APARATO Y MÉTODO PARA PURIFICACIÓN DE FLUIDOS.

Un sistema de purificación de fluidos (105) que comprende: un aparato de purificación eléctrica (100) que comprende bloques extremos (240) y al menos un compartimiento de intercambio iónico (210) separado por membranas de intercambio iónico (220),

teniendo al menos uno de los compartimientos de intercambio iónico (210) cualquier número de entradas y salidas, y pletinas (270), deflectores, paredes y/o nervios que definen subcompartimientos (260), dirigiendo dichas pletinas (270), deflectores, paredes y/o nervios un recorrido de flujo de fluido que no converge hacia el centro o no comienza desde el centro o en un punto próximo al centro de al menos uno de los compartimientos de intercambio iónico (210), y un recipiente a presión (110) que rodea al aparato de purificación eléctrica (100), caracterizado porque el espacio entre el aparato y el recipiente a presión está relleno de un material sólido

Antecedentes de la invención

Campo de la invención Esta invención se refiere a dispositivos capaces de purificar fluidos por medio de electricidad y, más particularmente, a tales dispositivos contenidos dentro de recipientes a presión, así como a métodos de fabricación y uso de los mismos.

Descripción del estado de la técnica

Los dispositivos capaces de purificar fluidos empleando campos eléctricos son comúnmente utilizados para tratar agua y otros líquidos que contienen especies iónicas disueltas. Dos tipos de dispositivos son los dispositivos de electrodiálisis y los dispositivos de electrodesionización. Dentro de estos dispositivos están presentes compartimientos de concentración y de dilución, separados por membranas selectivas a los aniones y cationes. La aplicación de un campo eléctrico hace que los iones disueltos migren a través de las membranas, dando como resultado que el líquido del compartimiento de dilución quede agotado en iones, mientras que el líquido en el compartimiento de concentración resulta enriquecido con los iones transferidos. Habitualmente, se desea el líquido del compartimiento de dilución (el líquido “producto”), mientras que el líquido del compartimiento de concentración se desecha (el líquido de “rechazo”). En la electrodesionización, los compartimientos de dilución y de concentración también pueden contener resinas de intercambio iónico. La resina de intercambio iónico puede actuar como un recorrido para la transferencia de iones y también puede servir como un puente de conductividad incrementada entre las membranas para el movimiento de los iones.

Los dispositivos de electrodesionización incluyen dispositivos de electrodesionización de “placa-y-marco” tales como aquellos descritos, por ejemplo, en la Patente US No. 4.931.160 de Giuffrida, en la Patente US No. 4.956.071 de Giuffrida et al., y en la Patente US No. 5.316.637 de Ganzi et al. Dispositivos de electrodesionización que tienen otras geometrías han sido descritos, por ejemplo, en la Patente US No. 5.292.422 de Liang et al., en la Patente US No. 5.376.253 de Rychen et al., y en la Patente US No. 6.190.528 de Li et al.

Resumen de la invención

Esta invención se refiere a dispositivos capaces de purificar líquidos por medio de electricidad que están contenidos dentro de recipientes a presión, así como a métodos de fabricación y uso de los mismos.

Según un aspecto, la presente invención proporciona un sistema de purificación de fluidos como el definido en la reivindicación 1. En una serie de modalidades, el sistema comprende un aparato de purificación eléctrica y un recipiente a presión que rodea al aparato de purificación eléctrica. El aparato está construido y dispuesto para producir un flujo no radial en su interior. De acuerdo con una modalidad, el aparato de purificación eléctrica comprende un dispositivo de electrodesionización. En otra serie de modalidades, el sistema comprende un aparato de purificación eléctrica asegurado dentro de un recipiente a presión. El aparato de purificación eléctrica podría comprender un compartimiento de intercambio iónico que comprende sub-compartimientos paralelos.

Según otro aspecto, la presente invención proporciona un método de purificación de un líquido como se define en la reivindicación 20.

Otras ventajas, nuevas características y objetos de la invención llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de modalidades no limitativas de la invención, consideradas en combinación con los dibujos 40 adjuntos, los cuales son esquemáticos y no han sido trazados a escala. En las figuras, cada componente idéntico o casi idéntico que se ilustra en las diversas figuras es representado normalmente por un solo número. Para mayor claridad, no todos los componentes han sido marcados en cada una de las figuras ni, cuando la ilustración no sea necesaria, se ha mostrado cada componente de cada una de las modalidades de la invención, para que los expertos en la materia puedan entender mejor la invención. En aquellos casos en donde la presente descripción y un

45 documento incorporado con fines de referencia incluyan una exposición que pueda entrar en conflicto, deberá prestarse atención a la presente descripción.

