ES1297568U

ES1297568U - Equipo autonomo de electrolisis y electrodialisis para potabilizacion de agua

Info

Publication number: ES1297568U
Application number: ES202231999U
Authority: ES
Inventors: Bastidas Laura Daniela Idarraga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2023-03-01
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: ES1297568Y

Abstract

Equipo autónomo de electrolisis y electrodiálisis para potabilización de agua caracterizado por comprender: - una unidad de filtración (1) inicial, donde se filtra el agua a tratar; - una unidad de tratamiento electroquímico, a donde es conducida el agua tras la unidad de filtración (1) y que, a su vez, comprende: - un tanque (2), con un ánodo (3) y un cátodo (4) fabricados con una aleación de aluminio y conectados a una fuente capaz de generar una corriente eléctrica, y una membrana (5) semipermeable sintética impregnada con resina iónica coloidal, - una fuente de energía eléctrica (6) autónoma, que genera la corriente eléctrica, - y un contenedor (7) adosado al tanque (2) con una solución de cloruro de sodio que alimenta dicho tanque (2); - una unidad de decantación (8), a donde llega el agua tras el tratamiento electroquímico; - un filtro (9) final de carbón activado, por el que pasa el agua a la salida de la unidad de decantación (8); y - una unidad de oxigenación (10), donde se inyecta oxígeno al agua tratada.

Description

DESCRIPCI N

EQUIPO AUTÓNOMO DE ELECTRÓLISIS Y ELECTRODIÁLISIS PARA POTABILIZACIÓN

DE AGUA

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un equipo autónomo de electrolisis y electrodiálisis para potabilización de agua que aporta, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante.

El objeto de la presente invención recae en un equipo para llevar a cabo un proceso de tratamiento de aguas no potables que comprende etapas de filtración, electrólisis, electrodiálisis, sedimentación y oxigenación, para lo cual dicho equipo se distingue por comprender, entre otros elementos, al menos, una unidad electroquímica donde se realizan las operaciones de electrólisis y electrodiálisis que cuenta con una fuente de energía autónoma, preferentemente basada en energía solar, como fuente de alimentación para generar una corriente eléctrica que activa las reacciones, al estar conectada a un ánodo y un cátodo incorporados en un depósito con una solución de cloruro de sodio, para la reacción electrolítica, y en el que además existe una membrana semipermeable impregnada con resina iónica coloidal que, a su vez, provoca la reacción de electrodiálisis, permitiendo conseguir agua potable a bajo coste y en cualquier emplazamiento.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de equipos para el tratamiento de aguas no potables.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El problema técnico que la presente invención viene a solventar es el de la potabilización de agua con tecnologías de fácil acceso para poblaciones urbanas y rurales con limitaciones socio económicas, ya que el déficit de acceso y potabilización del agua se ve latente en la población de dichas comunidades, especialmente en la rural respecto de la urbana, dado que estas zonas presentan bajos niveles de saneamiento y acceso óptimo al suministro de agua potable. Menos del 50% de la población rural en países subdesarrollados cuentan con acceso a dicho suministro de agua potable (OMS & UNICEF, 2007).

Actualmente se conocen diferentes tipos de plantas y equipos para el tratamiento de agua potable. El tipo más usado, por ejemplo en Colombia, es el de "plantas de ciclo completo- que cuentan con procesos de coagulación, sedimentación, filtración cloración. La desinfección se realiza por químicos como el Cloro.

El objetivo de la presente invención es el desarrollo de un equipo que, como reemplazo al cloro, utilice como desinfectante dióxido de cloro, ya que el cloro químico, además de los riesgos de manipulación y almacenamiento que conlleva, está relacionado con la formación de trihalometanos que, a su vez, están asociados al Cáncer.

Otro objetivo de la presente invención es el desarrollo de un equipo que sea de bajo coste económico y apto para llegar a poblaciones rurales con déficit de recursos para el acceso a dichas tecnologías y al suministro energético, además de al agua potable.

