Dispositivo y procedimiento para el tratamiento electrolítico de agua o disoluciones acuosas.

Dispositivo para el tratamiento electrolitico de agua o disoluciones acuosas con una entrada (3) para el liquid°que va a tratarse y una salida (4) para el liquid° tratado asi como con un equipo de electrOlisis quo presentaelectrodos dispuestos entre la entrada (3) y la salida (4) que pueden ponerse a potenciales electricos diferentesentre si,

estando seleccionada la diferencia de potencial at menos tan grande que pueda producirse una electrOlisisde agua y/o de iones cloruro contenidos en el agua, comprendiendo los electrodos at menos un Mod° y un catodo(5), y estando prevista una primera zona (9, 9') de anodo, que esta fabricada de un material estable a la oxidaci6n, yuna zona (8, 8') de Mod° adicional, quo esta fabricada al menos parcialmente de un material de carbono,caracterizado porque la primera zona (9, 9') de anodo y la zona (8, 8') de Mod° adicional estan dispuestaselectricamente aisladas entre si.

Dispositivo y procedimiento para el tratamiento electrolítico de agua o disoluciones acuosas.

La invención se refiere a un dispositivo para el tratamiento electrolítico de agua o disoluciones acuosas con una entrada para el líquido que va a tratarse y una salida para el liquido tratado así como con un equipo de electrólisis que presenta electrodos dispuestos entre la entrada y la salida que pueden ponerse a potenciales eléctricos diferentes entre sí, estando seleccionada la diferencia de potencial al menos tan grande que pueda producirse una electrólisis de agua y/o de iones cloruro contenidos en el agua, comprendiendo los electrodos al menos un ánodo y un cátodo, y estando prevista una primera zona de ánodo, que está fabricada de un material estable a la oxidación, y una zona de ánodo adicional, que está fabricada al menos parcialmente de un material de carbono.

Se conoce un dispositivo de este tipo por el documento JP 2000 087275.

El documento DE 198 59 814 A1 describe igualmente un tratamiento electrolítico del agua en una celda de electrólisis. En este caso se genera de manera anódica una especie de acción desinfectante tal como cloro, ácido hipocloroso u oxigeno de agua propiamente dicha y sustancias contenidas en el agua naturales tales como iones cloruro. Como material para los electrodos se utiliza titanio recubierto con metal noble-óxidos mixtos. Los electrodos de este tipo son químicamente inertes frente a los desinfectantes generados de manera electrolítica. En este caso es desventajoso el precio elevado de tales electrodos, que por ello de por sí sólo tienen una superficie pequeña. Por tanto, pueden utilizarse de manera eficiente para la desinfección, sin embargo no para impedir la formación de piedras por tratamiento electrolítico de disoluciones acuosas.

Los documentos DE 10030340 C2 y EP 1 03676981 describen dispositivos para impedir la formación de piedras por tratamiento electrolltico de disoluciones acuosas. Ambos dispositivos comprenden como ánodo una carga de partículas de carbono en la que penetra una alimentación de corriente. Tales ánodos han probado su eficacia excelente en aparatos para impedir deposiciones de cal no deseadas por tratamiento electrolítico de agua o disoluciones acuosas. Tienen una superficie grande y pueden fabricarse en cualquier forma de manera sencilla y económica. Sin embargo, tales ánodos no pueden utilizarse para la generación electrolltica de una especie de acción desinfectante tal como cloro, ácido hipocloroso u oxígeno, porque las sustancias de acción desinfectante se adsorben en la superficie de las particulas de cari>ono, en particular en partículas de carbón activo, o bien reaccionan químicamente con las partículas de carbono y a este respecto las oxidan, de modo que la concentración que puede medirse de medio de desinfección libre en el agua tratada es muy pequeña.

Por el documento EP O 175 123 81 se conoce 'un dispositivo y un procedimiento para la esterilización y descalcificación simultánea de líquidos con una celda electrolítica que se suministra con la tensión necesaria a través de una electrónica de control. Ambos electrodos de la celda electrolltica están compuestos por el mismo material resistente al cloro. Los gérmenes que están contenidos en el líquido que atraviesa la celda electrolítica se destruyen mediante disociación electrolítica. Al mismo tiempo en el espacio de cato lito se produce una reducción de dureza en forma de deposición catódica, en la que se deposita carbonato de calcio. Para pasar la incrustación de carbonato de calcio en el cátodo a disolución, es necesario modificar el flujo y la polaridad en la celda electrolítica. En caso de agua muy dura este cambio tiene que realizarse con mucha frecuencia. Las inversiones de polarización de este tipo son especialmente desventajosas porque por un lado de este modo las incrustaciones calcáreas sólo pueden eliminarse de manera incompleta y por otro lado se acortan considerablemente los tiempos de servicio de los electrodos.

