Dispositivo para la producción de desinfectante y de agua desinfectada mediante activación electroquímica de soluciones acuosas.

Dispositivo para la producción de desinfectante y de agua desinfectada mediante activación electroquímica de soluciones acuosas.

Comprende una celda electroquímica (1) de tratamiento de una solución acuosa de cloruro sádico, que entra por una boca de entrada (2) y es sometida a la acción de un campo eléctrico, y es separada en un flujo de catolito (C), conteniendo iones positivos, y que sale de una cámara catolítica (3) de la celda (1), por una salida de catolito (4); y un flujo de anolito (A) desinfectante, con iones negativos, que sale de la cámara anolítica (5) por una salida de anolito (6).

Las cámaras catolítica (3) y anolítica (5) están separadas por una membrana semipermeable (7), pero permeable a los iones. Una de las celdas (1) tiene una tubería de recirculación (8) exterior de catolito (C) a una entrada de la cámara anolítica (5), para la recirculación de una fracción del catolito (C).

"Dispositivo para la producción de desinfectante y de agua desinfectada me

diante activación electroquímica de soluciones acuosas"

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Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo para la producción de desinfectan

te y de agua desinfectada, mediante activación electroquímica de soluciones acuo

sas, que comprende al menos una celda electroquímica para una solución acuosa

1 O de NaCI en agua sin desinfectar, en la que la solución acuosa entra por una boca

de entrada y es sometida a la acción de un campo eléctrico, y es separada en:

- un flujo de catolito, conteniendo iones positivos, y que sale de una cámara

catalítica de la celda, por una salida de catolito; y

- un flujo de anolito desinfectante, con iones negativos, que sale de la cáma

15 ra analítica de la celda, por una salida de anolito.

Las cámaras catalítica y analítica están separadas por una membrana semiper

meable, pero permeable a los iones. El desinfectante reivindicado está constituido

por el propio anolito resultante y el agua desinfectada reivindicada se produce por

adicción de anolito al agua sin desinfectar.

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Antecedentes de la invención

La activación electroquímica de soluciones (ECAS, acrónimo de la expresión en

inglés "Eiectrochemical Activation of Solutions") se basa en el proceso electrolítico a

través de una membrana porosa de material cerámico, durante lo cual la solución

25 de agua en sal metálica (en especial, NaCI) , sometida a un campo eléctrico, se se

para en dos flujos. Una corriente eléctrica entre dos polos de metal inerte actúa a

través de la solución acuosa. El resultado de tratamiento en la cámara de ánodo es

la fracción analítica, o anolito, que es un oxidante altamente eficaz a bajas concen

traciones al mismo tiempo que, debido a su eficacia a baja concentración, no resul

30 ta tóxico para la salud humana, la de los animales ni la de las plantas. Su ámbito de

actuación se centra en la desinfección microbiológica, al degradar por oxidación las

membranas de las bacterias, virus, hongos y esporas de los hongos. La fracción

catalítica (el flujo separado por el polo negativo) , o catolito, posee propiedades re

ductoras, siendo un buen catalizador de reacciones químicas, formación de crista

les, etc., por lo tanto con propiedades detergentes.

A nivel molecular, lo que ocurre es que el campo eléctrico creado entre los dos po

los es mayor que la energía de los enlaces de puente de hidrógeno del agua, ven

5 ciendo las fuerzas de Van der Waals, y atrayendo a sus respectivos elementos al

polo eléctrico opuesto. El cloruro sódico, que actúa como electrolito, aumentando el

rendimiento de la electrólisis del agua, también rompe sus enlaces y se disocia en

iones Na+ y cr. El diafragma permite el paso de los iones al lado correspondiente

de la membrana, concentrando los iones Na+ y H+ en el polo negativo y los iones

1O 0 2y Cr y sus compuestos en el positivo. A la salida de las celdas electrolíticas y

debido a la barrera que supone la membrana porosa, los dos efluentes están com

pletamente separados. El catolito contiene compuestos de hidrógeno y sodio mien

tras que es anolito es una mezcla de compuestos inestables de oxígeno y cloro.