Asimismo, es un objetivo de la presente invención evitar los problemas de agua contaminada transformándola en agua potable, removiendo la contaminación de la misma en porcentajes por encima del 90%.

Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún otro equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, que presente unas características técnicas, iguales o semejantes a las que presenta el que aquí se reivindica.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua que la invención propone se configura como la solución idónea a los objetivos anteriormente señalados, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que lo distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.

Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un equipo para llevar a cabo un proceso de tratamiento de aguas no potables basado en la aplicación de etapas de filtración, electrólisis, electrodiálisis, sedimentación y oxigenación, para lo cual dicho equipo comprende, esencialmente, una unidad de filtración, una unidad de tratamiento electroquímico, una unidad de decantación y una unidad de oxigenación, y se distingue principalmente por el hecho de que la unidad de tratamiento electroquímico o unidad electroquímica, donde se realizan las reacciones de electrólisis y electrodiálisis, comprende una fuente de energía autónoma, preferentemente una fuente basada en energía solar, como fuente de alimentación para generar una corriente eléctrica que provoca dichas reacciones químicas, la cual está conectada a un ánodo y un cátodo incorporados en un depósito con una solución de cloruro de sodio en que, además, se prevé la existencia de una membrana semipermeable impregnada con resina iónica coloidal.

Así, en la unidad de filtración inicial, donde se hace llegar el agua a tratar, se lleva a cabo una primera etapa de filtración de dicho agua, para lo cual, de preferencia esta unidad comprende, al menos, un filtro de carbón activado.

A continuación, el agua es conducida al tanque de la unidad de tratamiento electroquímico, en cuyo interior, sumergidos en una solución de cloruro de sodio, incorpora, al menos un ánodo que, preferentemente es una chapa orificada hecha de una aleación de aluminio y titanio, cuyos orificios tendrán un tamaño mayor o menor dependiendo del tamaño del equipo, y un cátodo de aleación de grafito, aluminio y hierro, estando ambos conectados a la fuente de energía que genera la corriente eléctrica para provocar una reacción de electrólisis en el agua; fuente que, como se ha dicho, de preferencia, es de tipo solar, por ejemplo conformada por uno o varios paneles solares que, preferiblemente, están conectados a una o varias baterías de acumulación, todo lo cual permite un funcionamiento totalmente autónomo del equipo.

Además, en el interior de dicho tanque, también se contempla la inclusión de una membrana semipermeable sintética que está impregnada con resina iónica coloidal, para provocar una reacción de electrodiálisis al aplicar la corriente eléctrica, la cual membrana está dispuesta de modo que separa el interior del tanque en dos partes, una anterior con el ánodo y el cátodo, por donde penetra el agua a tratar y en que, bajo la influencia del campo eléctrico, se genera la primera reacción de electrólisis, y otra posterior a la que llega el agua tras pasar por la membrana donde, bajo la influencia del campo eléctrico, se genera la reacción de electrodiálisis, y tras la cual se encuentra la salida del agua para ser conducida a la unidad de la siguiente etapa de sedimentación.

En la forma de realización preferida de la invención, dicha membrana está impregnada con una solución de partículas coloides de limadura de hierro, de cobre o de aluminio y, además, está sujeta o soportada en una malla que la sostiene en la posición correcta y tensada dentro del tanque cuando el agua pasa a su través.

Por otra parte, entre la unidad de decantación, a donde llega el agua tras el tratamiento electroquímico para ser sometida a la etapa de sedimentación, donde se realiza la separación de sedimentos floculados, y la unidad final de oxigenación, donde se inyecta oxígeno al agua tratada, se prevé la incorporación de otro filtro de carbón activado, en este caso un filtro hecho de carbón activado y de carbón activado cubierto de plata coloidal, para garantizar una ultrafiltración reteniendo las pequeñas partículas que no fueron eliminadas en las etapas previas. Asimismo, dicho filtro puede contener otros componentes, tales como antracitas, arena y grava.

