Aparato para la regeneración electroquímica de absorbentes.

El aparato para tratar líquido por contacto con un material adsorbente (16) en partí­culas,

que comprende un depósito para tratar el lí­quido; una cámara de regeneración (10; 44) en el depósito, y medios (24) para reciclar el material adsorbente a lo largo de una ruta que incluye el paso a través de la cámara de regeneración y en un cuerpo de lí­quido en el depósito, en donde el material adsorbente es capaz de regeneración, y la cámara de regeneración se define entre dos electrodos (36, 38) para acoplar a una fuente de energí­a eléctrica, en donde la ruta de reciclado para el material adsorbente comprende la cámara de regeneración y al menos una cámara (26) de tratamiento yacente en el depósito, cuyas cámaras definen esencialmente secciones paralelas de la ruta de reciclado, y además en donde los medios de reciclado comprenden medios para repartir aire a presión a la base del depósito para mover el material adsorbente a lo largo de la ruta de reciclado.

Aparato para la regeneración electroquímica de absorbentes Esta invención se refiere al tratamiento de lfquido contaminado por contacto con un material adsorbente. La invención tiene aplicación particular, aunque no exclusiva, en el tratamiento de lfquidos para eliminar contaminantes orga5 nicos. Aunque la invención tiene uso particular en la oxidación an6dica de compuestos organicos, tambien puede usarse para la reducción catódica de compuestos. Tambien puede usarse para desinfección.

Los materiales adsorbentes se usan normalmente en aparatos de tratamiento lfquido. Dichos materiales basados en carbono son particularmente utiles, y son capaces de regeneración mediante el paso de una corriente electrica a su traves. El documento US 5.443.700 describe un metodo y un aparato para tratar las aguas residuales por contacto con adsorbente granular seguido por reactivación del adsorbente mediante el paso de una corriente electrica a traves del adsorbente. En una realización, el aparato emplea camaras de adsorción y regeneración ffsicamente separadas, mientras que en otra realización, la adsorción y regeneración tienen lugar en la misma camara. En ambas realizaciones, sin embargo, la adsorción y la regeneración se llevan a cabo por cargas usando un lecho estacionario de material adsorbente. El uso de adsorbentes basados en carbono en el tratamiento de agua contaminada se des

cribe en los siguientes documentos publicados por El Instituto de Ciencias y Tecnologfa de la Universidad de Manchester (actualmente la Universidad de Manchester) en 2004:

Electrochemical regeneration of a carbon-base adsorbent loaded with cr y stal violet dye por N W Brown, E P L Rob

erts, A A Garforth y R A W Dr y fe Electrachemica Acta 49 (2004) 3269-3281.

Atrazine removal using adsorption and electrochemical regeneration por N W Brown, E P L Roberts, A Chasiotis, T 20 Cherdron y N Sanghrajka Water Research 39 (2004) 3067-3074.

La presente invención proporciona un aparato y un metodo como se define en las reivindicaciones 1 y 18 respectivamente como se propone debajo. En el uso, puede aplicarse un voltaje entre los electrodos, de forma o bien continua o intermitente, para pasar corriente a traves del material adsorbente y regenerarlo de la manera descrita en los documentos referidos anteriormente. El material adsorbente se basa típicamente en carbono.

El proceso de tratamiento y regeneración puede ser continuo o semi-continuo. Un volumen individual de lfquido puede tratarse como una carga, con el material adsorbente regenerandose mientras la respectiva carga se trata, o entre tratamientos de carga. Algunos compuestos pueden tratarse ademas en una celda no dividida, con tal que no haya conexión electrica continua entre el catodo y el anodo a traves del sólido que conduce el material adsorbente. En un proceso continuo o semi-continuo, el caudal del lfquido a traves del aparato se determina y se controla para asegurar un tiempo de permanencia suficiente en contacto con el adsorbente de reciclado.