15 Un punto importante es que el efecto de las soluciones ECAS es temporal. Tras un

periodo de tiempo (entre varias horas y varias semanas) los productos de las solu

ciones ECAS de desactivan y se disocian en los productos iniciales. Esto explica

que los productos ECAS son ambientalmente ecológicos.

20 Para una mayor comprensión de esta tecnología, véase el artículo de CUEVAS,

Antonio; VINOGRADOV, Dimitri; VINOGRADOV, Vladimir, "Activación electroquími

ca de soluciones acuosas (ECAS) ", Rev. Ingeniería Química, N° 498, Ed. Reed Bu

siness lnformation, Madrid, España -Octubre 2011, págs. 44 a 48.

25 El documentos W02006043853A 1, (RU20040130697}, de Vinogradov, da a cono

cer un módulo del tipo citado con un ánodo cilíndrico axial y un cátodo que está

dispuesto en una posición coaxial con respecto al ánodo. Una cámara de trabajo

formado entre el cátodo y el ánodo está dividido en cámaras de cátodo y el ánodo

por una misma membrana semi-permeable coaxial. Una tubería de suministro de

30 reactivo de trabajo está fijado a una base y el ánodo está provisto de una cavidad

axial que está incorporado en el mismo y conectado a dicho reactivo de trabajo su

ministrando tubo y la cámara del ánodo por medio de canales. La cámara del ánodo

está conectado a una tubería de descarga de anolito y la cámara de cátodo está

La patente EP1961706A1 (prioridad RU2297981) describe un módulo como el del

documento anterior, en que el compartimento del electrodo interior comunica direc

tamente con el conducto de entrada de agua o solución y el electrodo interior adop

5 ta la forma de una pared sólida

El documento W02009070056A1 (prioridad RU2367616) , describe una variante de

los anteriores módulos, de conformación general cilíndrica oblonga, en que el elec

trodo interno es un cilindro interno macizo y se enrosca a una tapa, el electrodo

1 O externo es un cilindro coaxial que ejerce de pared externa, y el diafragma semi per

meable es asimismo un cilindro coaxial a los dos anteriores intermedio. Entre el

diafragma y el electrodo interior queda definida una cavidad anular interna comuni

cada fluidamente con conductos de entrada y de salida del agua o solución acuosa.

Entre el diafragma y el electrodo exterior queda definida una cavidad anular exter

15 na, provista de conexiones de tubería de entrada y salido perpendiculares al eje.

Por último, el documento W020091 05046A 1 (prioridad SK50172008) describe un

producto desinfectante respetuoso con el medioambiente, que es el resultado de la

descomposición electrofísica de una solución de cloruro sódico en agua, contenien

20 do 0.01 a 0.1 % de cloro activo, 0.0001 a 0.0003 % de dióxido de cloro, 0.1 to 0.2 %

de cloruro sódico, y siendo el resto agua, su potencial de oxidación-reducción está

comprendido entre 600 y 1200 m V y el pH entre 2 y 11. Fuente del cloro activo es el

ácido hipocloroso, hipoclorito de sodio o cloro molecular ya sea individualmente o

en los compuestos. Este desinfectante puede contener trazas de agentes oxidantes

25 tales como peróxido de hidrógeno, ozono, oxígeno.

Aún siendo de una correcta funcionalidad, los anteriores dispositivos no están por

completo exentos de inconvenientes. Normalmente, actualmente el consumo eléc

trico aproximado para obtener una solución de un litro de fracción anolítica a 500

30 ppm de Cloro activo es de 10 Wh y el consumo de NaCI es de entre 3 y 8g. Ello

requiere normalmente equipos de gran tamaño y escasa portabilidad para produc

ciones de volúmenes elevados de anolito desinfectante, por lo que en la actualidad

su uso queda muy restringido a utilizaciones hospitalarias, en laboratorios, en la

portabilidad y rendimiento en producción de anolito sensiblemente superiores.

