ES2306769T3 - Filtros y materiales de filtro para la eliminacion de microorganismos y procedimientos para utilizar los mismos. - Google Patents
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Abstract
Un filtro para eliminar microorganismos de un fluido, que comprende: a) una carcasa que tiene una entrada y una salida; y b) un material de filtro dispuesto dentro de dicha carcasa formado al menos en parte por una pluralidad de partículas de filtro que tienen un recubrimiento activado, en donde dicho recubrimiento comprende un lignosulfonato.
Description
Filtros y materiales de filtro para la
eliminación de microorganismos y procedimientos para utilizar los
mismos.
La presente invención se refiere al campo de
filtros y materiales de filtro para eliminar microorganismos y a
procesos de los mismos y, más especialmente, al campo de filtros y
materiales de filtro que comprenden partículas recubiertas con un
lignosulfonato activado.
El agua puede contener numerosos tipos de
contaminantes incluyendo, por ejemplo, materiales en forma de
partículas, sustancias químicas nocivas y organismos
microbiológicos tales como bacterias, parásitos, protozoos y virus.
En diferentes circunstancias estos contaminantes deben ser
eliminados para poder utilizar el agua. Por ejemplo, en muchas
aplicaciones médicas y en la fabricación de ciertos componentes
electrónicos se requiere agua extremadamente pura. Como un ejemplo
más común, cualquier contaminante pernicioso debe ser eliminado del
agua para que ésta sea potable, es decir, esté lista para el
consumo. A pesar de los modernos medios de purificación del agua,
ésta representa un riesgo para la población en general y en el caso
de los bebés y las personas con un sistema inmune comprometido,
este riesgo es considerable.
En EE.UU. y otros países desarrollados el agua
tratada a nivel municipal incluye de forma típica una o más de las
siguientes impurezas: sólidos suspendidos, bacterias, parásitos,
virus, materia orgánica, metales pesados y cloro. Cualquier fallo o
problema de los sistemas de tratamiento del agua a veces conlleva la
eliminación incompleta de bacterias y virus. En otros países
existen consecuencias mortales asociadas a la exposición al agua
contaminada, ya que algunos de estos países tienen densidades de
población cada vez mayores, recursos de agua cada vez más escasos y
no disponen de servicios para el tratamiento del agua. Es habitual
que las fuentes de agua potable estén próximas a los vertederos
humanos y animales, de forma que la contaminación microbiológica
constituye un importante problema de salud. Como consecuencia de la
contaminación microbiológica transportada por el agua, se estima
que seis millones de personas mueren cada año, siendo la mitad niños
con una edad inferior a 5 años.
En 1987, la Agencia de Protección Medioambiental
norteamericana (EPA) publicó la "Guide Standard and Protocol
for Testing Microbiological Water Purifiers". El protocolo
establece requisitos mínimos de rendimiento para los sistemas de
tratamiento de agua potable que están diseñados para reducir los
contaminantes específicamente relacionados con la salud en
abastecimientos de agua públicos o privados. Los requisitos son que
el efluente de una fuente de abastecimiento de agua debe presentar
una eliminación del 99,99% (o de forma equivalente, 4 log) de virus
y una eliminación del 99,9999% (o de forma equivalente, 6 log) de
bacterias frente a una provocación. Según el protocolo EPA, en el
caso de virus la concentración de influente deberá ser de 1x10^{7}
virus por litro y en el caso de bacterias la concentración de
influente deberá ser de 1x10^{8} bacterias por litro. Dada la
prevalencia de Escherichia coli (bacteria E. coli,) en
los abastecimientos de agua y los riesgos asociados a su consumo,
este microorganismo es el que se utiliza como bacteria en la mayoría
de los estudios. De forma similar, el bacteriófago
MS-2 (o simplemente, fago MS-2) se
utiliza de forma típica como el microorganismo representativo para
la eliminación de virus dado que su tamaño y forma (aproximadamente
26 nm e icosahédrica) son similares a los de muchos virus. Por
tanto, la capacidad de un filtro para eliminar el bacteriófago
MS-2 demuestra su capacidad para eliminar otros
virus. En WO-99/33539 se describen filtros de
purificación de agua que comprenden carbón activado.
