BRPI0710098A2 - filtro em camadas para tratamento de fluidos contaminados - Google Patents

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Abstract

<B>FILTRO EM CAMADAS PARA TRATAMENTO DE FLUIDOS CONTAMINADOS <D>A presente invenção refere-se a um filtro para uso no tratamento do fluido contaminado. O filtro, em uma concretização, inclui dois elementos de filtro, cada qual substancialmente no formato plano, para uso na remoção de certos contaminantes do fluxo de fluido. O filtro ainda inclui um material adsorvente de resíduo, posicionado entre os dois elementos de filtro para uso na remoção adicional de contaminantes dentro do fluido que flui através dos elementos de filtro. O material adsorvente de resíduo, em uma concretização, pode ser um material nanoadsorvente fabricado de monocamadas automontadas nos suportes mesoporosos (SAMMS). O filtro pode formar uma barreira através da qual o fluido contaminado flui para a remoção de certos contaminantes do fluido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FILTRO EMCAMADAS PARA TRATAMENTO DE FLUIDOS CONTAMINADOS".
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um filtro e a um processo para fabricar tal filtro para uso no tratamento de fluidos contaminados e, mais par-ticularmente, a um filtro em camadas incorporando o uso de monocamadasautomontadas nos suportes mesoporosos na remoção de metais pesadostóxicos dos fluidos contaminados.
Antecedentes da Invenção O fluido produzido tal como água, proveniente das plataformasde petróleo do mar, pode conter metais pesados tóxicos, por exemplo, mer-cúrio. No Golfo do México, os níveis de mercúrio raramente excedem 100partes por bilhão (ppb).
Todavia, no Golfo de Tailândia, a concentração média de mercú- rio na água produzida pode variar de cerca de 200 ppb a cerca de 2.000ppb.
A descarga de mercúrio no ambiente marinho nas águas territo-riais das U.S. é normalmente regulada pela Agência de Proteção Ambientaldos Estados Unidos (EPA) sob a Lei de Água Limpa via o processo de per- missão do Sistema de Eliminação de Descarga de Poluente Nacional. Deacordo com os padrões ambientais sob 40 CFR § 131,36 para ambiente ma-rinho, limites incluem cerca de 1800ppb para exposição aguda e cerca de 25ppb para exposição crônica. Os padrões internacionais para descargas demercúrio em água produzida, por outro lado, variam de cerca de 5ppb na Tailândia a cerca de 300 ppb no Mar do Norte.
Água produzida freqüentemente contém óleo que foi removidocom a água durante o processo de separação de óleo água a granel. Comoum exemplo, a água produzida nos campos do Mar do Norte contém cercade 15-30 partes por milhão (ppm) de óleo disperso com benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX); naftaleno, fenantreno, dibenzotiofeno (NPD)hidrocarboneto aromático policíclico ( PAH ), fenol e concentrações de ácidoorgânico variando de cerca de 0,06 ppm a cerca de 760 ppm. Adicionalmen-te, estas águas produzidas contêm metais pesados tóxicos tais como mercú-rio, cádmio, chumbo e cobre nas concentrações que variam de menos doque cerca de 0,1 ppb a cerca de 82 ppb. A presença de uma mistura com-plexa de constituintes acoplados com uma alta concentração de sais dissol-vidos pode apresentar um desafio para a remoção de metal pesado usandotecnologias convencionais comumente disponíveis.
Em particular, as tecnologias existentes para remoção de metale mercúrio da água residual diluída incluem adsorção de carbono ativado,carbono ativado impregnado de enxofre, membranas líquidas de microemul-são, troca de íon e flutuação de precipitado coloidal. Estas tecnologias po-dem não ser apropriadas para o tratamento de água por causa do pobre car-regamento de metal (por exemplo, elevação de metal menos que 20% damassa do material adsorvedor) e seletividade, (interferência dos outros íonsabundantes na água do solo). Em adição, o mercúrio pode estar presentenas espécies que não sejam elementares. Assim, o processo deve ser capazde remover estas outras espécies tais como metila mercúrio,etc. Além domais, elas perdem em estabilidade para os produtos carregados de metal,
de modo que elas ηã^sãcTãêspõjá vei"s~diretamente como-um a-f orm a-res id u-al permanente. Como um resultado, tratamento secundário é requerido paradespojar ou estabilizar o mercúrio separado ou os produtos carregados demercúrio. A remoção de mercúrio do lodo não aquoso, líquidos adsorvidosou Iodos parcial ou inteiramente estabilizados e solo contaminado de mercú-rio é difícil porque (1) a natureza não aquosa de alguns resíduos previne ofácil acesso de agentes lixiviantes, (2) algumas correntes residuais comgrandes volumes tornam o processo de dessorção térmico caro e (3) o tra-tamento de algumas correntes residuais são tecnicamente difíceis por causada natureza dos resíduos.
