casos, no se emplea para beber ni para cocinar, sino que se destina a preparar infusiones de agua caliente, en especial para preparar té. En el color del té influye exclusivamente el pH del agua y no las sustancias que contiene el té, por lo cual el té será de color tanto más claro, cuanto más bajo sea el pH. La causa de ello es que las hojas del té contienen catequina, clorofila y flavonoides, que son indicadores naturales del pH. Si el pH es inferior a 4, entonces el té de la infusión será incoloro. Si el agua tiene un pH superior a 7, entonces el té será más oscuro y al mismo tiempo se producirá la oxidación de los polifenoles presentes en las hojas del té. Estos a su vez reticulan formando polímeros insolubles en agua, que dan lugar a una fina película sobre la superficie del agua.

Para evitar la disminución del valor del pH se emplean por tanto para el intercambiador las resinas de intercambio catiónico débilmente ácidas en una forma tamponada, en la que se encuentran acondicionadas o cargadas hasta cierto punto con iones sodio o incluso potasio, mientras que el resto permanece en forma de iones hidrógeno. De este modo, durante el intercambio no se sustituye la totalidad de la carga catiónica del agua por iones hidrógeno, sino solamente una parte, por iones sodio o potasio. El pH del agua tratada puede ajustarse con este tipo de tamponamiento a un valor superior a 6.

Sin embargo, en general se constata que a consecuencia de este tratamiento del agua potable se eliminan también en mayor o menor grado los iones magnesio, con lo cual empeora la calidad del agua potable. Por otro lado se considera que el incremento de la porción de sodio dentro del agua potable es un inconveniente, en especial cuando el agua potable tratada se emplea para la preparación de alimentos infantiles.

Por el estado de la técnica se sabe que, con intercambiadores iónicos que tengan una resina de intercambio muy ácida, se pueden sustituir los iones calcio existentes en el agua potable por iones magnesio. Por ejemplo, en el documento DE 100 20 437 A1 se describe un procedimiento para regenerar un intercambiador iónico, que tiene una resina de intercambio catiónico muy ácida, con una solución que contenga por ejemplo cloruro magnésico. Después de la regeneración, la resina de intercambio fuertemente ácida del intercambiador se halla en forma magnésica y, durante el tratamiento del agua potable, podrá ceder sus iones magnesio para que reemplacen a los iones calcio. Una vez agotada la resina de intercambio catiónico, el intercambiador puede regenerarse de nuevo con una solución que contenga cloruro magnésico.

Sin embargo, a diferencia de una resina de intercambio catiónico muy ácida, una resina de intercambio catiónico débilmente ácida no podrá regenerarse con una solución salina, por ejemplo con cloruro magnésico. Las resinas de intercambio catiónico débilmente ácidas, por ejemplo las empleadas en forma cálcica para reducir la dureza del agua, es decir, que sustancialmente están cargadas hasta el 100% de su capacidad de intercambio iónico con iones calcio, se agotan y solamente pueden regenerarse con ácidos. La causa de ello es que las resinas de intercambio catiónico débilmente ácidas tienen por lo general grupos carboxilo como iones fijos o como grupos activos en el intercambio, sobre dichos grupos están unidos los iones calcio en forma cálcica. Por tanto, los iones calcio están presentes en una forma poco disociada dentro del intercambiador iónico y solamente podrán disociarse en un medio ácido y reemplazarse por los iones hidrógeno del ácido. Después de la regeneración con un ácido, el intercambiador estará de nuevo en forma de iones hidrógeno, es decir, estará cargado sustancialmente hasta el 100% de su capacidad de intercambio iónico con iones hidrógeno.

Las resinas de intercambio iónico débilmente ácidas pueden acondicionarse después de la regeneración con un ácido para otra operación de tratamiento, para ello se convierten por ejemplo con hidróxido sódico o potásico en la forma sódica o potásica, con lo cual en lugar de iones hidrógeno estarán cargadas con iones sodio o potasio.

Por el estado de la técnica se conoce también que las resinas de intercambio catiónico débilmente ácidas acondicionadas pueden utilizarse para eliminar del agua a otros cationes, por ejemplo iones de metales pesados o iones de generadores de dureza. Para ello, los iones de metales pesados o de generadores de dureza se sustituyen por iones sodio o potasio. Sin embargo, si una resina de intercambio catiónico débilmente ácida se halla en forma cálcica, entonces ya no es posible el intercambio de cationes, exceptuados los iones hidrógeno.

Partiendo de ello, el objetivo de la presente invención consiste en desarrollar un procedimiento y un dispositivo para el tratamiento del agua y en especial para el tratamiento del agua potable, que no tengan los inconvenientes antes descritos y permitan el enriquecimiento del agua con iones magnesio.

Este objetivo se alcanza según la invención con las características de las reivindicaciones 1 y 14, por el hecho de que se hace circular el agua por un intercambiador iónico, que contiene un material de intercambio iónico débilmente ácido y con preferencia una resina de intercambio catiónico débilmente ácida, que tiene por lo menos una parte...

1. Procedimiento para el enriquecimiento del agua potable con iones magnesio, en el que se hace circular el agua por un intercambiador iónico (9), que contiene un material de intercambio iónico débilmente ácido, que está cargado con iones magnesio por lo menos en una parte de su capacidad de intercambio, caracterizado porque el material de intercambio iónico está cargado con iones hidrógeno en el intervalo comprendido entre el 70 y el 30% de su capacidad de intercambio iónico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como material de intercambio iónico se emplea una resina de intercambio catiónico débilmente ácida.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se quitan el agua los iones de calcio y se reemplazan por iones de magnesio.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de intercambio iónico está cargado con iones de magnesio en el intervalo comprendido entre el 70 y el 30% de su capacidad de intercambio iónico.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agua se filtra antes y/o después de su circulación por el intercambiador iónico.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el pH del agua se ajusta con la carga de los iones magnesio a un valor de 6,0 ó más, con preferencia de 6,5 ó más.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el pH del agua se ajusta con la carga de iones magnesio a un valor de 7,5 ó menos, con preferencia de 7,0 ó menos.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agua se introduce en el recipiente (1) por arriba, circulando seguidamente a través del intercambiador iónico (9).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agua se emplea para la preparación de bebidas calientes, en especial de té.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de intercambio iónico se regenera con una suspensión de óxido de magnesio y agua.

11. Dispositivo para enriquecer el agua con iones magnesio en un intercambiador iónico (9) por el que puede circular agua, que contiene un material de intercambio iónico ligeramente ácido, que está cargado con iones de magnesio por lo menos en una parte de su capacidad de intercambio iónico, caracterizado porque el material de intercambio iónico está cargado con iones hidrógeno en un intervalo comprendido entre el 70 y el 30% de su capacidad de intercambio iónico.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el material de intercambio iónico es una resina de intercambio catiónico débilmente ácida.

13. Dispositivo según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque el material de intercambio iónico está cargado con iones de magnesio en el intervalo comprendido entre el 30 y el 70% de su capacidad de intercambio iónico.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones de 11 a 13, caracterizado porque el intercambiador iónico (9) contiene un lecho de material de intercambio iónico débilmente ácido.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones de 11 a 14, caracterizado por un filtro (10, 11) dispuesto antes y/o después del material de intercambio iónico en la dirección de circulación del agua por el intercambiador iónico (9).

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones de 11 a 15, caracterizado porque el intercambiador iónico (9) está configurado como parte de un cartucho (4), con preferencia para el uso en un recipiente de agua potable (1).