A la vista de estos requisitos y del interés
general en mejorar la calidad del agua potable, existe un continuo
deseo de proporcionar materiales de filtro y filtros de bajo coste
capaces de eliminar bacterias y/o virus de un fluido. Además,
existe un continuo deseo de proporcionar estos materiales de filtro
en forma de fibras para reducir el diferencial de presión necesario
para pasar un fluido a través del material de filtro.
Se proporcionan filtros y materiales de filtro
para eliminar microorganismos de un fluido junto con procesos para
utilizar los mismos. En una realización de la presente invención, el
filtro incluye una carcasa que tiene una entrada y una salida y un
material de filtro dispuesto dentro de la carcasa, en donde el
material de filtro está formado al menos en parte por una
pluralidad de partículas de filtro que tienen un recubrimiento de
lignosulfonato activado. Un lignosulfonato preferido es el
lignosulfonato de amonio y pueden proporcionarse partículas de
filtro ilustrativas en forma de fibras de vidrio o fibras
cerámicas.
Aunque la especificación concluye con
reivindicaciones que se refieren de modo particular y reivindican de
modo claro la invención, se cree que la presente invención se
comprenderá mejor a la vista de la descripción siguiente junto con
los dibujos que la acompañan, en donde:
La Fig. 1 es una isoterma de adsorción de
nitrógeno BET de fibras de vidrio recubiertas con un lignosulfonato
de amonio activado de acuerdo con la presente invención;
La Fig. 2 es una distribución de volumen de
mesoporo de las fibras de vidrio de la Fig. 1;
La Fig. 3 es una vista en corte transversal
lateral de un filtro axial realizado de acuerdo con la presente
invención;
La Fig. 4 muestra la concentración del baño de
E. coli en función del tiempo para las fibras de vidrio de
la Fig. 1; y
La Fig. 5 muestra la concentración del baño de
MS-2 en función del tiempo para las fibras de vidrio
recubiertas con un lignosulfonato de cinc activado.
\vskip1.000000\baselineskip
En la presente memoria, los términos
"filtros" y "filtración" se refieren a estructuras y
mecanismos, respectivamente, asociados con la eliminación de
microorganismos mediante adsorción y/o exclusión por tamaño.
En la presente memoria, los términos
"microorganismo", "organismo microbiológico" y
"patógeno" se utilizan indistintamente. Estos términos se
refieren a diferentes tipos de microorganismos que pueden ser
caracterizados como bacterias, virus, parásitos, protozoos y
gérmenes.
En la presente memoria, la expresión "Índice
de eliminación de bacterias" (BRI) en partículas de filtro se
define de la forma siguiente:
BRI = 100 x [1
- (concentración del baño de bacterias E. coli a las 6 horas)
/ (concentración de control de bacterias E. coli a
las 6
horas)],
en donde "concentración del baño
de bacterias E. coli a las 6 horas" se refiere a la
concentración de bacterias después de 6 horas en un baño que
contiene una masa de partículas de filtro que tienen 1400 cm^{2}
de superficie específica externa total, como se discute con mayor
detalle más adelante. La expresión "concentración de control de
bacterias E. coli a las 6 horas" se refiere a la
concentración de bacterias E. coli después de 6 horas en el
baño de control y es igual a 1x10^{9} ufc/l. Deberá tenerse en
cuenta que la expresión "ufc/l" significa "unidades
formadoras de colonias por litro", término utilizado de forma
típica en el recuento de E. coli. El índice BRI se mide sin
aplicar agentes químicos que proporcionen efectos bactericidas. Una
forma equivalente de calcular la capacidad de eliminación de
partículas de filtro es utilizando el "Índice logarítmico de
eliminación de bacterias" (BLRI), que se define
como:
BLRI = -
log[1 -
(BRI/100)].
El BLRI tiene unidades "log" (en donde
"log" significa logaritmo). Por ejemplo, las partículas de
filtro que tienen un BRI igual a 99,99% tienen un BLRI igual a 4
log. Más adelante se describe un método de ensayo para determinar
los valores BRI y BLRI.
