Una celda de electrocoagulación (10) que comprende una cámara de reacción (11),

un primer y segundo conjunto de electrodos (12, 13) dispuestos dentro de la cámara de reacción (11) de manera que el primer conjunto de electrodos (12) está intercalado con el segundo conjunto de electrodos (13), estando dispuesto un casquillo eléctricamente conductor (16) entre cada par de electrodos adyacentes del mismo conjunto, manteniéndose los electrodos y casquillos eléctricamente conductores del mismo conjunto en contacto eléctrico entre sí mediante una varilla de unión (19) que puede extenderse a través de una abertura en cada electrodo y una abertura coalineada en cada casquillo eléctricamente conductor, pudiendo conectarse el primer conjunto de electrodos (12) mediante un medio de conexión eléctrica (25) dispuesto en el o en cada extremo de la varilla de unión (19) a un polo de una fuente de alimentación eléctrica, pudiendo conectarse el segundo conjunto de electrodos (13) mediante un medio de conexión eléctrica (25) dispuesto en el o en cada extremo de la varilla de unión (19) al polo opuesto de la fuente de alimentación y estando colocados los casquillos conductores (16) con respecto a los electrodos de manera que se evite el contacto con el líquido contenido en la cámara de reacción en uso

Campo técnico

Esta invención se refiere a una celda de electrocoagulación y, en particular, a una celda de electrocoagulación para su uso en procedimientos industriales como, por ejemplo, el tratamiento de residuos líquidos.

Técnica anterior

La electrocoagulación es un procedimiento de tratamiento electrolítico para separar y eliminar una amplia variedad de contaminantes, incluidos metales, sólidos, patógenos y otras sustancias no deseables de una disolución. Normalmente, una celda de electrocoagulación contiene electrodos y un electrolito que va a tratarse. El procedimiento de tratamiento puede realizarse de diversas formas dependiendo de la naturaleza del electrolito.

La patente de EE.UU. nº 6.139.710 describe una celda de electrocoagulación en la que se monta una multitud de electrodos sustancialmente paralelos en una trayectoria de flujo de la disolución que se someterá electrolisis. Los electrodos son monopolares (anódicos o catódicos) y bipolares (anódicos y catódicos). Los electrodos bipolares tienen superficies de electrodo que reaccionan con la disolución del electrolito, siendo un lado anódico y siendo el otro lado catódico. Los electrodos monopolares son o bien totalmente anódicos o bien totalmente catódicos. Se aplica un potencial o una corriente eléctrica a dos o más electrodos. Los electrodos conectados son monopolares y, con ello, son aníónicos o catiónicos dependiendo de la polaridad de la potencia que se aplicará a los electrodos. Se introduce al menos un electrodo bipolar entre electrodos monopolares.

El objetivo del diseño de una celda multielectrodo es forzar la corriente a fluir a través de la disolución entre los electrodos respectivos en la celda. Sin embargo, los expertos en la materia observarán que en los extremos de entrada y de salida de los electrodos monopolares, que están a diferente potencial eléctrico, el electrolito que rodea los extremos de los electrodos monopolares forma un puente conductor que permite que la corriente sortee los electrodos bipolares y forme un cortocircuito desde el electrodo monopolar de potencial alto al electrodo monopolar de potencial bajo. Este cortocircuito entre electrodos monopolares conduce a una corrosión no uniforme de los electrodos bipolares intermedios y reduce sustancialmente la eficacia de la celda de electrocoagulación.

Además, los electrodos monopolares de la celda de electrocoagulación hacen uso de conexiones por cable que son ineficaces espacialmente, en particular si la celda contiene un gran número de electrodos monopolares, según se ilustra en la fig. 1 de la patente de EE.UU. nº 6.139.710. De hecho, los requisitos de espacio asociados con las conexiones por cable para un número tan grande de electrodos harían que la celda de electrocoagulación ilustrada en la fig. 1 de la patente de EE.UU. nº 6.139.710 no tuviera valor práctico.

La Publicación Internacional nº WO-2004/046.051 describe también una celda de electrocoagulación en la que se monta una multitud de electrodos sustancialmente paralelos en una trayectoria de flujo de la disolución que se someterá a electrolisis. Los electrodos son monopolares o bipolares, estando los electrodos monopolares de la misma polaridad conectados por medio de una barra conductora alargada que se extiende a través de una abertura situada en una lengüeta que se extiende hacia arriba desde un borde superior adyacente a cada electrodo monopolar. Como la celda comprende electrodos monopolares y bipolares, también adolece de la desventaja de aparición de cortocircuitos de corriente entre electrodos monopolares.