El aparato de la invención puede usarse con una unica camara de regeneración, o con una pluralidad de camaras de regeneración en equipo mas sustancial. Dicha pluralidad de camaras puede estar en forma de un banco montado en un depósito comun, que puede acomodar la circulación del material adsorbente solo a partir de cualquier lado de las camaras con las camaras estrechamente alineadas a lo largo de un eje del depósito y que se extienden a las pare

des finales opuestas del depósito. En otra disposición el banco puede acomodar la circulación desde los lados y extremos de un banco de camaras estrechamente alineadas dentro del depósito y separadas de sus paredes finales. En aun otra disposición la circulación puede ser desde alrededor de la periferia de cada camara separada de las camaras adyacentes en el depósito. El uso de un depósito comun de esta forma facilita el reciclado del material adsorbente y el flujo de lfquido a traves del equipo en mayores cantidades. Puede usarse una entrada y salida co

mun para el lfquido a tratar, y puede usarse un sistema sencillo para reciclar el adsorbente. Aunque las camaras estan dispuestas en un banco, los electrodos individuales se asociaran normalmente con cada camara para la regeneración del adsorbente.

En el aparato segun la invención, el material adsorbente puede reciclarse a lo largo de una variedad de diferentes rutas, al menos una parte de las cuales coincidiran con la ruta del lfquido a tratar a traves del depósito. En esa parte, 45 el lfquido y el adsorbente pueden pasar tanto en la misma dirección como en la contraria. Normalmente, el lfquido contaminante se repartira en la base del depósito, y se descargara desde una posición superior, mientras que el material adsorbente sigue al menos una ruta continua dentro del depósito.

El reciclado del adsorbente se consigue facilmente mediante el reparto de aire a la base o una o mas secciones de la ruta que lleva el material hacia arriba en esa sección o secciones. Este movimiento lleva el material sobre un lími

50 te en lo alto de la camara de regeneración, en el que cae despues por gravedad. Mientras se mueve a traves de la camara de regeneración, el voltaje aplicado provoca una corriente que fluye a traves de los materiales, destruyendo los contaminantes adsorbidos. Los productos de degradación pueden liberarse en forma gaseosa, y tratarse separadamente de la forma apropiada.

El uso de aire para reciclar el material adsorbente es, por supuesto, beneficioso en sí mismo para el proceso de 55 tratamiento. Airea el lfquido contaminado, ademas de agitar el material adsorbente mientras se recicla, mejorando de este modo su exposición al lfquido contaminado. Tambien puede usarse el lfquido entrante para arrastrar y ayudar en la circulación del adsorbente desde el fondo de la camara de regeneración. Esto puede ser beneficioso cuando

se tratan lfquidos que contiene compuestos tensioactivos que podrían dar por resultado la formación de espuma. Por supuesto, pueden usarse diferentes fluidos para realizar diferentes tratamientos de diversos lfquidos en el aparato.

La ruta de reciclado para el material adsorbente y la camara de regeneración pueden disponerse de forma diferente en un depósito, dependiendo de las necesidades para los lfquidos a tratar, el tiempo de contacto de los lfquidos a tratar y la cantidad de material al que deberfa exponerse el lfquido. En una disposición preferida, la camara de regeneración esta situada de forma centralizada en un dispositivo, adaptandose el material adsorbente a caer a traves de ella, y reciclarse hacia arriba en el depósito y a traves del lfquido a tratar en el exterior de la camara. Un disefo conveniente del aparato tiene la camara de regeneración situada entre dos camaras de tratamiento, una a cada lado de la misma, en que es de forma eficaz una disposición bidimensional. Los electrodos para la camara de regeneración pueden disponerse entonces en las caras contrarias de la misma, siendo estas caras diferentes de los lados frente a los que se definen las camaras de tratamiento. Esta disposición sin embargo, puede extenderse por supuesto a tres dimensiones estando la camara de regeneración rodeada por una pluralidad de camaras de tratamiento. Estas disposiciones pueden ademas estar invertidas, con una unica camara de tratamiento situada en disposición central o bien dentro de una camara de regeneración anular, o rodeada por una serie de camaras de regeneración.

Los materiales adsorbentes adecuados para usar en esta invención son materiales sólidos electricamente conductores capaces de una facil separación de la fase líquida. El material puede usarse en forma de polvo, copo o granular. Mientras que el tamafo de partfcula no sea crftico, el tamafo óptico dependera de las propiedades adsorbentes. El material usado y particularmente el tamafo de partfcula es un compromiso entre el area superficial, la conductividad electrica y la facilidad de separación. Los materiales preferidos son compuestos de intercalado de grafito (GICs) . Un GIC particularmente preferido es producto intercalado de bi-sulfato. Puede formarse tratando de forma química o electroquímica copos de grafito en condiciones oxidantes en presencia de acido sulfurico. Sin embargo, un gran numero de materiales GIC diferentes se han fabricado y diferentes materiales tendran diferentes propiedades adsorbentes que seran un factor en la selección de un material particular.