En la presente memoria, la expresión "Índice
de eliminación de virus" (VRI) para partículas de filtro se
define como:
VRI = 100 x [1
- (concentración del baño de fagos MS-2 a las 6
horas) / (concentración de control de fagos
MS-2 a las 6
horas)],
en donde "concentración del baño
de fagos MS-2 a las 6 horas" se refiere a la
concentración de fagos después de 6 horas en un baño que contiene
una masa de partículas de filtro que tienen 1400 cm^{2} de
superficie específica externa total. La expresión "concentración
de control de fagos MS-2 a las 6 horas" se
refiere a la concentración de fagos MS-2 después de
6 horas en el baño de control y es igual a 1x10^{9} ufp/l. Deberá
tenerse en cuenta que la expresión "ufp/l" significa
"unidades formadoras de placas por litro", término utilizado
de forma típica para el recuento de MS-2. El índice
VRI se mide sin aplicar agentes químicos que proporcionen efectos
virucidas. Una forma equivalente de calcular la capacidad de
eliminación de las partículas de filtro es mediante el "Índice
logarítmico de eliminación de virus" (VLRI), que se define
como:
VLRI = -
log[100 -
(VRI/100)].
El VLRI tiene unidades "log" (en donde
"log" significa logaritmo). Por ejemplo, las partículas de
filtro que tienen un VRI igual a 99,9% tienen un VLRI igual a 3
log. Más adelante se describe un método de ensayo para determinar
los valores VRI y VLRI.
\newpage
En la presente memoria, la expresión
"superficie específica externa total" se refiere a la
superficie específica externa geométrica total de las partículas de
filtro, como se discute con mayor detalle más adelante.
En la presente memoria, la expresión
"superficie específica externa másica" se refiere a la
superficie específica externa total por unidad de masa de las
partículas de filtro, como se discute con mayor detalle más
adelante.
En la presente memoria, el término
"microporo" está previsto que se refiera a un poro con una
anchura o diámetro inferior a 2 nm (o de forma equivalente, 20
\ring{A}).
En la presente memoria, el término
"mesoporo" se refiere a un poro con una anchura o diámetro
entre 2 nm y 50 nm (o de forma equivalente, entre 20 \ring{A} y
500 \ring{A}).
En la presente memoria, el término
"macroporo" se refiere a un poro con una anchura o diámetro
superior a 50 nm (o de forma equivalente, 500 \ring{A}).
En la presente memoria, la expresión "volumen
de poro" y sus derivados se refieren al volumen medido mediante
el método BET (ASTM D 4820 - 99 estándar), bien conocido por el
experto en la técnica.
En la presente memoria, la expresión
"distribución de tamaño de poro en el intervalo de mesoporo" se
refiere a la distribución del tamaño de poro calculada con el
método de Barrett, Joyner y Halenda (BJH), que es bien conocido por
el experto en la técnica.
En la presente memoria, la expresión "volumen
total de poro" se refiere a la suma de los volúmenes de
microporos, mesoporos y macroporos.
En la presente memoria, el término "material
de filtro" se refiere a un agregado de partículas de filtro. Las
partículas de filtro que forman un material de filtro no tienen que
ser idénticas en cuanto a forma, tamaño o composición. Por ejemplo,
un material de filtro puede comprender gránulos recubiertos con un
recubrimiento de lignosulfonato activado y fibras de carbón
activado no recubiertas.
En la presente memoria, la expresión
"partícula de filtro" se refiere a un elemento o pieza
individual que forma al menos parte de un material de filtro. Por
ejemplo, en la presente invención una fibra, un gránulo, una perla,
etc. son considerados todos ellos como partículas de filtro. Las
partículas de filtro pueden ser recubiertas o no recubiertas.
En la presente memoria, el término
"carbonización" y sus derivados está previsto que se refieran a
un proceso por el cual las especies sin carbón son reducidas a una
sustancia carbonácea.
En la presente memoria, la expresión
"activación" y sus derivados está previsto que se refieran a un
proceso mediante el cual una sustancia carbonizada se vuelve más
porosa.