El documento JP 2000 087275 describe una celda de electrólisis para la generación de ácido carbónico. La celda de electrólisis conocida por el documento 1 presenta un ánodo, que comprende una primera zona de ánodo de un material estable a la oxidación y una zona de ánodo adicional de material de carbono. El flujo pasa a través de ambas zonas paralelamente al mismo tiempo Por el contrario, el objetivo de la presente invención es evitar las desventajas mencionadas anteriormente y presentar un procedimiento y un dispositivo del tipo mencionado al principio con los que se trate agua de manera electrolítica de.modo que por un lado se impiden de manera más eficiente deposiciones de cal no deseadas, por otro lado se desinfecte el agua que va a tratarse y al mismo tiempo se prolongue el tiempo de servicio de los electrodos en comparación con el estado de la técnica.

Este objetivo se soluciona según la invención de manera sorprendentemente sencilla, aunque eficaz porque la primera zona de ánodo y la zona de ánodo adicional están dispuestas eléctricamente aisladas entre sí.

En la primera zona de ánodo, que está compuesta por un material estable a la oxidación, se generan los medios de desinfección de manera electrolítica. A este respecto, el material de ánodo de la primera zona de ánodo no sólo está expuesto a un medio ácido, sino en particular también a los desinfectantes generados de manera electrolítica, que representan medios de oxidación fuertes. No se desea una reacción química de los medios de desinfección generados de manera electrolítica con el material del ánodo. Por tanto es importante que el material de la primera zona de ánodo sea resistente a la oxidación. Como la primera zona de ánodo compuesta por un material estable a la oxidación sólo sirve para la desinfección del líquido que va a tratarse, la superficie y de este modo los costes para la misma pueden mantenerse reducidos.

A diferencia del estado de la técnica se impide una deposición de cal del líquido que va a tratarse en la zona entre el cátodo y la zona de ánodo adicional fabricada al menos parCialmente de un material de carbono. Aquí se forman cristales iniciadores para la estabilización de cal disuelta en agua. Como la función de protección frente a la cal del agua se produce principalmente mediante la estabilización de la cal disuelta por medio de estos cristales iniciadores, el mecanismo de descalcificación descrito en el documento EP 017512381 mediante la incrustación calcárea en el cátodo sólo desempeña un papel secundario, es decir, la mayor parte de la cal disuelta en el líquido que va a tratarse se estabiliza mediante los cristales iniciadores, con lo que en el cátodo tiene lugar una incrustación calcárea menor en comparación con el dispositivo conocido. Por tanto, un desprendimiento de la cal del cátodo, por ejemplo mediante un cambio de pOlaridad en la celda electrolítica, es necesario con menos frecuencia que en el estado de la técnica, con lo que se aumenta el tiempo de servicio de los electrodos.

Mediante la disposición aislada de las dos zonas de ánodo por un lado es posible separar espacialmente el tratamiento electrolítico para la desinfección y para impedir deposiciones de cal no deseadas. Por otro lado los al menos dos ánodos aislados entre sí pueden activarse de manera separada entre si. Esto es especialmente ventajoso porque la desinfección y el impedir deposiciones de cal no deseadas requieren por regla general tiempos de tratamiento e intensidades diferentes. Así, la concentración de cloro libre generado de manera electrolítica en el agua tratada no puede superar el valor límite del decreto de aguas potables de 0, 3 mgll, mientras que la eficacia del equipo de electrólisis para impedir la formación de piedras según la ficha de trabajo W 512 de la DVGW (Asociación alemana del gas y del agua) debe ascender al menos al 80%. Para conseguir esto, los ánodos aislados entre sí pueden mantenerse a potenciales diferentes, o bien puede ponerse un potencial en los ánodos aislados entre si en instantes diferentes con ayuda del equipo de control electrónico.

Por tanto el dispositivo según la invención posibilita un tratamiento eficiente y económico de agua o de disoluciones acuosas frente a incrustaciones calcáreas y al mismo tiempo una desinfección del líquido que va a tratarse. Esto es muy ventajoso en particular en el campo del agua caliente, porque en éste por un lado por desplazamiento del equilibrio cal -ácido carbónico la tendencia a la formación de piedras es especialmente. grande y por otro lado muchas bacterias, como por ejemplo la Legionella, pueden reproducirse especialmente bien en el campo del agua caliente." .