5 La presente invención tiene por finalidad proporcionar un dispositivo para la desinfección de aguas que pueda tener poco peso para poder ser transportado fácilmente a lugares de difícil acceso, con un anolito más rico en cr, para poder ser empleado en zonas con escasez de agua, y con un bajo consumo eléctrico, para su empleo en localizaciones con recursos limitados de producción eléctrica, todo ello por ejemplo para ser empleado en acciones humanitarias,

1 O 15 Explicación de la invención A tal finalidad, el objeto de la presente invención es un dispositivo portátil para la producción de desinfectante y de agua desinfectada, del tipo indicado, que en su esencialidad se caracteriza, según la parte caracterizante de la reivindicación 1 , porque al menos una de las celdas tiene una tubería de recirculación exterior de catolito a una entrada de la cámara analítica, para la recirculación de una fracción del catolito. De esta manera se permite bajar el consumo eléctrico y obtener un anolito más rico en calcio al mismo tiempo.

20 En las reivindicaciones 2 y sucesivas se dan a conocer realizaciones preferidas de la presente invención.

25 Breve descripción de los dibujos A continuación se hará la descripción de un modo de realización preferido, aunque no exclusivo, del dispositivo según la presente invención, para cuya mejor comprensión se acompaña de unos dibujos, dados meramente...

1. Dispositivo para la producción de desinfectante y de agua desinfectada, que comprende al menos una celda electroquímica (1) de tratamiento de una solución acuosa de cloruro sódico en agua sin desinfectar, en la que la solución entra por una boca de entrada (2) y es sometida a la acción de un campo eléctrico, y es separada en:

-un flujo de catolito (C) , conteniendo iones positivos, y que sale de una cámara catolítica (3) de la celda (1) , por una salida de catolito (4) ; y

-un flujo de anolito (A) desinfectante, con iones negativos, que sale de la cámara anolítica (5) de la celda (1) , por una salida de anolito (6) , estando separadas las cámaras catolítica (3) y anolítica (5) por una membrana semipermeable (7) , pero permeable a los iones, caracterizado porque al menos una de las celdas (1) tiene una tubería de recirculación (8) exterior de catolito (e) a una entrada de la cámara anolítica (5) , para la recirculación de una fracción del catolito (C) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la tubería de recirculación (8) tiene una válvula de tres vías (9) para la extracción del catolito (e) no re-circulado como producto de colas.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la fracción de catolito recirculado (e') está comprendida entre 2/5 y 4/5 de la cantidad producida.

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de captación de agua de una fuente exterior de agua sin desinfectar (14) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios de captación de agua comprenden una bomba sumergible (10) .

6. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de dosificación (11) de sal (13) desde un depósito (12) de sal a la corriente de agua sin desinfectar (14) para la producción de la solución (15) acuosa a tratar.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende filtros (16) previos para la filtración del agua sin desinfectar

(14) previamente a su entrada a la celda electroquímica (1) .

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una fuente de alimentación eléctrica para la generación del campo eléctrico de la celda electroquímica (1) y el resto de dispositivos eléctricos o electrónicos del dispositivo (100) .

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque dicha fuente de alimentación comprende placas solares (17) .

10. Dispositivo según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque dicha fuente de alimentación comprende una batería (18) .

11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una mochila (19) , provista de asas (27) , y de compartimientos adaptados para alojar la celda (1}, la recirculación exterior (8) de catolito (C) , y el resto de medios eventualmente comprendidos en el Dispositivo (100) , para facilitar el transporte del mismo.

12. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una maleta, provista de compartimientos adaptados para alojar la celda (1 }, la recirculación exterior (8) de catolito (C) , y el resto de medios eventualmente comprendidos en el dispositivo (100}, para facilitar el transporte del mismo.

13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho cloruro metálico es CINa.