En la presente memoria, la expresión "peso
total de una partícula de filtro" y sus derivados se refieren al
peso de la partícula de filtro, incluido su recubrimiento.
Otros términos utilizados en la presente memoria
se definen en la correspondiente sección de la misma.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación se describen ejemplos de
partículas de filtro recubiertas con un lignosulfonato activado. De
forma inesperada se ha descubierto que las partículas de filtro
recubiertas con lignosulfonato tienen una gran cantidad de volumen
de mesoporo y/o macroporo cuando son carbonizadas y activadas.
Aunque sin pretender imponer ninguna teoría, se plantea la
hipótesis de que el gran número de mesoporos y/o macroporos
proporcionan sitios de adsorción más adecuados para los patógenos,
sus fimbrias y polímeros superficiales (p. ej. proteínas,
lipopolisacáridos, carbohidratos y polisacáridos) que constituyen
las membranas exteriores, cápsides y envolturas de los patógenos.
Esta mejor adsorción puede ser atribuida al hecho de que el tamaño
típico de las fimbrias y los polímeros superficiales es similar al
de los mesoporos y macroporos.
Las partículas de filtro pueden proporcionarse
con diferentes formas y tamaños. Por ejemplo, las partículas de
filtro pueden proporcionarse con formas sencillas tales como
gránulos, fibras o perlas. Las partículas de filtro pueden
proporcionarse con formas de esfera, polihedro, cilindro y también
con otras formas simétricas, asimétricas e irregulares. Además, las
partículas de filtro también pueden ser proporcionadas en formas
complejas tales como bandas, tamices, mallas, materiales no tejidos
y materiales tejidos que pueden o no ser conformadas a partir de
las formas sencillas descritas anteriormente.
Al igual que la forma, también el tamaño de las
partículas de filtro puede variar y no es necesario que sea
uniforme en todas las partículas de filtro utilizadas en un filtro.
De hecho, puede ser deseable proporcionar partículas de filtro que
tengan diferentes tamaños dentro de un mismo filtro. Generalmente,
el tamaño de las partículas de filtro está entre aproximadamente
0,1 \mum y aproximadamente 10 mm, preferiblemente entre
aproximadamente 0,2 \mum y aproximadamente 5 mm, más
preferiblemente entre aproximadamente 0,4 \mum y aproximadamente
1 mm y con máxima preferencia entre aproximadamente 1 \mum y
aproximadamente 500 \mum. En el caso de las partículas esféricas
y cilíndricas (p. ej., fibras, perlas, etc.), las dimensiones antes
descritas se refieren al diámetro de las partículas de filtro. Para
las partículas de filtro que tienen formas prácticamente
diferentes, los tamaños anteriormente descritos se refieren a la
dimensión máxima (p. ej., longitud, anchura o altura).
Las partículas de filtro pueden ser formadas a
partir de diferentes materiales tales como metales, aleaciones de
metales, carbono, cerámica o vidrio. Algunos ejemplos típicos de
materiales de partículas de filtro son: fibras de vidrio, fibras
cerámicas, fibras de carbono y gránulos de cobre. Ejemplos de fibras
de vidrio adecuadas son las fibras de vidrio molidas de 15,8 \mum
de diámetro y 1,6 mm (1/16'') de longitud de Owens Corning, Inc.,
de Toledo, OH, con las siguiente anotaciones: 1) 731ED, que
contienen apresto catiónico; 2) 737BD, que contienen apresto de
silano y 3) 739DD, que no contienen apresto. Otros ejemplos de
fibras de vidrio son las fibras troceadas CRATEC® de Owens Corning,
Inc., y las microfibras de vidrio MICROSTRAND® de Johns Manville
International, Inc., de Denver, CO. Ejemplos de bandas de fibra de
vidrio son los velos superficiales C64, C33, ECR30A y ECR30S de
Owens Corning, Inc, los papeles de filtro de microfibra de vidrio
8000130, 8000100, y HD-2233 de Hollingsworth &
Vose Company de East Walpole, MA, y los papeles de fibra de vidrio
de calidades 151 y 164 de A. Ahlstrom Corporation de Helsinki,
Finlandia.