Por último, cabe mencionar que un técnico en la materia entenderá que, teniendo en cuenta los resultados y los parámetros de carga de contaminación del agua a tratar, se aplicará el rango de voltaje y corriente a los electrodos en la unidad de tratamiento electroquímico que convenga para lograr los óptimos resultados durante la electrodiálisis.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un plano en que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura número 1 y única.- Muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización del equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua objeto de la invención, apreciándose las principales partes y elementos que comprende.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de la descrita figura 1, y de acuerdo con la numeración adoptada en ella, se puede observar un ejemplo de realización no limitativa del equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua de la invención, el cual comprende lo que se describe en detalle a continuación.

Así, tal como se observa en dicha figura, el equipo de la invención comprende, esencialmente, los siguientes elementos:

- Una unidad de filtración (1) inicial, donde se hace llegar y se filtra el agua a tratar.

- Una unidad de tratamiento electroquímico, a donde es conducida el agua tras la unidad de filtración (1) y que, a su vez, comprende:

- un tanque (2), en cuyo interior incorpora un ánodo (3) y un cátodo (4) fabricados con una aleación de aluminio y conectados a una fuente capaz de generar una corriente eléctrica, así como una membrana (5) semipermeable sintética impregnada con resina iónica coloidal,

- una fuente de energía eléctrica (6) autónoma, que es la que genera la corriente eléctrica entre el ánodo (3) y cátodo (4),

- y un contenedor (7) adosado al tanque (2) que lo alimenta con una solución de cloruro de sodio, para procurar la reacción química.

- Una unidad de decantación (8), a donde llega el agua tras el tratamiento electroquímico para ser decantada.

- Un filtro (9) final de carbón activado, por el que pasa el agua a la salida de la unidad de decantación (8) antes de pasar a la unidad de oxigenación (10).

- Y, finalmente, una unidad de oxigenación (10) donde se inyecta oxígeno al agua tratada, dando como resultado agua perfectamente potable.

En la realización preferida, la fuente de energía eléctrica (6) autónoma es un sistema de generación de energía solar que comprende uno o varios paneles solares, el cual, preferentemente, comprende asimismo una o más baterías auxiliares que soportan dicho panel o paneles solares.

En todo caso, es importante señalar que, de preferencia, el ánodo (3) está conformado por una o más placas perforadas hechas de una aleación de aluminio y titanio, y en que la distancia de la perforación es variable, dependiendo del tamaño del equipo en cada caso.

Además, preferentemente, la aleación de aluminio y titanio con que está fabricada dicha placa o placas que conforman el ánodo (3) tiene un porcentaje de 30-40% de aluminio y de 60-70% de titanio.

Por su parte, el cátodo (4) es un electrodo compuesto de una aleación de grafito, aluminio y hierro. En este caso, la aleación con que está fabricado el cátodo (4), de preferencia, tiene unos porcentajes de 80-90% de grafito, 10-15% de aluminio y 10-5% de hierro.

En cuanto a la membrana (5), es importante destacar que se ubica al final del tanque (2), tras el ánodo (3) y cátodo (4) definiendo dos compartimientos, uno anterior con el ánodo (3) y el cátodo (4) y otro posterior, en que se ubica la salida del agua tras pasar por dicha membrana y una vez sometida al tratamiento electroquímico o procesos de electrólisis y electrodiálisis.

Esta membrana (5) está impregnada con resina iónica coloidal consistente, de preferencia, en una solución de partículas coloides de limadura de hierro, cobre o aluminio.

Además, de manera preferida, la membrana (5) se encuentra soportada en una malla (5a) que puede ser de polietileno, polipropileno o mezcla de estos o de sus derivados.

Por otra parte, cabe destacar que, de preferencia, el filtro (9) final de carbón activado está hecho de dos materiales: uno de carbón activado en un 30% del volumen del mismo y otro de carbón activado cubierto de plata coloidal en el 70% restante, siendo dicha cobertura de, máximo al 0,1%.

A su vez, la unidad de filtración (1) inicial de preferencia también comprende, al menos, un filtro inicial de carbón activado.