La resistencia global a través de cualquier conexión eléctrica es consecuencia de la resistencia de contacto y del efecto currentilíneo a través de la conexión eléctrica. El área de contacto de la conexión eléctrica, los materiales de los conductores de la conexión, que incluyen capas de óxido, y la fuerza aplicada a la conexión son todos ellos parámetros que influyen en la resistencia del contacto. Cuando los dos conductores de una conexión eléctrica se acoplan entre sí, es bien conocido que los puntos de contacto real son relativamente pocos debido a los puntos altos y bajos de cada conductor. El aumento en la resistencia provocado por corriente de canalización a través del área de contacto restringida se denomina como efecto currentilíneo. Por tanto, la resistencia a través de una conexión eléctrica aumenta según el aumento del efecto currentilíneo. Será evidente que cuanto mayor sea la resistencia a través de la conexión eléctrica, mayor será la caída de tensión a través de la conexión eléctrica, con el resultado de una pérdida consiguiente de potencia útil.

La fig. 3a de la Publicación Internacional nº WO 2004/046.051 ilustra una configuración de bus de alta densidad de corriente en la que se acopla una barra conductora roscada con electrodos seleccionados de una celda de electrocoagulación y se asegura en su lugar mediante tuercas dispuestas en la barra conductora y en cualesquiera lados de cada electrodo. Sin embargo, se produce una alta caída de tensión a través de la conexión, debida muy probablemente a un bajo número de puntos de contacto entre la estructura de barra conductora roscada/tuercas y los electrodos, con el resultado de una alta resistencia a través de la conexión. La alta caída de tensión a través de la conexión afecta adversamente a la eficacia de la celda. Además, como consecuencia de la alta resistencia a través de la conexión, la estructura de la barra conductora roscada/tuercas se vuelve probablemente extremadamente caliente durante el funcionamiento de la celda.

Las dos celdas de electrocoagulación descritas anteriormente usan un sistema separador similar para mantener la separación entre los electrodos. Los electrodos se modelan de manera que encajen en surcos individuales dentro del alojamiento de la celda, según se ilustra en la fig. 2 de la patente de EE.UU. nº 6.139.710. Sin embargo, la introducción y la retirada de los electrodos usando este sistema separador provoca probablemente, en ocasiones, el atasco de los electrodos en los surcos individuales.

Se ilustra un sistema separador alternativo en la fig. 7 de la patente de EE.UU. nº 6.139.710 en la que los electrodos se interconectan y se mantienen en una relación separada mediante una pluralidad de varillas no conductoras. Sin embargo, el sistema separador podría fallar durante el funcionamiento de la celda conforme se corroe el material de electrodo que rodea a las varillas no conductoras.

La Morselt Redbox (marca registrada de Morselt Borne B.V., Gildestraat 12, 7622 AC Borne, Países Bajos) es una celda de electrocoagulación en la que se monta una multitud de electrodos sustancialmente paralelos en una celda de electrocoagulación. Los electrodos son monopolares y están conectados a una fuente de alimentación mediante conexiones por cable. Como en la patente de EE.UU. nº 6.139.710, las conexiones por cable son ineficaces espacialmente, por lo que limitan el número de electrodos que pueden alojarse en la celda. Además, durante el funcionamiento de la celda, estas conexiones por cable deben protegerse de salpicaduras de líquido o de la formación de espuma, limitando así aún más la cantidad de espacio disponible. Cuanto menor es el número de electrodos en la celda de electrocoagulación, menor es el área superficial que se pone a disposición para que se produzca la electrocoagulación para de un volumen dado.

La Publicación de Patente de EE.UU. nº 2003/0.024.809 describe una celda electrolítica para la cloración del agua de una piscina en la que se monta una multitud de electrodos sustancialmente paralelos en una trayectoria de flujo del agua que se someterá a cloración. Los electrodos son monopolares (anódicos o catódicos). Sin embargo, es evidente a partir de la fig. 3 de la Publicación de Patente de EE.UU. nº 2003/0.024.809 que el sistema de conexión eléctrica de la celda electrolítica parece estar sumergido o está, como poco, en el nivel del electrolito. El sistema de conexión eléctrica es así extremadamente susceptible a una extensa humidificación que conduzca a una rápida corrosión de los separadores eléctricamente conductores y a un descenso asociado en el rendimiento de la celda.

