Un filtro para proporcionar agua potable que comprende:

a) un compartimiento con una entrada y una salida;

y

b) un material de filtro dispuesto dentro de dicho compartimiento formado al menos en parte de una pluralidad de partículas de filtro mesoporosas de carbón activado;

caracterizado porque las partículas del filtro son básicas y la pluralidad de partículas del filtro de carbón tiene un porcentaje de volumen de oxígeno en peso de menos de 1%.

Materiales para filtros de agua, filtros de agua correspondientes y procesos para usar los mismos

Campo de la invención

La invención presente se relaciona con el campo de materiales para filtros de agua y filtros de agua y procesos para usar los mismos, y, más particularmente, con el campo de filtros de agua que contienen partículas mesoporosas de carbón activado.

Antecedente de la invención

El agua puede contener muchos tipos diferentes de contaminantes que incluyen, por ejemplo, particulados, sustancias químicas peligrosas, y organismos microbiológicos, tales como bacterias, parásitos, protozoos y virus. En una variedad de circunstancias, estos contaminantes deben eliminarse antes de que el agua se pueda usar. Por ejemplo, en muchas aplicaciones médicas y en la fabricación de ciertos componentes electrónicos, se requiere agua extremadamente pura. Como un ejemplo más común, cualquier contaminantes peligroso se debe eliminar del agua antes de que sea potable, es decir, apta para consumir. A pesar de los medios modernos de purificación de agua, la población general está en riesgo, y en particular los infantes y personas con sistemas inmunológicos comprometidos están en riesgo considerable

En los Estados Unidos y otros países desarrollados, el agua municipalmente tratada incluye típicamente uno o más de las siguientes impurezas: sólidos suspendidos, bacterias, parásitos, virus, materia orgánica, metales pesados, y cloro. Las averías y otros problemas con los sistemas de tratamiento de agua a veces conllevan a una eliminación incompleta de bacterias y virus. En otros países, hay consecuencias letales asociadas con la exposición al agua contaminada, dado que algunos de ellos tienen densidades de la población crecientes, un incremento de la escasez de recursos hídricos, y ausencia de facilidades para tratamiento de agua. Es común que las fuentes de agua potable estén cerca de los residuales humanos y animales, de manera que la contaminación microbiológica es una preocupación primaria de salud. Como resultado de la contaminación microbiológica de las corrientes de agua, un estimado de seis millones de personas mueren cada año, la mitad de los cuales son niños menores de 5 años de edad.

En 1987, la Agencia de Protección del Medio Ambiente de Estados Unidos (EPA) introdujo la “Guía Estándar y Protocolo para Ensayos de Purificadores Microbiológicos de Agua". El protocolo establece los requerimientos mínimos con respecto al desempeño de los sistemas de tratamiento de agua potable que se diseñan para reducir los contaminantes específicos relacionados con la salud en los suministros de agua públicos o privados. Los requerimientos de que el efluente de una fuente de suministro de agua exhiba una eliminación del 99, 99% (o equivalentemente, 4 log) de virus y una eliminación del 99, 9999% (o equivalentemente, 6 log) de bacterias enfrentan un desafío. Bajo el protocolo de la EPA, en el caso de virus, la concentración del influente debe ser de 1x107 virus por litro, y en el caso de bacterias, la concentración del influente debe ser de 1x108 bacterias por litro. Debido al predominio de Escherichia coli (bacteria,

E. coli) en los suministros de agua, y los riesgos asociados con su consumo, este microorganismo se usa como bacteria en la mayoría de los estudios. Igualmente, el bacteriófago MS-2 (o simplemente, fago MS-2) se usa típicamente como el microorganismo representativo para la eliminación de virus porque su tamaño y forma (es decir, aproximadamente 26 nm e icosaédrica) es igual a muchos virus. Así, la capacidad de un filtro para la eliminación del bacteriófago de MS-2 demuestra su capacidad para la eliminación de otros virus.

Debido a estos requerimientos y un interés general en el mejoramiento de la calidad del agua potable, existe un deseo continuo de proporcionar procesos para la fabricación de materiales de filtro y filtros, los cuales son capaces de eliminar bacterias y/o virus de un fluido.

En la patente WO 03/068686 la cual es relevante solo como arte anterior bajo el Artículo. 54 (3) EPC, se describe un filtro para la eliminación de virus y bacterias del agua, el filtro tiene un compartimiento con una entrada y una salida, y un material de filtro que comprende partículas de filtro mesoporosas de carbón activado básico. Un ejemplo descrito es el de un material de filtro que se designa TA4-CA-10, que también se describe en la presente y que tiene un porcentaje de volumen de oxígeno de aproximadamente 1, 1%. La patente de Estados Unidos 2002/0148785 también describe un filtro para la eliminación de virus y bacterias del agua; sus partículas del filtro tienen un recubrimiento activado que comprende un lignosulfonato. La patente de Estados Unidos 2002/0172637 y la publicación de la solicitud de patente WO 02/068324 describen otros materiales de filtro de agua.

