Procedimiento para extraer, como mínimo, un constituyente de una solución.

Procedimiento para extraer, como mínimo, un constituyente de una solución,

que comprende:

- formar una mezcla líquida mediante el contacto de dicha solución y un material semilla heterogéneo en partículasen presencia de una o más sustancias que provocan que cristalice el constituyente a extraer sobre la superficie delmaterial semilla; y

- separar el material semilla que tiene el constituyente a extraer cristalizado sobre el mismo de la mezcla líquidamediante el paso de la mezcla líquida a través del filtro, en el que el tamaño de poro del filtro es superior al tamañode partícula del material semilla.

Procedimiento para extraer, como mínimo, un constituyente de una solución La presente invención se refiere a un procedimiento para extraer, como mínimo, un constituyente de una solución, y a un procedimiento para preparar un material en partículas.

Es conocida la utilización de un reactor denominado de pélets para extraer, como mínimo, un constituyente de una solución. En este caso, la solución se inyecta en la parte más inferior de un recipiente cilíndrico de un reactor y, mediante el mantenimiento de un flujo adecuado de agua a través del recipiente del reactor, las partículas semilla se mantienen en un lecho fluidizado. El nivel más superior del lecho fluidizado se encuentra unos metros por debajo de la parte superior del recipiente del reactor. Cerca de la parte inferior del lecho fluidizado, se mezclan una o más sustancias químicas en la solución, dando lugar a una solución que se sobresatura con respecto a una sustancia, que, en parte, comprende el ion a extraer. El contraión requerido está presente en la corriente añadida de la sustancia o sustancias químicas o se produce mediante la reacción de la corriente de desecho con la sustancia o sustancias químicas añadidas. La sustancia que comprende el ion a extraer y el contraión cristalizan sobre la superficie de las partículas del material semilla, formándose pélets en el procedimiento. La intención es evitar el nacimiento de pequeñas partículas precipitadas en el volumen de la solución. Los aspectos importantes para realizar esto son la elección de un material semilla adecuado y el control de la sobresaturación mediante la dosificación de dicha sustancia o sustancias químicas. Las partículas del material semilla se deben mantener en un lecho fluidizado a efectos de evitar que se aglomeren cuando dicha sustancia cristaliza. La sobresaturación, que forma la fuerza impulsora para la cristalización, es máxima en la parte inferior del reactor y baja hasta cero en la parte superior del reactor. De este modo, los pélets en la parte inferior del reactor crecerán más rápidamente que los pélets en la parte superior del lecho fluidizado. Los pélets más pesados en la parte inferior del reactor permanecerán allí y, al alcanzar un cierto tamaño, se extraen de manera continua o periódica. Al mismo tiempo, se añade un número idéntico de partículas semilla frescas en la parte superior del lecho fluidizado a efectos de mantener contante la concentración del material semilla.

Los reactores de pélets se pueden utilizar, entre otros, para purificar aguas residuales, ablandar el agua, extraer iones de metales pesados, extraer fosfatos de aguas residuales e incluso la desnitrificación biológica con la ayuda de bacterias.

Cuando se ablanda el agua, se alimenta un líquido o suspensión básica (NaOH, Na2CO3 o Ca (OH) 2) en la parte inferior del reactor, consiguiéndose un incremento de la concentración de CO32- en la solución mezclada y la

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sobresaturación de CaCO3. Los iones de CO32- provienen de los iones HCO3 en el agua o de la base (en caso de añadir Na2CO3) . Asimismo, la extracción de mercurio, plomo, cobre, níquel, zinc, cadmio y otros metales pesados se puede llevar a cabo mediante la cristalización de sales metálicas, tales como, por ejemplo, carbonatos. Cuando se extraen fosfatos, el fosfato de calcio o la estruvita cristalizan sobre las partículas del material semilla.

Aunque los costes de inversión para un reactor de pélets son bajos, y a veces los granos obtenidos se pueden utilizar (por ejemplo, como aditivo en/para la alimentación de pollos o para neutralizar ácidos) , también existen importantes desventajas asociadas con la extracción de un constituyente de una solución con la ayuda de un reactor de pélets. De este modo, el líquido tratado (por ejemplo, agua descalcificada) requiere un tratamiento secundario porque aún contiene partículas sólidas pequeñas. Este tratamiento secundario puede consistir, por ejemplo, en el paso del líquido tratado a través de un filtro de arena y antracita. Una causa de la presencia de las partículas pequeñas sueltas en el efluente es la erosión del material semilla y/o los pélets debido a la fuerte turbulencia, requerida para un mezclado óptimo, en el reactor de pélets. Otra causa es la formación de cristales pequeños (microcristales) sueltos y homogéneos de CaCO3 debido a la sobresaturación elevada local en el volumen de la solución.

Una segunda desventaja de utilizar el reactor de pélets conocido es el hecho de que el área específica de los granos de semilla (que es el área para la cristalización) es baja, ya que los granos de semilla, a efectos de evitar que sean arrastrados, no deben ser demasiado pequeños (por ejemplo, tienen un diámetro de 0, 6 mm, correspondiente a un área específica de 3, 8 m2 por kg) .

La velocidad de cristalización depende, entre otros, del área de cristalización presente. Un área específica baja significa que debe añadirse una cantidad relativamente grande de material semilla y, por lo tanto también, que el reactor, a efectos de conseguir una cierta capacidad, debe tener un contenido relativamente grande.