A remoção do mercúrio sem gás ("off gás") nos vitrificadores enos processos de dessorção térmicos de mercúrio é usualmente realizadaatravés de adsorção de carbono ativo. Todavia, os adsorventes à base decarbono são apenas eficazes o suficiente para remover 75 a 99,9% do mer-cúrio com uma capacidade de carga equivalente a 1 - 20% da massa do ma-terial adsorvedor. Uma última etapa, amalgamação de mercúrio usando ourocaro, usualmente é requerida para conseguir o padrão de liberação de ar daEPA. Um leito de carbono usualmente é usado mais tarde no sistema semgás ("off gas"), em que a temperatura é geralmente mais baixa do que121,11°C (250°F). No processo de carbono impregnado de enxofre, o mer-cúrio é adsorvido no carbono, que é muito mais fraco do que a ligação cova-lente formada com, por exemplo, o material mesoporoso de superfície fun-cionalizada. Como um resultado, o mercúrio adsorvido necessita de umaestabilização secundária porque o carbono carregado de mercúrio não tem adurabilidade química de longo prazo desejada devido à fraca ligação entre omercúrio e o carbono ativado. Em adição, uma porção grande dos poros nocarbono ativo é grande o suficiente para a entrada de micróbios para solubi-lizar os compostos de mercúrio-enxofre adsorvidos. O carregamento demercúrio é limitado a cerca de 0,2 g/g dos materiais.
A técnica de membrana líquida de microemulsão utiliza umamembrana líquida de microemulsão de ácido oléico contendo um ácido sul-fúrico como fase interna para reduzir a concentração de mercúrio da águaresidual de cerca de 460 ppm para cerca de 0,84 ppm. Todavia,isto envolvemúltiplas etapas de extrações, separações, desemulsificação e recuperaçãode mercúrio pela eletrólise e utiliza grandes volumes de solventes orgânicos.A membrana líquida que se expande possui um impacto negativo na eficiên-cia de extração.
As cinéticas lentas da reação trocadora de íon de metal requerlongos tempos de contato. Este processo também gera grandes volumes deresíduos secundários orgânicos. Um processo de troca de íon utiliza resinaorgânica trocadora de íon Duolite® GT-73 para reduzir o nível de mercúrio naágua residual de cerca de 2 ppm a abaixo de cerca de 10 ppb. A oxidaçãoda resina resulta em vida útil da resina substancialmente reduzida e umaincapacidade para reduzir o nível de mercúrio para abaixo do nível permitidode menos que cerca de 0,1 ppb. A carga de mercúrio é também limitada por-que a alta capacidade de ligação da maioria dos solos a cátions de mercúriotorna o processo de troca de íon ineficaz, especialmente quando grandesquantidades de Ca2+ do solo saturam a capacidade de cátion do trocador deíon. Em adição, a resina orgânica carregada de mercúrio não tem a capaci-dade de resistir ao ataque do micróbio. Assim, o mercúrio pode ser liberadopara o meio ambiente se estiver disposto de forma residual. Em adição àinterferência de outros cátions na solução além dos íons contendo mercúrio,o processo de troca de íon simplesmente não é eficaz na remoção de com-postos de mercúrio neutro tais como HgCI2, Hg(OH)2, e espécies de mercú-rio orgânico tais como metilmercúrio, que é a forma mais tóxica de mercúrio.Este processo de troca de íon também não é eficaz na remoção de mercúriodas soluções não aquosas e líquidos adsorventes.
A reportada remoção de metal da água pela flutuação do precipi-tado coloidal reduz a concentração de mercúrio de cerca de 160 ppb paracerca de 1,6 ppb. Este processo envolve a adição de HCI para ajustar à á-gua residual ao pH 1, adição de soluções de Na2S e ácido oléico à água re-sidual e remoção de colóides da água residual. Neste processo, a água resi-dual tratada é contaminada potencialmente com Na2S1 ácido oléico e HCI. Omercúrio separado necessita de mais tratamento para ser estabilizado comouma forma residual permanente.