Ejemplos de fibras cerámicas adecuadas son
Insulfrax® y Fiberfrax® de Unifrax Corporation de Niagara Falls,
NY, Refrasil® de Hitco Carbon Composites de Gardena, CA, y Nicalon®
de Nippon Carbon Co., Ltd, de Tokio, Japón. Ejemplos de bandas
cerámicas son los papeles Fiberfrax®, tales como 550,
882-H y 972-H, de Unifrax
Corporation. Ejemplos de fibras de carbono son las fibras de
poliacrilonitrilo (PAN) y las fibras basadas en brea THORNEL de BP
Amoco Polymers, Inc., de Alpharetta, GA, y Fortafil® OPF de Fortafil
Fibers, Inc., de Rockwood, TN. También pueden utilizarse tamices de
cobre y latón.
Al menos algunas de las partículas de filtro que
conforman un material de filtro están recubiertas con un
lignosulfonato para proporcionar la fuente de carbono durante las
posteriores etapas de carbonización y activación de las partículas
de filtro. En la presente memoria, el término "recubierto"
puede ser de tipo continuo o discontinuo, es decir, el
recubrimiento puede cubrir totalmente la superficie de la partícula
de filtro o sólo una parte de la misma formando zonas cubiertas (p.
ej. "islas") y zonas no cubiertas. Aunque el recubrimiento de
la presente invención contiene lignosulfonato, se contempla que el
recubrimiento también pueda comprender otras sustancias. Por
ejemplo, los recubrimientos pueden contener 90% en peso de
lignosulfonato y 10% en peso de almidón. Otras sustancias pueden
incluir, aunque no de forma limitativa, lignina kraft, lignina
organosolv, amina de lignina, azúcar, xilano, ciclodextrina,
silicato de sodio, quitosana, acetato de celulosa, carboximetil
celulosa, carboxietil celulosa, acetato de polivinilo, resina
fenólica, poliestireno, poliacrilonitrilo, tereftalato de
polietileno, brea, asfalto, acetal, polímeros de vinilo, polímeros
acrílicos, epiclorhidrina de poliamida, óxido de polietileno, óxido
de polipropileno, polivinilmetil éter, polietilenimina,
poliacrilamida, alcohol polivinílico, polivinil pirrolidona,
poli(ácido acrílico), polivinil piridina, y mezclas de los
mismos.
Un lignosulfonato especialmente preferido es el
lignosulfonato de amonio (AL). Como es conocido en la técnica, el
lignosulfonato de amonio es una sal sulfonato que es un subproducto
del proceso de pulpado del sulfito ácido o del proceso de pulpado
quimio(termo)mecánico (CTMP). Durante el proceso de
pulpado la lignina en las astillas de madera (de celulosas de fibra
corta o de celulosas de fibra larga) se hace reaccionar con una sal
bisulfito acuosa a temperatura y presión elevadas y es convertida en
soluble en agua mediante reacciones de despolimerización y
sulfonación. Ambas reacciones de forma típica tienen lugar en la
posición a de la cadena lateral de propano de la molécula de
lignina, conteniendo la molécula de lignosulfonato resultante un
grupo sulfonato por dos unidades fenilpropano, como se muestra a
título ilustrativo en la siguiente fórmula 1.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Esquema pasa a página
siguiente)
El peso molecular promedio en peso típico del
lignosulfonato de amonio es de aproximadamente 30.000 y su peso
molecular promedio en número es de aproximadamente 3.000. El
lignosulfonato resultante se disuelve en la solución de pulpado de
sulfito resultante junto con diferentes carbohidratos formados por
la degradación de los componentes de hemicelulosa de la madera.
A continuación el AL puede ser proporcionado
como un polvo, una dispersión o una solución. Ejemplos de soluciones
AL son LIGNOSITE® 1740 de Georgia-Pacific West,
Inc., de Bellingham, WA, NORLIG TSFL y NORLIG TSFL-4
de Borregaard LignoTech, Inc., de Rothschild, WI, y Weschem AS de
Wesco Tec, Ltd., de San Clemente, CA.La solución LIGNOSITE® 1740
contiene 48 \pm 2% en peso de sólidos totales, en donde más del
60% de la misma son sólidos AL. Los sólidos secos Weschem AS
contienen más de 57% de lignosulfonato y más de 24% de azúcares
reductores en peso.