A efectos de mantener el lecho fluidizado, se debe mantener una velocidad de flujo esencialmente constante, de manera que la flexibilidad con respecto a las fluctuaciones en la velocidad de flujo sea muy limitada, ya que esto conduciría directamente a la deposición o, según sea el caso, al arrastre de las partículas fluidizadas. Esto también significa que el tiempo de residencia en un reactor de pélets y, por tanto, el tiempo de reacción/cristalización, es una cantidad que prácticamente no puede variar.

A efectos de superar estas desventajas, se desarrolló el procedimiento tal como se da a conocer en el documento WO 94/11309. En este procedimiento se utiliza un material semilla que tiene un tamaño de partícula entre 0, 1 y 50 µm, mediante lo cual se pasa la mezcla del líquido y el material semilla que tiene una sustancia cristalizada sobre el mismo a través de un filtro de membrana para la microfiltración, cuyo filtro tiene un tamaño de poro entre 30 nm y 25 µm, de manera que el líquido permea a través de la membrana y el material semilla no lo hace. En otras palabras, dicho procedimiento requiere que el tamaño de poro del filtro de membrana sea menor que el tamaño de partícula del material semilla para establecer una buena separación del material semilla.

Las partículas semilla muy pequeñas utilizadas, según este procedimiento, presentan un área específica elevada, de manera que la misma masa de semilla proporciona más área de cristalización. Además, las distancias de difusión son más cortas. Consecuentemente, la cristalización puede tener lugar mucho más rápidamente, como resultado de lo cual, el aparato puede ser mucho más pequeño (por ejemplo, en un factor de 10 o más) . Para la misma área de cristalización, se requiere mucho menos material semilla (más de un orden de magnitud) . Las semillas sobredesarrolladas formadas son más pequeñas y, como resultado, se pueden aplicar de más maneras, por ejemplo, como material de relleno. Las semillas sobredesarrolladas están mucho menos contaminadas con el material semilla. En el reactor de pélets convencional, del 15 al 30% de los pélets comprende material semilla, si se utiliza el procedimiento según la presente invención, este porcentaje es, por ejemplo, sólo del 0, 2%.

Además, cuando se utiliza el procedimiento citado, ya no es necesario el tratamiento secundario del líquido en un filtro de antracita y arena o similar para extraer microcristales. En el caso del tratamiento del agua, la utilización de la membrana de microfiltración, según el documento WO 94/11309, también posibilita la extracción de virus y bacterias, como resultado de lo cual, además de ablandar o, según sea el caso, de extraer el metal, tiene lugar al mismo tiempo la desinfección.

Es posible un alcance más amplio para ajustar el tipo de material semilla al resultado deseado, en particular con respecto a la interacción mejorada con la sustancia a cristalizar.

Además, dado que no se utiliza un lecho fluidizado y, por tanto, no es necesario permitir un caudal mínimo y máximo para mantener un lecho fluidizado, el procedimiento, según el documento WO 94/11309, da a conocer una elección mucho más amplia con respecto al caudal del líquido y el tiempo de residencia (tiempo de reacción) a emplear. En general, un equipo más pequeño dará lugar a costes totales de inversión bajos.

Es evidente que el procedimiento del documento WO 94/11309 constituye una mejora considerable sobre los procedimientos conocidos en los que se utiliza un reactor de pélets. No obstante, en la práctica, se piensa que el... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para extraer, como mínimo, un constituyente de una solución, que comprende:

- formar una mezcla líquida mediante el contacto de dicha solución y un material semilla heterogéneo en partículas en presencia de una o más sustancias que provocan que cristalice el constituyente a extraer sobre la superficie del material semilla; y

- separar el material semilla que tiene el constituyente a extraer cristalizado sobre el mismo de la mezcla líquida

mediante el paso de la mezcla líquida a través del filtro, en el que el tamaño de poro del filtro es superior al tamaño 10 de partícula del material semilla.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el tamaño de partícula del material semilla es de 0, 1 a 50 µm.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, en el que el tamaño de poro del filtro es igual o inferior a 150 µm. 15

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el tamaño de partícula del material semilla es de 5 a 25 µm.

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que una o más sustancias provocan que 20 cristalice el constituyente a extraer sobre la superficie del material semilla.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el material semilla comprende un material inorgánico seleccionado del grupo que comprende tipos de arcilla mineral, partículas de sílice, silicatos o diatomeas.

7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el material semilla comprende un material orgánico seleccionado del grupo que comprende celulosa, estearato y lactosa.

8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que la solución es agua o una solución acuosa.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, cuyo procedimiento se utiliza para ablandar agua y en el que el pH de la solución se incrementa para provocar que el CaCO3 precipite sobre el material semilla.

10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, cuyo procedimiento se utiliza para extraer iones de metales pesados de la solución mediante la cristalización de la sal metálica o el hidróxido metálico sobre la 35 superficie del material semilla.

11. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, cuyo procedimiento se utiliza para extraer aniones de la solución mediante la cristalización de una sal de los aniones sobre la superficie del material semilla.

12. Procedimiento para preparar un material en partículas, en el que se utiliza un procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, y en el que el material en partículas comprende el material semilla en partículas y el constituyente que ha cristalizado sobre la superficie del material semilla.