Breve descripción de los dibujos

Modalidades preferidas no limitativas de la presente invención quedan descritas a título de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en donde:

La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema para purificar un líquido de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 2 es una vista en perspectiva y en despiece de una modalidad de la presente invención. La figura 3 es un diagrama esquemático de una modalidad de la presente invención, ilustrando un recipiente a presión que contiene un aparato de purificación eléctrica con una entrada. La figura 4 es un diagrama esquemático de una modalidad de la presente invención, ilustrando un recipiente a presión que contiene un aparato de purificación eléctrica con dos entradas. La figura 5 es un diagrama esquemático de una modalidad de la presente invención, ilustrando un aparato de purificación eléctrica unido a una pared de un recipiente a presión empleando una brida. La figura 6 es un diagrama esquemático de una modalidad de la presente invención, ilustrando un aparato de purificación eléctrica acoplado a una pared lateral de un recipiente a presión. La figura 7 es un diagrama esquemático de una modalidad de la presente invención, ilustrando un aparato de purificación eléctrica acoplado a la cabeza de un recipiente a presión. La figura 8 es un diagrama esquemático de una modalidad de la presente invención, ilustrando un aparato de purificación eléctrica contenido en su totalidad dentro de un recipiente a presión.

Descripción detallada

La presente invención se refiere a dispositivos capaces de purificar fluidos por medio de electricidad que están contenidos dentro de recipientes a presión, así como a métodos de fabricación y uso de los mismos. Los líquidos u otros fluidos a purificar entran en el dispositivo de purificación y, bajo la influencia de un campo eléctrico, son tratados para producir un líquido agotado en iones. Las especies procedentes de los líquidos de entrada son recogidas para producir un líquido concentrado en iones. El incremento de la presión exterior sobre el dispositivo puede reducir la diferencia de presión entre el interior del dispositivo y el exterior, lo cual puede reducir los costes de fabricación y simplificar la construcción.

La figura 1 ilustra un sistema para purificar un líquido de acuerdo con una modalidad de la invención. El sistema 105 comprende un aparato de purificación eléctrica 100, situado dentro de un recipiente a presión 110. El recipiente a presión 110 puede ser presurizado o llenado empleando cualquier técnica adecuada, por ejemplo, llenando o llenando parcialmente el interior del recipiente a presión con un fluido o un material sólido. En una modalidad particular ilustrada en la figura 1, un fluido 120 procedente de un punto de admisión 160 a través de la entrada 130 entra en el aparato 100 desde el interior del recipiente a presión 110. Durante la operación normal, el aparato 110 puede concentrar iones dentro de ciertos compartimientos del aparato por aplicación de un campo eléctrico, el cual puede promover la migración de iones a través de membranas de intercambio iónico. Este procedimiento se traduce en un líquido concentrado e iones 140 y un líquido agotado en iones 150. El líquido concentrado en iones 140 y el líquido agotado en iones 150 abandonan el aparato a través de las salidas 145 y 155, respectivamente. El líquido agotado en iones 150 puede ser transferido a un punto de uso 170. El fluido 135 que entra en el recipiente a presión 110 puede ser un compuesto orgánico, una solución acuosa o agua, tal como agua dulce, agua salada o agua residual, por ejemplo, procedente de una planta de tratamiento de agua o de una instalación de producción. El agua puede también ser agua procedente de un depósito, de un tanque de contención o del océano. En ciertas modalidades, el líquido agotado en iones puede ser agua purificada, tal como agua que comprende menos de 1 ppm, menos de 500 ppb, menos de 100 ppb, menos de 50 ppb, menos de 10 ppb, menos de 5 ppb o menos de 1 ppb de contaminante. El contaminante puede ser, por ejemplo, un ión difícil de separar del agua, tal como Mg2+ o Ca2+. En otra modalidad,... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de purificación de fluidos (105) que comprende: un aparato de purificación eléctrica (100) que comprende bloques extremos (240) y al menos un compartimiento de intercambio iónico (210) separado por 5 membranas de intercambio iónico (220), teniendo al menos uno de los compartimientos de intercambio iónico (210) cualquier número de entradas y salidas, y pletinas (270), deflectores, paredes y/o nervios que definen sub-compartimientos (260), dirigiendo dichas pletinas (270), deflectores, paredes y/o nervios un recorrido de flujo de fluido que no converge hacia el centro o no comienza desde el centro o en un punto próximo al centro de al menos uno de los compartimientos de intercambio iónico (210), y un recipiente a presión (110) que rodea al aparato de purificación eléctrica (100), caracterizado porque el espacio entre el aparato y el recipiente a presión está relleno de un material sólido.