Sumario de la invención

Se proporciona un filtro para proporcionar agua potable. El filtro incluye un compartimiento con una entrada y una salida, un material de filtro dispuesto dentro del compartimiento, el material de filtro se forma al menos en parte de una pluralidad de partículas de filtro mesoporosas de carbón activado las cuales son básicas y tienen un porcentaje de volumen de oxígeno de menos de 1%.

Breve descripción de los dibujos

Aunque la descripción concluye con las reivindicaciones que señalan particularmente y reivindican distintivamente la invención, se considera que la presente invención se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción tomada conjuntamente con los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La FIG. 1a es una isoterma de adsorción de nitrógeno BET de las partículas mesoporosas de carbón activado ácidas CA-10, y de las partículas mesoporosas, básicas, de carbón activado con oxígeno reducido TA4-CA-10. La FIG. 1b es una isoterma de adsorción de nitrógeno BET de las partículas mesoporosas de carbón activado básico RGC, y del carbón activado con oxígeno reducido, mesoporoso, básico THe4-RGC. La FIG. 2a es una distribución del volumen de mesoporo de las partículas de la FIG.1a. La FIG. 2b es una distribución del volumen de mesoporo de las partículas de la FIG.1b. La FIG. 3a es un gráfico del punto de carga cero de las partículas de la FIG.1a. La FIG. 3b es un gráfico del punto de carga cero de las partículas de la FIG.1b. La FIG. 4 es una vista de la sección transversal lateral de un filtro de flujo axial fabricado de acuerdo con la presente invención. La FIG. 5a ilustra la concentración del medio de E. coli como una función del tiempo para las partículas del carbón activado de la FIG.1a. La FIG. 5b ilustra la concentración del medio de E. coli como una función del tiempo para las partículas del carbón activado de la FIG.1b. La FIG. 6a ilustra la concentración del medio de MS-2 como una función de tiempo para las partículas del carbón activado de la FIG. 1a. La FIG. 6b ilustra la concentración del medio de MS-2 como una función de tiempo para las partículas del carbón activado de la FIG.1b. La FIG. 7a ilustra la concentración de flujo de E. coli como una función del volumen acumulativo de agua a través de 2 filtros; uno que contiene carbón activado básico mesoporoso de RGC, y el otro que contiene partículas microporosas de carbón activado de coco. La FIG. 7b ilustra la concentración de flujo de MS-2 como una función del volumen acumulativo de agua a través de 2 filtros; uno que contiene carbón activado básico mesoporoso de RGC, y el otro que contiene partículas microporosas de carbón activado de coco.

Descripción detallada de las modalidades preferidas

I. Definiciones

Como se usa en la presente, los términos "filtros" y "filtración" se refieren a las estructuras y mecanismos, respectivamente, asociados con la eliminación del microorganismo (y/o eliminación de contaminante) , principalmente a través de la adsorción y/o exclusión por tamaño en menor grado.

Como se usa en la presente, la frase "material de filtro" se refiere a un agregado de partículas del filtro. El agregado de las partículas del filtro que forman un material de filtro puede ser tanto homogéneo como heterogéneo. Las partículas del filtro pueden estar uniforme o no uniformemente distribuidas (por ejemplo, capas de partículas del filtro diferentes) dentro del material de filtro. Las partículas del filtro que forman un material de filtro no necesitan ser idénticas en forma o tamaño y se pueden proporcionar en una forma suelta o interconectada.... [Seguir leyendo]

1. Un filtro para proporcionar agua potable que comprende:

a) un compartimiento con una entrada y una salida; y b) un material de filtro dispuesto dentro de dicho compartimiento formado al menos en parte de una pluralidad de partículas de filtro mesoporosas de carbón activado;

caracterizado porque las partículas del filtro son básicas y la pluralidad de partículas del filtro de carbón tiene un porcentaje de volumen de oxígeno en peso de menos de 1%.

2. El filtro de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en donde la pluralidad de partículas del filtro de carbón tiene un BRI mayor que 99, 99%, y un VRI mayor que 99%.

3. El filtro de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en donde el material de filtro tiene un F-BLR mayor que 2 logs y un F-VLR mayor que 1 log.

4. El filtro de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en donde el material de filtro tiene un eficiencia de un solo colector de entre 0, 005 y 0, 25, y un coeficiente de filtro entre 40 m-1 y 14, 000 m-1.

5. El filtro de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en donde la pluralidad de partículas del filtro de carbón tiene un punto de carga cero entre 9 y 12, y un ORP entre 290 mV y 175 mV.

6. El filtro de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en donde la suma de los volúmenes de mesoporos y de macroporos de la pluralidad de partículas mesoporosas del filtro de carbón activado está entre 0, 2 ml/g y 2 ml/g.

7. El filtro de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en donde el material de filtro se dispone en el compartimiento para el flujo axial y tiene un área facial de al menos 970 mm2 (1, 5 pulg2) y una profundidad de al menos 6, 4 mm (0, 25 pulg.) .