La reducción del tamafo de partfcula del material adsorbente aumentara significativamente... [Seguir leyendo]

1. El aparato para tratar lfquido por contacto con un material adsorbente (16) en partfculas, que comprende un depósito (2; 48) para tratar el lfquido; una camara de regeneración (10; 44) en el depósito, y medios (24) para reciclar el material adsorbente a lo largo de una ruta que incluye el paso a traves de la camara de regeneración y en un cuerpo de lfquido en el depósito, en donde el material adsorbente es capaz de regeneración, y la camara de regeneración se define entre dos electrodos (36, 38) para acoplar a una fuente de energfa electrica, en donde la ruta de reciclado para el material adsorbente comprende la camara de regeneración y al menos una camara (26) de tratamiento adyacente en el depósito, cuyas camaras definen esencialmente secciones paralelas de la ruta de reciclado, y ademas en donde los medios de reciclado comprenden medios para repartir aire a presión a la base del depósito para mover el material adsorbente a lo largo de la ruta de reciclado.

2. El aparato segun la reivindicación 1, que incluye medios para mover el lfquido a traves del depósito desde una entrada (32) y a una salida (34; 58) desde el depósito.

3. El aparato segun la reivindicación 2, en donde el depósito y la camara definen al menos una ruta final para reciclar material adsorbente y una ruta para el lfquido desde la entrada a la salida de la que una parte coincide con una parte de la ruta final para llevar el lfquido y el adsorbente a lo largo de la misma dirección.

4. El aparato segun la reivindicación 2, en donde el depósito y la camara definen al menos una ruta final para reciclar material adsorbente y una ruta para el lfquido desde la entrada a la salida de la que una parte coincide con una parte de la ruta final para llevar el lfquido y el adsorbente a lo largo de la dirección opuesta.

5. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la entrada para el lfquido a tratar esta en la base del depósito, mientras que la salida para el lfquido esta en una posición superior en el depósito.

6. El aparato segun la reivindicación 5, en donde la salida para el lfquido del depósito se dispone respecto a la ruta del material adsorbente de reciclado por estar de forma vertical por encima de dicha ruta cuando el aparato esta en uso.

7. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la camara de regeneración se define entre un anodo (36) y un catodo (38) , y en donde al menos el catodo esta protegido del lfquido y el material en partfculas en la camara mediante una membrana conductora (40) .

8. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el catodo esta alojado en un compartimiento (42) separado en el depósito.

9. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que se monta una pluralidad de camaras de regeneración en un depósito comun.

10. El aparato segun la reivindicación 9, en donde las camaras de regeneración estan dispuestas en un banco (46) de camaras alineadas a lo largo de un eje del depósito.

11. El aparato segun la reivindicación 10, en donde las camaras se alinean estrechamente y se extienden a las paredes finales (50) opuestas del depósito.

12. El aparato segun la reivindicación 1, en donde la camara de regeneración esta dispuesta entre dos camaras de tratamiento.

13. El aparato segun la reivindicación 1, en donde la camara de regeneración esta rodeada por una pluralidad de camaras de tratamiento.

14. El aparato segun la reivindicación 1, que incluye dos camaras de regeneración, una a cada lado de una camara de tratamiento.

15. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la camara de regeneración esta dispuesta para formar una parte de la ruta de reciclado en que el material adsorbente se mueve de forma vertical hacia abajo.

16. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye un material adsorbente (16) en partfculas electricamente conductor.

17. El aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores que incluye un material adsorbente (16) en partfculas con base de carbono.

18. Un metodo para tratar lfquido con un material absorbente (16) con base de carbono en partfculas que comprende pasar el lfquido a traves de un depósito (2; 48) que contiene el material adsorbente mientras se recicla el material adsorbente a lo largo de la ruta que incluye el paso a traves de la camara de regeneración (10; 44) en el depósito, y aplicar un voltaje para pasar una corriente electrica a traves del material adsorbente en la camara para regenerarlo

mientras se recicla a su traves, en donde la ruta de reciclado para el material adsorbente comprende la camara de regeneración y al menos una camara de tratamiento (26) adyacente en el depósito, cuyas camaras definen esencialmente secciones paralelas de la ruta de reciclado, y ademas en donde se reparte aire (24) a presión a la base del depósito para mover el material adsorbente a lo largo de la ruta de reciclado.

19. Un metodo segun la reivindicación 18, usando el aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.