En una configuración... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el tratamiento electrolítico de agua o disoluciones acuosas con una entrada (3) para el líquido que va a tratarse y una salida (4) para el líquido tratado así como con un equipo de electrólisis que presenta electrodos dispuestos entre la entrada (3) y la salida (4) que pueden ponerse a potenciales eléctricos diferentes entre sí, estando seleccionada la diferencia de potencial al menos tan grande que pueda producirse una electrólisis de agua y/o de iones cloruro contenidos en el agua, comprendiendo los electrodos al menos un ánodo y un cátodo (5) , y estando prevista una primera zona (9, 9') de ánodo, que está fabricada de un material estable a la oxidación, y una zona (8, 8') de ánodo adicional, que está fabricada al menos parcialmente de un material de carbono, caracterizado porque la primera zona (9, 9') de ánodo y la zona (8, 8') de ánodo adicional están dispuestas eléctricamente aisladas entre sí.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el material de carbono de la zona (8, 8') de ánodo adicional contiene carbón activo, grafito, fieltro de carbono, fieltro (7, 7') de grafito y/o una carga de partículas de carbono.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque en el material de carbono penetra al menos una alimentación (6, 6') de corriente.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la alimentación (6, 6') de corriente está fabricada de un material eléctricamente conductor, preferiblemente de grafito, un metal noble o titanio recubierto con metal noble u óxidos mixtos.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material estable a la oxidación de la primera zona (9, 9') de ánodo contiene un metal noble o titanio recubierto con metal noble u óxidos mixtos.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un equipo de control electrónico para activar los electrodos.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está prevista una celda de medición para determinar el contenido en cloro libre en el líquido tratado.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un equipo de dosificación para la regulación del contenido en cloruro.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cátodo (5) está configurado en forma de cepillo, en particular con cerdas que sobresalen radialmente en forma de estrella.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están previstos medios para liberar el cátodo (5) de incrustaciones calcáreas durante el funcionamiento del dispositivo.

11. Procedimiento para el tratamiento electrolítico de agua o disoluciones acuosas por medio de un equipo de electrólisis, en el que al menos dos electrodos del equipo de electrólisis se ponen a diferentes potenciales eléctricos, seleccionándose la diferencia de potencial entre los electrodos al menos tan grande que pueda producirse una electrólisis del agua y/o de iones cloruro contenidos en el agua, comprendiendo los electrodos al menos un ánodo y un cátodo (5) , produciéndose el tratamiento electrolítico del agua o de las disoluciones acuosas en dos zonas del equipo de electrólisis por medio de dos zonas (8, 8', 9, 9') de ánodo diferentes, estando fabricada una primera zona (9, 9') de ánodo de un material estable a la oxidación y una zona (8, 8') de ánodo adicional al menos parcialmente de un material de carbono, caracterizado porque el tratamiento electrolítico del agua o de las disoluciones acuosas se produce por medio de al menos dos ánodos eléctricamente aislados entre sí, comprendiendo al menos uno de los ánodos eléctricamente aislados entre sí la primera zona (9, 9') de ánodo y al menos otro de los ánodos eléctricamente aislados entre sí la zona (8, 8') de ánodo adicional.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el líquido que va a tratarse fluye en primer lugar a través de la zona del equipo de electrólisis en la que se encuentra la zona (8, 8') de ánodo adicional fabricada de material de carbono, y a continuación fluye a través de la zona del equipo de electrólisis en la que se encuentra la primera zona (9, 9') de ánodo fabricada de material estable a la oxidación.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque sólo fluye un flujo parcial del líquido que va a tratarse a través de la zona del equipo de electrólisis en la que se encuentra la primera zona (9, 9') de ánodo fabricada de material estable a la oxidación, volviendo a mezclarse este flujo parcial con el flujo principal tras el equipo de electrólisis.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque los ánodos eléctricamente aislados entre sí se activan por separado por medio de un equipo de control electrónico.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque los ánodos eléctricamente aislados. entre sí se mantienen a potenciales eléctricos diferentes.

16. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque los ánodos eléctricamente aislados entre sí se ceban con corriente en instantes diferentes.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque se mide la concentración del 5 cloro libre generado de manera electrolitica a partir de iones cloruro en el líquido tratado.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque se controla la intensidad del tratamiento electrolítico en función de los valores medidos de la concentración de cloro libre.

19. Procedimiento según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque antes del tratamiento electrolitico se añade de manera dosificada cloruro, preferiblemente cloruro de sodio (sal común) , por medio de un equipo de dosificación,

en el sentido de flujo.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 19, caracterizado porque el cátodo (5) se libera de incrustaciones calcáreas durante el funcionamiento.

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Fig.1

Fig.2