A lixiviação da solução de haleto acídico e extrações oxidativaspodem também ser usadas na mobilização de mercúrio em solos. Pór e-xemplo, as soluções de Kl/I2 aumentam a dissolução de mercúrio pela oxi-dação e complexação. Outros extratores oxidativos com base nas soluçõesde hipoclorito têm também sido usados na mobilização de mercúrio a partirdos resíduos sólidos. Entrementes, nenhuma tecnologia de tratamento eficaztem sido desenvolvida para a remoção do mercúrio contido nestes resíduos.Uma vez que as tecnologias de lixiviação contam com um processo de solu-bilização em que o alvo solubilizado (por exemplo, mercúrio) atinge um equi-líbrio de dissolução/precipitação entre a solução e os resíduos sólidos, maisdissolução dos contaminantes dos resíduos sólidos é prevenida uma vezque o equilíbrio é alcançado. Em adição, os solos são usualmente um bomabsorvedor de íon de alvo que inibe a transferência do íon de alvo dos solospara a solução.A remoção do mercúrio dos líquidos não-aquosos, líquidos ad-sorvidos, solos ou lodo parcial ou inteiramente estabilizados nas taxas deprocesso prototípico tem sido deficiente. Isto se deve principalmente ao fatode que as contaminantes de mercúrio nos resíduos reais são muito maiscomplicados do que os sistemas de mercúrio tratados por muitos testes deescala de laboratório que são usualmente desenvolvidos à base de algunssais de mercúrio simples. Os contaminantes de mercúrio reais em quaisquerresíduos reais quase sempre contêm mercúrio inorgânico (por exemplo, Hg2+cátion divalente, Hg22+ monovalente e compostos neutros tais como HgCl2,Hg[OH]2); mercúrio orgânico tal como metilmercúrio (por exemplo,CH3HgCH3 ou CH3 Hg+) como um resultado de reação enzimática no lodo; emercúrio metálico, por causa da redução. Uma vez que muitas tecnologiasde laboratório são desenvolvidas para apenas uma forma de mercúrio, asdemonstrações usando os resíduos reais não têm tido sucesso.
Outros materiais que são de interesse para correção e separa-ções industriais incluem, porém não estão limitados à prata, chumbo, urânio,plutônio, netunio, amerício, cádmio e suas combinações. Os presentes pro-cessos de separação incluem, porém não estão limitados a trocadores deíon, precipitação, separações de membrana e suas combinações. Estes pro-cessos usualmente têm as desvantagens de baixas eficiências, procedimen-tos complexos e custos de operação altos.
Conseqüentemente, seria vantajoso prover um aparelho e pro-cesso que pudessem ser usados para remover metais pesados tais comomercúrio, cádmio e chumbo dos fluidos residuais complexos tais como água25 produzida em uma significativa quantidade e em uma maneira eficaz de cus-to.
Sumário da Invenção
A presente invenção, em uma concretização, provê um filtro parauso no tratamento de fluido contaminado. O filtro, em uma concretização,30 inclui dois elementos de filtro, cada qual em um formato substancialmenteplano, para uso na remoção de certos contaminantes do fluxo do fluido. Ofiltro ainda inclui um material adsorvente de resíduo, posicionado entre osdois elementos de filtro para uso na remoção de contaminantes adicionaisdentro do fluido que flui através dos elementos de filtro. O material adsorven-te de resíduo, em uma concretização, pode ser um material nanoadsorvente("nanosorbent") fabricado de monocamadas automontadas nos suportesmesoporosos (SAMMS). O filtro pode ser ampliado pela sobreposição oupela união ultra-sônica de uma pluralidade de filtros um sobre outro. O filtropode formar uma barreira através da qual o fluido contaminado flui, de modoque os contaminantes do alvo possam ser removidos.
A presente invenção, em uma outra concretização, provê umprocesso de fabricação de um filtro para uso no tratamento do fluido conta-minado. O processo inclui a provisão de dois elementos de filtro, cada qualtendo uma superfície interna e uma superfície externa, para uso na remoçãode certos contaminantes do fluxo de fluido. Em uma concretização, cada umdos elementos de filtro pode ser substancialmente plano no formato, similara uma folha. Em seguida, um dos elementos de filtro pode ser colocado emuma superfície, de modo que sua superfície interna possa ser exposta. Aseguir, uma camada de um material adsorvente pode ser colocada na super-fície interna exposta de um elemento de filtro. A espessura e uniformidadeda camada de material adsorvente podem ser controladas, dependendo daaplicação. Subseqüentemente, o outro elemento de filtro pode ser posicio-nado no topo da camada de material adsorvente, de tal modo que sua super-fície interna contate-se diretamente com a camada de material adsorvente.O filtro montado pode então ser aquecido, de modo que uma ligação possaser criada entre os elementos de filtro de estopa para aprisionar a camadade material adsorvente entre os mesmos. Se um filtro mais longo ou maislargo for desejado, múltiplos filtros podem ser colocados um adjacente a ou-tro e unidos usando um método conhecido na técnica.