El sistema separador descrito en la Publicación de Patente de EE.UU. nº 2003/0.024.809 implica el uso de varillas roscadas no conductoras que pasan a través de cada electrodo y que tienen separadores no conductores dispuestos en los mismos y entre cada par de electrodos adyacentes. Este sistema... [Seguir leyendo]

1. Una celda de electrocoagulación (10) que comprende una cámara de reacción (11), un primer y segundo conjunto de electrodos (12, 13) dispuestos dentro de la cámara de reacción (11) de manera que el primer conjunto de electrodos (12) está intercalado con el segundo conjunto de electrodos (13), estando dispuesto un casquillo eléctricamente conductor (16) entre cada par de electrodos adyacentes del mismo conjunto, manteniéndose los electrodos y casquillos eléctricamente conductores del mismo conjunto en contacto eléctrico entre sí mediante una varilla de unión (19) que puede extenderse a través de una abertura en cada electrodo y una abertura coalineada en cada casquillo eléctricamente conductor, pudiendo conectarse el primer conjunto de electrodos (12) mediante un medio de conexión eléctrica (25) dispuesto en el o en cada extremo de la varilla de unión (19) a un polo de una fuente de alimentación eléctrica, pudiendo conectarse el segundo conjunto de electrodos (13) mediante un medio de conexión eléctrica (25) dispuesto en el o en cada extremo de la varilla de unión (19) al polo opuesto de la fuente de alimentación y estando colocados los casquillos conductores (16) con respecto a los electrodos de manera que se evite el contacto con el líquido contenido en la cámara de reacción en uso.

2. Una celda de electrocoagulación según la reivindicación 1, en la que se dispone un medio de apriete (14) en uno

o ambos extremos de la varilla de unión (19), lo que, en uso, fuerza los electrodos (12, 13) contra los casquillos eléctricamente conductores (16) aumentando con ello el contacto eléctrico entre los electrodos (12, 13) y los casquillos eléctricamente conductores (16) dispuestos entre sí.

3. Una celda de electrocoagulación según la reivindicación 2, en la que la tensión en la varilla de unión (19) se mantiene mediante casquillos de presión (26) separados por arandelas elásticas (28, 29).

4. Una celda de electrocoagulación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que se dispone un medio de conexión eléctrica adicional en un punto a lo largo de la varilla de unión (19).

5. Una celda de electrocoagulación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que los conjuntos primero y segundo de electrodos (12, 13) están dispuestos dentro de la cámara de reacción (11) en relación separada y paralela uno con respecto al otro.

6. Una celda de electrocoagulación según la reivindicación 5, en la que los conjuntos primero y segundo de electrodos (12, 13) se mantienen en relación separada y paralela uno con respecto al otro mediante separadores no conductores (14, 15) ajustados a los electrodos del primero o el segundo conjunto de electrodos.

7. Una celda de electrocoagulación según la reivindicación 6, en la que cada separador no conductor comprende una tuerca (14) y un tornillo (15), pudiendo extenderse el tornillo (15) a través de una abertura adicional en un electrodo y pudiendo ajustarse por medio de la tuerca (14), de manera que la cabeza del tornillo (15) actúa como un separador en un lado del electrodo y la tuerca actúa como un separador en el otro lado del electrodo.

8. Una celda de electrocoagulación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que los dos conjuntos de electrodos (12, 13) están sustentados en una varilla no conductora (20) que puede extenderse a través de una abertura adicional en cada electrodo.

9. Una celda de electrocoagulación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que las superficies de contacto de cada casquillo (16) pueden recubrirse con grasa de contacto.

10. Una celda de electrocoagulación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la superficie expuesta de cada casquillo (16) está cubierta por un blindaje (18).

11. Una celda de electrocoagulación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la fuente de alimentación eléctrica puede conectarse a un medio de conversión, en particular un rectificador, para permitir la inversión de la polaridad de cada conjunto de electrodos.

12. Una celda de electrocoagulación según la reivindicación 11, en la que la polaridad de cada conjunto de electrodos (12, 13) se invierte en intervalos de tiempo que están determinados por las velocidades relativas de corrosión de los conjuntos de electrodos.

13. Una celda de electrocoagulación según la reivindicación 12, en la que los intervalos de tiempo son iguales cuando los conjuntos de electrodos primero y segundo (12, 13) están hechos del mismo material.

14. Una celda de electrocoagulación según la reivindicación 12, en la que los intervalos de tiempo pueden variar cuando los conjuntos de electrodos primero y segundo (12, 13) están hechos de materiales diferentes.

15. Una celda de electrocoagulación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la cámara de

5 reacción (11) puede conectarse a un sistema de pulverización usado para suprimir la formación de espuma de líquido contenido en la cámara de reacción durante el uso.