Por último, conviene señalar que, en caso de tenerlos, los tornillos del tanque (2) de la unidad de tratamiento electroquímico para el proceso de electrólisis y electrodiálisis son tornillos de grafio, para no contaminar el proceso con el oxido que se generaría usando otro material.

En la tabla que se incluye a continuación se presentan los parámetros de funcionamiento de la unidad de tratamiento electroquímico que comprende el equipo de la invención.

A continuación se presenta, a manera de ejemplo, el tratamiento de una muestra de agua residual doméstica tratada con el equipo objeto de la invención, si bien ello no implica restringir el alcance de la misma.

Las características fisicoquímicas del agua a tratar inicial y después del tratamiento por medio del equipo de la invención:

Los resultados del ejemplo anterior muestran que el equipo de la invención, que incluye medios para las etapas de filtración, electrólisis, electrodiálisis, sedimentación, filtración y oxigenación, disminuye la contaminación química del agua con una remoción cercana al 90% de sólidos totales, asociado a un incremento de la concentración de oxígeno disuelto y neutralización del pH, lo cual muestra el aporte significativo del equipo en el tratamiento para potabilizar agua.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.

Claims

REIVINDICACIONES

1 Equipo autónomo de electrólisis y electrodiálisis para potabilización de agua caracterizado por comprender:

- una unidad de filtración (1) inicial, donde se filtra el agua a tratar;

- una unidad de tratamiento electroquímico, a donde es conducida el agua tras la unidad de filtración (1) y que, a su vez, comprende:

- un tanque (2), con un ánodo (3) y un cátodo (4) fabricados con una aleación de aluminio y conectados a una fuente capaz de generar una corriente eléctrica, y una membrana (5) semipermeable sintética impregnada con resina iónica coloidal,

- una fuente de energía eléctrica (6) autónoma, que genera la corriente eléctrica, - y un contenedor (7) adosado al tanque (2) con una solución de cloruro de sodio que alimenta dicho tanque (2);

- una unidad de decantación (8), a donde llega el agua tras el tratamiento electroquímico; - un filtro (9) final de carbón activado, por el que pasa el agua a la salida de la unidad de decantación (8); y

- una unidad de oxigenación (10), donde se inyecta oxígeno al agua tratada.
2. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de energía eléctrica (6) autónoma comprende uno o varios paneles solares.
3. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según la reivindicación 2, caracterizado porque la fuente de energía eléctrica (6) comprende una o más baterías auxiliares que soportan el panel o paneles solares.
4. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el ánodo (3) está conformado por una o más placas de aleación de aluminio y titanio, perforadas con distancia de la perforación variable, dependiendo del tamaño del equipo.
5. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según la reivindicación 4, caracterizado porque la aleación de aluminio y titanio con que está fabricada la placa o placas que conforman el ánodo (3) tiene un porcentaje de 30-40% de aluminio y de 60-70% de titanio.
6. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrólisis para potabilización de agua, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cátodo (4) es un electrodo compuesto de una aleación de grafito, aluminio y hierro.
7. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según la reivindicación 6, caracterizado porque la aleación con que está fabricado el cátodo (4) tiene unos porcentajes de 80-90% de grafito, 10-15% de aluminio y 10-5% de hierro.
8. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la membrana (5) se ubica al final del tanque (2), tras el ánodo (3) y cátodo (4).
9. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según la reivindicación 8, caracterizado porque la membrana (5) está impregnada con resina iónica coloidal.
10. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según la reivindicación 9, caracterizado porque la resina iónica coloidal con que está impregnada la membrana (5) es una solución de partículas coloides de limadura de hierro, cobre o aluminio.
11. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la membrana (5) se encuentra soportada en una malla (5a) de polietileno, polipropileno o mezcla de estos o de sus derivados
12. - Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el filtro (9) final de carbón activado está hecho de carbón activado en un 30% del volumen del mismo y de carbón activado cubierto de plata coloidal en el 70% restante, siendo dicha cobertura de, máximo al 0,1%.
13.- Equipo autónomo de electrodiálisis y electrolisis para potabilización de agua, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de filtración (1) inicial comprende, al menos, un filtro inicial de carbón activado.