A presente invenção ainda provê um processo para tratamentode fluido contaminado. O processo inclui a provisão de um filtro tendo umaprimeira folha de elemento de filtro, uma segunda folha de elemento de filtronas relações que se opõem ao mesmo e uma camada de um material ad-sorvente de resíduo disposta entre os primeiro e segundo elementos de fil-tro. Em seguida, o filtro pode ser colocado sobre uma superfície de uma áreacontaminada onde filtração pode ser um escoadouro, de modo a formar umabarreira através da qual o fluido contaminado possa fluir. A uma extensãodesejada, múltiplos filtros podem ser sobrepostos através da área contami-nada. O fluido contaminado pode então ser deixado escoar através do pri-meiro elemento de filtro diretamente em contato com a área contaminada, demodo que os contaminantes de um certo tamanho possam ser removidos.Pode-se permitir que o fluido continue a escoar do primeiro elemento de fil-tro, através do material adsorvente, de modo que os contaminantes possamser adsorvidos pelo material adsorvente e removidos do fluido. A seguir, ofluido tratado do material adsorvente pode ser deixado deslocar-se atravésdo segundo elemento de filtro e distante do filtro.Breve Descrição dos Desenhos
A figura 1 ilustra um filtro para uso no tratamento de fluidos con-taminados, de acordo com uma concretização da presente invenção.
As figuras 2A-B ilustram, de acordo com uma outra concretiza-ção da presente invenção, o filtro mostrado na Figura 1 usado no tratamentode fluidos contaminados.
Descrição das Concretizações Específicas
Com referência à Figura 1, a presente invenção proporciona, emuma concretização, um filtro 100 através do qual o fluido contaminado podeser dirigido para a subseqüente remoção de contaminantes que existemdentro do fluido. Os fluidos que podem ser tratados em conexão com a pre-sente invenção podem ser viscosos por natureza tais como óleo ou não vis-cosos por natureza tal como líquido ou um gás. Os contaminantes que po-dem ser removidos pelo sistema da presente invenção incluem metais pesa-dos tais como mercúrio, arsênico, cádmio e chumbo dos fluidos residuaiscomplexos ou correntes de resíduo tais como água produzida e mercúrio deuma variedade de soluções residuais e óleos residuais contaminados.
O filtro 100 em uma concretização, inclui um primeiro elementode filtro 110 e um segundo elemento de filtro 120. O elemento de filtro 110,como ilustrado, pode ser provido com uma superfície externa 111 e uma su-perfície interna 112. Similarmente, o elemento de filtro 120 inclui uma super-fície externa 121 e uma superfície interna 122. Os elementos de filtro 110 e120, em uma concretização, podem ser substancialmente uma folha planade meio de filtração projetada para a remoção de certos contaminantes, porexemplo, contaminantes sólido e líquido, do fluxo de fluido. Para tal fim, oselementos de filtro 110, 120 podem ser feitos de um material permeável afluido tal como material sintético, por exemplo, poliéster, polipropileno, náilonou uma sua combinação, para permitir que o fluido a flua através do mesmo.Outros materiais dos quais o elemento de filtro externo pode ser feito inclu-em componentes inorgânicos como fibra de vidro ou cerâmica, microvidro,esponjoso fusível ("melt-blown"), micros-sintético ("micronsynthetic"), celulo-se orgânica, papel, etc. ou uma sua combinação. Em uma concretização, oselementos de filtro 110 e 120 podem ser feitos de material não tecido. Umexemplo de tal material do qual os elementos de filtro podem ser feitos édescrito na Patente norte-americana N5 5.827.430, intitulada Elemento deFiltro Não tecido Sem Núcleo e Enrolado de Modo Espiralado e na Patentenorte-americana N- 5.893.956 intitulada Processo de Fabricação de um E-Iemento de Filtro. Ambas destas patentes são aqui incorporadas como refe-rência. O material do qual os elementos de filtro 110 e 120 podem ser feitospode ser provido com um trajeto substancialmente tortuoso de uma superfí-cie externa de cada filtro para uma superfície interna de cada filtro. Naquelemodo, o fluido que flui através dos elementos de filtro pode ser forçado aseguir um trajeto tortuoso de modo que os contaminantes, por exemplo, con-taminantes sólidos de tamanho particular, possam ser aprisionados dentrodo elemento de filtro. Embora ilustrado como sendo quadrado em formato,deverá ser apreciado o fato de que os elementos de filtro 110 e 120 podemser providos em qualquer formato geométrico, incluindo retângulo, quadrado,círculo ou qualquer formato necessário para a aplicação particular.