2. Un sistema de purificación según la reivindicación 1, en donde el aparato comprende un dispositivo de electrodesionización.

3. Un sistema de purificación según la reivindicación 1, en donde el aparato comprende un dispositivo de 15 electrodiálisis.

4. Un sistema de purificación según la reivindicación 1, en donde el recipiente a presión es cilíndrico.

5. Un sistema de purificación según la reivindicación 1, en donde el compartimiento de intercambio iónico (210) comprende una entrada y una salida, estando dispuestas la entrada y la salida en la periferia del compartimiento de intercambio iónico (210).

20 6. Un sistema de purificación según la reivindicación 5, en donde la entrada del compartimiento de intercambio iónico (210) está situada en posición opuesta a la salida.

7. Un sistema de purificación según la reivindicación 1, en donde los sub-compartimientos (260) definen canales de flujo y el ancho, la altura o el área en sección transversal de cada canal de flujo no varía.

8. Un sistema de purificación según la reivindicación 1, en donde el material sólido comprende un material 25 elastomérico.

9. Un sistema de purificación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material sólido se encuentra a presión.

10. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 1, en donde el aparato de purificación eléctrica

(100) está asegurado dentro del recipiente a presión (110) y comprende además un punto de admisión (160) 30 conectado fluídicamente al aparato (100); y un punto de uso (170) conectado fluídicamente al aparato (100).

11. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 10, en donde el aparato (100) comprende un dispositivo de electrodesionización.

12. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 10, en donde el aparato (100) comprende además una entrada (130) conectada fluídicamente al recipiente a presión (110).

35 13. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 10, en donde el aparato (100) comprende además una salida conectada fluídicamente al recipiente a presión (110).

14. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 10, que comprende además un depósito conectado fluídicamente al punto de admisión.

15. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 10, que comprende además un sistema de 40 distribución de agua conectado fluídicamente al aparato.

16. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 10, que comprende además una placa extrema construida y dispuesta para quedar asegurada en el recipiente a presión (110).

17. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 16, que comprende además un material aislante unido a la placa extrema.

18. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 17, en donde el material aislante aísla eléctricamente la placa extrema del interior del recipiente a presión (110).

19. Un sistema de purificación de un líquido según la reivindicación 18, que comprende además un electrodo unido al material aislante.

5 20. Un método de purificación de un líquido, que comprende: proporcionar un aparato de purificación eléctrica (100) que incluye bloques extremos (240) y uno o más compartimientos de intercambio iónico (210), incluyendo dichos compartimientos de intercambio iónico además sub-compartimientos (260), teniendo uno o más de los compartimientos de intercambio iónico (210), un recorrido de flujo de fluido dirigido por cualquier número de entradas y salidas y pletinas, deflectores, paredes y/o nervios, en donde el recorrido de flujo no converge hacia el centro o no comienza desde el centro o en un punto próximo al centro de uno o más de los compartimientos de intercambio iónico (210); asegurar el aparato (100) dentro de un recipiente a presión (110); presurizar el aparato (100); y pasar el líquido a purificar a través del aparato (100), en donde la etapa de presurización del aparato comprende rellenar el espacio entre el aparato y el recipiente a presión con un material sólido.

21. Un método de purificación de un líquido según la reivindicación 20, en donde el aparato (100) comprende un 15 dispositivo de electrodesionización.

22. Un método de purificación de un líquido según la reivindicación 20, en donde el aparato (100) comprende un dispositivo de electrodiálisis.

23. Un método de purificación de un líquido según la reivindicación 20, en donde la etapa de presurización del aparato (100) comprende presurizar el aparato con un líquido.

20 24. Un método de purificación de un líquido según la reivindicación 23, en donde la presión de fluido en el interior del recipiente a presión se encuentra dentro de 345 kN/m2 (50 psi) respecto de la presión dentro del aparato 100.

25. Un método de purificación de un líquido según la reivindicación 24, en donde la presión de fluido en el interior del recipiente a presión se encuentra dentro de 69 kN/m2 (10 psi) respecto de la presión dentro del aparato 100.

26. Un método de purificación de un líquido según la reivindicación 25, en donde la presión de fluido en el interior del 25 recipiente a presión se encuentra dentro de 35 kN/m2 (5 psi) respecto de la presión dentro del aparato 100.

27. Un método de purificación de un líquido según la reivindicación 20, que comprende además aplicar un campo eléctrico perpendicularmente al flujo de líquido.

28. Un método de purificación de un líquido según la reivindicación 20, que comprende además aplicar un campo eléctrico uniforme al líquido.