Em adição, elementos de filtro 110 e 120 de filtro 100 podem serprovidos com uma suficiente espessura para remover certos contaminantessólidos. Em u ma concretização, os elementos de filtro 110 e 120 podem teruma espessura de cerca de 0,00254 m (0,1 polegada) ou mais. Naturalmen-te, a espessura dos elementos de filtro 110 e 120 e dimensões relativas aoutro tamanho podem ser variadas dependendo da aplicação particular e doambiente dentro do qual o filtro 100 é usado.
O filtro 100 ainda inclui um material adsorvente 125 posicionadoentre o primeiro elemento de filtro 110 e o segundo elemento de filtro 120. Omaterial adsorvente de resíduo 125 pode ser usado para remover os conta-minantes, por exemplo, metais pesados similares àqueles relatados aci-ma,dentro do fluido que flui através do primeiro elemento de filtro 110 e/ousegundo elemento de filtro 120. Deverá ser apreciado que a colocação domaterial adsorvente 125 entre os elementos de filtro 110 e 120 auxilia a con-ter e reter o material adsorvente 125 dentro do filtro 100. O material adsor-vente de resíduo 125, em uma concretização, pode ser um material nanoad-sorvente fabricado das monocamadas automontadas nos suportes mesopo-rosos (SAMMS). O suporte, em uma concretização, pode ser feito de váriosmateriais porosos incluindo sílica. Um exemplo de um material de SAMMSque pode ser usado em conexão com o aparelho 100 da presente invençãoinclui tiol-SAMMS tal como aquele descrito na Patente norte-americana Ne6.326.326, cuja patente é aqui incorporada como referência.
De acordo com uma concretização da presente invenção, o ma·terial adsorvente de resíduo 125 pode ser partículas porosas, variando decerca de 5 mícrons a cerca de 200 mícrons em tamanho. Em uma concreti-zação, as partículas, em média, variam de cerca de 50 mícrons a cerca de80 mícrons em tamanho, incluem um tamanho de poro variando de cerca de2 nanômetros (nm) a cerca de 7 nm e pode ser provida com uma densidadeaparente variando de cerca de 0,2 grama/mililitro a cerca de 0,4 gra-ma/mililitro. Devido ao tamanho do material adsorvente 125, deverá ser no-tado que cada um dos elementos de filtro 110 e 120 pode ser projetado paralimitar sua permeabilidade ao material adsorvente 125, de modo a minimizaro movimento do material adsorvente 125 através dos elementos de filtro 110e 120.
Na fabricação de filtro 100 da presente invenção, o primeiro e-lemento de filtro 110 e o segundo elemento de filtro 120 podem ser feitospela mistura de fibras brutas de vários tamanhos, conforme descrito nas Pa-tentes norte-americanas nos 5.827.430 e 5.893.956, ambos sendo incorpora-dos aqui como referência. A seguir, um dos elementos de filtro, por exemplo,o elemento de filtro 120 pode então ser posicionado em uma superfície, porexemplo, em uma superfície substancialmente plana, de modo que sua su-perfície interna 122 possa ser exposta. Uma vez exposta, a superfície inter-na 122 do elemento de filtro 120 pode ser coberta com uma camada de ma-terial adsorvente 125. Naturalmente, múltiplas camadas do material adsor-vente 125 podem ser aplicadas. A espessura e a uniformidade desta cama-da, bem como a quantidade de material adsorvente de resíduo 125 podemser predeterminadas e controladas, dependendo da aplicação comercial.Alternativamente, o material adsorvente 125 pode ser aplicado a uma folha(não mostrada) de um material permeável e a folha colocada na superfícieinterna 122 do elemento de filtro 120.
Deverá ser apreciado que o material adsorvente, por exemplo,SAMMS, pode ser funcionalizado com um tratamento para especificamentevisar um contaminante em um fluido contaminado. Este tratamento pode serfeito antes ou após a aplicação do material adsorvente sobre o elemento defiltro 120 ou mesmo após o filtro 100 ter sido formado. A uma extensão dese-jada, o material adsorvente 125 pode ainda incluir uma substância ou mate-rial diferente, por exemplo, carbono ou um SAMMS diferentemente funciona-lizado. Esta flexibilidade pode permitir que diferentes desenhos de materialadsorvente de resíduo se ajustem aos contaminantes específicos que po-dem existir no fluido sendo tratado.
Em seguida, o elemento de filtro restante,por exemplo, o ele-mento de filtro 110, pode ser situado nas relações que se opõem ao elemen-to de filtro 120, de modo que sua superfície interna 112 possa estar em con-tato substancial com o material adsorvente 125. A colocação do elemento defiltro 110 e elemento de filtro 120 em tal maneira permite que o material ad-sorvente 125 seja intercalado entre os mesmos para formar o filtro 100. Ofiltro 100 montado pode então ser aquecido, de modo que uma ligação pos-sa ser criada entre os dois elementos de filtro 110, 120, aprisionando destemodo o material adsorvente 125 no meio. Em uma concretização, as bordasdos elementos de filtro são aquecidas para criar uma ligação entre as bordase em torno do material adsorvente. Para aumentar a ligação entre os ele-mentos de filtro 110 e 120, a pressão pode ser aplicada a um ou ambos oselementos de filtro, de modo a comprimir os elementos de filtro um contra ooutro durante o aquecimento.
A ligação entre os elementos de filtro 110, 120 pode ser criadaporque cada elemento de filtro pode ser feito de um material permeável quecontém uma combinação de componentes, de tal modo que pelo menos umcomponente do material permeável possua um ponto de fusão mais baixo doque o restante dos componentes. Isto permite que os elementos de filtro 110e 120 sejam fundidos em torno do material adsorvente 125, formando destemodo o filtro em camadas 100. Na verdade, os elementos de filtro 110 e 120podem ser fundidos mais do que uma vez e ainda mantêm sua total integri-dade da matriz. Uma vantagem de utilizar tal material permeável para fabri-car os elementos de filtro 110, 120 é a capacidade de misturar diferentesfibras, de modo a prover uma composição de matriz substancialmente exatapara melhor conter e utilizar o material adsorvente 125 em uma maneira óti-ma.
Uma vez que o filtro em camada 100 tenha sido aquecido ecomprimido, o mesmo pode então ser calandrado e preparado para uso. Aseguir, se um filtro mais largo ou mais longo 100 for requerido, múltiplos fil-tros 100 podem ser colocados adjacentes um ao outro e unidos (Isto é, fixa-dos) usando meios conhecidos na técnica. Em um exemplo, as técnicas desoldagem ultra-sônica podem ser empregadas para unir filtros em camadasadjacentemente situados 1000, de tal modo que múltiplos filtros em camadas100 possam ser acoplados juntos, ao longo dos lados ou de extremidade aextremidade. Nesta maneira, grandes folhas de filtros em camadas 100 po-dem ser montadas no local para conveniência.30 Na aplicação, referindo-se a seguir à Figura 2A, o filtro em ca-
madas 100 pode ser utilizado em inúmeros diferentes modos para removeros contaminantes de metal pesado dos locais em que filtração (isto é, taxade fluxo muito baixa) pode ser um problema. Por exemplo, uma pluralidadede filtros em camadas 100 pode ser espalhada, por exemplo, sobre uma re-presa suja ou pode cobrir a superfície de uma área contaminada particular200, de modo a formar uma barreira 201 através da qual um fluido contami-nado possa fluir. A uma extensão desejada ou necessária, múltiplos filtros100 podem ser colocados em relações de sobreposição (Figura 2B) atravésda área contaminada para cobrir tanto quanto possível a área contaminada.Uma vez a área contaminada 200 tenha sido substancialmente coberta, po-de-se permitir que o fluido contaminado escoe através do primeiro elementode filtro 110 que fica diretamente em contato com a área contaminada 200,de modo que os contaminantes de um certo tamanho possam ser removi-dos. Permite-se que o fluido continue o movimento do primeiro elemento defiltro, através do material adsorvente 125, de modo que os contaminantesadicionais diferentes daqueles removidos pelo elemento de filtro 110 emcontato com a área contaminada 200 possam ser adsorvidos pelo materialadsorvente 125 e removidos do fluido. A seguir, o fluido tratado do materialadsorvente 125 pode ser direcionado para deslocar-se através do segundoelemento de filtro 120 e distante do filtro 100 e da área contaminada 200.
Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com as suasconcretizações específicas, será entendido que a mesma é passível de mo-dificações. Além do mais, o presente pedido pretende cobrir quaisquer varia-ções, usos ou adaptações da invenção, incluindo inovações a partir da pre-sente invenção desde que estejam dentro da prática conhecida ou habitualna técnica a qual a invenção pertence.

Claims (50)

1. Filtro compreendendo:um primeiro elemento de filtro projetado para remover certoscontaminantes de um fluxo de fluido, o primeiro elemento de filtro tendo umasuperfície externa e uma superfície interna;um segundo elemento de filtro tendo uma superfície externa,uma superfície interna e sendo posicionado em relações opostas ao primeiroelemento de filtro, de modo que sua superfície interna fique voltada para asuperfície interna do primeiro elemento de filtro; eum material adsorvente disposto entre o primeiro elemento defiltro e o segundo elemento de filtro adjacente às superfícies internas doselementos de filtro para remover contaminantes adicionais dentro do fluidoque flui através do primeiro elemento de filtro.
2. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que os elementosde filtro são feitos de um material permeável.
3. Filtro de acordo com a reivindicação 2, em que o materialpermeável define um trajeto substancialmente tortuoso da superfície externaem relação à superfície interna do elemento de filtro através do qual o fluxode fluido passa.
4. Filtro de acordo com a reivindicação 3, em que o materialpermeável atua para aprisionar os contaminantes de um predeterminadotamanho.
5. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que os elementosde filtro são feitos de um material incluindo um dentre poliéster, polipropile-no, náilon, outros materiais poliméricos, fibra de vidro ou cerâmica, microvi-dro, esponjoso fusível, microssintético, celulose orgânica, papel ou umacombinação dos mesmos.
6. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que os elementosde filtro são de formato substancialmente plano.
7. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que os elementosde filtro são providos com uma espessura de pelo menos cerca de 0,00254m (0,1 polegada).
8. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que o fluxo de flui-do que entra no primeiro elemento de filtro é viscoso no estado natural.
9. Filtro de acordo com a reivindicação 8, em que o fluido visco-so inclui um dentre óleos, óleos residuais, outro fluido viscoso no estado na-tural ou uma combinação dos mesmos.
10. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que o fluxo defluido que entra no primeiro elemento de filtro não é viscoso no estado natu-ral.
11. Filtro de acordo com a reivindicação 10, em que o fluido nãoviscoso inclui um líquido ou um gás.
12. Filtro de acordo com a reivindicação 10, em que o fluido nãoviscoso inclui água produzida.
13. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que o materialadsorvente é projetado para remover metais pesados do fluxo de fluido.
14. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que o materialadsorvente é projetado para remover um dentre mercúrio, prata, chum-bo,urânio, plutônio, netúnio, amerício, arsênico, cádmio ou uma sua combi-nação dos mesmos.
15. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que o materialadsorvente inclui uma partícula porosa feita de monocamadas automontadasnos suportes mesoporosos (SAMMs).
16. Filtro de acordo com a reivindicação 15, em que a partícula éfeita de sílica.
17. Filtro de acordo com a reivindicação 15, em que a partículatem um tamanho de poro variando de cerca de 2 nanômetros (nm) a cercade 7 nm.
18. Filtro de acordo com a reivindicação 15, em que a partícula éfuncionalizada para mirar um contaminante particular no fluxo de fluido.
19. Filtro de acordo com a reivindicação 15, em que o materialadsorvente ainda inclui um material de carbono capaz de ser direcionado aum contaminante diferente que aquele direcionado por SAMMS.
20. Filtro de acordo com a reivindicação 1, em que os contami-nantes sendo removidos pelo material adsorvente são diferentes daquelesremovidos pelos elementos de filtro.
21. Processo de fabricação de um filtro que trata o fluido conta-minado, o processo compreendendo:provisão de um primeiro elemento de filtro e um segundo ele-mento de filtro para remover certos contaminantes de um fluxo de fluido, ca-da elemento de filtro tendo uma superfície externa e uma superfície interna;aplicação de uma camada de um material adsorvente na super-fície interna de um dos elementos de filtro, o material adsorvente projetadopara remover contaminantes adicionais do fluxo de fluido;posicionamento do elemento de filtro restante em relações opos-tas a outro elemento de filtro, de modo que sua superfície interna possa es-tar em substancial contato com o material adsorvente; eligação dos elementos de filtro um ao outro, de modo a prendero material adsorvente entre os mesmos.
22. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que a etapade provisão inclui a fabricação de elementos de filtro a partir de um materialpermeável.
23. Processo de acordo com a reivindicação 212, em que a eta-pa de fabricação inclui a definição dentro do material permeável de um traje-to substancialmente tortuoso da superfície externa à superfície interna doelemento de filtro, através do qual o fluxo de fluido passa.
24. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que, na eta-pa de fabricação, o material permeável é projetado para aprisionar os con-taminantes de um predeterminado tamanho.
25. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que na eta-pa de provisão, os elementos de filtro são feitos de um material incluindo umpoliéster, polipropileno, náilon, outros materiais poliméricos, fibra de vidro oucerâmica, microvidro, esponjoso fusível, microssintético, celulose orgânica,papel ou uma sua combinação dos mesmos.
26. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que a etapade provisão inclui desenho dos elementos de filtro que sejam substancial-mente planos no formato.
27. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que a etapade provisão inclui ainda a provisão dos elementos de filtro com uma espes-sura de pelo menos cerca de 0,00254 m (0,1 polegada).
28. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que na eta-pa de aplicação, o material adsorvente é projetado para remover metais pe-sados do fluxo de fluido.
29. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que na eta-pa de aplicação, o material adsorvente é projetado para remover um dentremercúrio, prata, chumbo, urânio, plutônio, netúnio, amerício, arsênico, cád-mio ou uma combinação dos mesmos.
30. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que, na eta-pa de aplicação, o material adsorvente inclui uma partícula porosa feita demonocamadas automontadas nos suportes mesoporosos (SAMMS).
31. Processo de acordo com a reivindicação 30, em que a etapade aplicação inclui a funcionalização da partícula porosa para ser direciona-da a um contaminante particular no fluxo de fluido.
32. Processo de acordo com a reivindicação 30, em que na eta-pa de aplicação, o material adsorvente ainda inclui um material de carbonocapaz de ser direcionada um contaminante diferente do que o direcionadopor SAMMS.
33. Processo de acordo com a reivindicação 21 em que, na eta-pa de aplicação, os contaminantes sendo removidos pelo material adsorven-te são diferentes daqueles removidos pelos elementos de filtro.
34. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que a etapade ligação inclui o aquecimento dos elementos de filtro para permitir a fusãode certos materiais dos elementos de filtro em torno do material adsorvente.
35. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que a etapade ligação inclui a aplicação de pressão a um ou ambos os elementos defiltro, de modo a comprimir os elementos de filtro um contra outro.
36. Processo de acordo com a reivindicação 21, ainda incluindoa união de uma pluralidade de filtros montados um no outro para prover umfiltro de um tamanho maior.
37. Processo de acordo com a reivindicação 36, em que a etapade união inclui o emprego de técnica de soldagem ultra-sônica.
38. Processo de tratamento de fluido contaminado, o processocompreendendo:provisão de um filtro tendo elementos de filtro que se opõem pro-jetados para remover certos contaminantes de um fluxo de fluido e um mate-rial adsorvente disposto entre os elementos de filtro para remover contami-nantes adicionais dentro do fluido que flui através de um dos elementos defiltro;colocação do filtro sobre uma área contaminada em que a filtra-ção ou baixa taxa de fluxo do fluido contaminada pode ser um problema, detal modo que um elemento de filtro diretamente contacta a área contamina-da;permissão para que o fluido contaminado da área flua através deum elemento de filtro em contato direto com a área contaminada, de modo aremover os contaminantes de um certo tamanho;permissão para que o fluido avançe através do material adsor-vente, de modo a remover contaminantes adicionais diferentes daqueles re-movidos pelo elemento de filtro em contato com a área contaminada; econdução do fluido tratado do material adsorvente a se moveratravés do outro elemento de filtro e distante da área contaminada.
39. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que a etapade provisão inclui a fabricação de elementos de filtro a partir de um materialpermeável.
40. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que na eta-pa de provisão, os elementos de filtro são feitos de um material incluindo umdentre poliéster, polipropileno, náilon, outros materiais poliméricos, fibra devidro ou cerâmica, microvidro, esponjoso fusível, microssintético, celuloseorgânica, papel ou uma sua combinação.
41. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que a etapade provisão inclui o desenho de elementos de filtro que sejam substancial-mente planos no formato.
42. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que a etapade provisão inclui ainda a provisão dos elementos de filtro com uma espes-sura de pelo menos cerca de 0,00254 m (0,1 polegada).
43. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que na eta-pa de provisão, o material adsorvente é projetado para remover metais pe-sados do fluxo de fluido.
44. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que na eta-pa de provisão, o material adsorvente é projetado para a remoção de umdentre mercúrio, prata, chumbo, urânio, plutônio, netúnio, amerício, arsênico,cádmio ou uma combinação dos mesmos.
45. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que na eta-pa de provisão, o material adsorvente inclui uma partícula porosa feita demonocamadas automontadas nos suportes mesoporosos (SAMMS).
46. Processo de acordo com a reivindicação 45, em que a etapade provisão inclui a funcionalização da partícula porosa para ser direcionadaa um contaminante particular no fluxo de fluido.
47. Processo de acordo com a reivindicação 45, em que na eta-pa de provisão, o material adsorvente ainda inclui um material de carbonocapaz de ser direcionado a um diferente contaminante do que aquele dire-cionado por SAMMS.
48. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que a etapade colocação inclui a sobreposição de uma pluralidade de filtros montadospara prover um filtro relativamente maior para acomodar uma área contami-nada relativamente grande.
49. Processo de acordo com a reivindicação 38, em que a etapade colocação inclui a fixação de pluralidade de filtros montados um sobreoutro para prover um filtro de um tamanho maior.
50. Processo de acordo com a reivindicação 49, em que a etapa de fixação inclui o emprego de técnicas de soldagem ultra-sônica.
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