En lugar del lignosulfonato de amonio pueden
utilizarse otros lignosulfonatos en polvo, dispersiones o
soluciones. Por ejemplo, puede utilizarse lignosulfonato de calcio
(CaLS), lignosulfonato de cinc (ZL), lignosulfonato férrico (FL),
lignosulfonato de cromo (CrL), lignosulfonato de magnesio (MgL),
lignosulfonato de sodio (NaLS), lignosulfonato de cobre (CuLS) y
lignosulfonato de manganeso (MnL). Ejemplos de lignosulfonato de
cinc son: en forma de solución, Weschem Zn de Wesco Technologies,
Ltd.; y en forma de polvo, micronutriente con lignosulfonato de
cinc KE-MIN® de Georgia-Pacific
West, Inc., y Norlig® Zn de Borregaard LignoTech, Inc. También
pueden utilizarse mezclas de los diferentes lignosulfonatos.
Las partículas de filtro pueden ser recubiertas
con AL utilizando una de las muchas técnicas conocidas en la
técnica. Por ejemplo, y no de forma excluyente, algunas formas de
recubrir partículas de filtro son: 1) dispersar las partículas de
filtro en la solución AL; 2) sumergir las partículas de filtro en la
solución AL, 3) pulverizar la solución AL sobre las partículas de
filtro utilizando un equipo de pulverización tal como, aunque no de
forma limitativa, pulverizadores con disparador, generadores de
aerosol y pulverizadores electrostáticos; y 4) utilizar equipos y
prácticas de recubrimiento típicos tales como, aunque no de forma
limitativa, recubrimiento con rodillos, recubrimiento con varillas y
saturación de presión.
Tras la aplicación del recubrimiento AL, las
partículas recubiertas del filtro pueden ser secadas utilizando
diferentes métodos conocidos por el experto en la técnica. Por
ejemplo, y no de forma excluyente, algunos métodos para realizar el
secado son: 1) colocar las partículas recubiertas del filtro en un
horno de convección a una temperatura de aproximadamente 100ºC; 2)
colocar las partículas recubiertas del filtro en secadores de
flotación de aire; y 3) calentar mediante infrarrojos (IR). El
porcentaje en peso del recubrimiento, que también se denomina
"aditivo de recubrimiento", se mide después del secado y se
calcula como relación entre el peso del recubrimiento y el peso
total de la partícula de filtro (es decir, el peso de la partícula
de filtro incluido el recubrimiento). El aditivo de recubrimiento
es de entre aproximadamente 0,5% y aproximadamente 97% del peso
total de la partícula de filtro y, en una realización alternativa es
de entre aproximadamente 0,6% y aproximadamente 90% del peso total
de la partícula de filtro. En otra realización, el aditivo de
recubrimiento es de entre aproximadamente 1% y aproximadamente 80%,
o de entre aproximadamente 4% y aproximadamente 70%, del peso total
de la partícula de filtro.
La carbonización de las partículas recubiertas
del filtro se realiza en hornos. Las condiciones para la
carbonización incluyen temperatura, tiempo y atmósfera y estas
condiciones pueden modificarse como es conocido de forma típica por
el experto en la técnica. A continuación se describen condiciones
ilustrativas de carbonización. En el proceso de la presente
invención, la temperatura de carbonización es de entre
aproximadamente 500ºC y aproximadamente 1000ºC, preferiblemente de
entre aproximadamente 600ºC y aproximadamente 900ºC, más
preferiblemente de entre aproximadamente 630ºC y aproximadamente
800ºC, y con máxima preferencia de entre aproximadamente 680ºC y
aproximadamente 750ºC. El tiempo de carbonización puede ser de entre
2 minutos y 5 horas, preferiblemente de entre aproximadamente 5
minutos y aproximadamente 3 horas, más preferiblemente de entre
aproximadamente 10 minutos y aproximadamente 1,5 horas y con máxima
preferencia de entre aproximadamente 20 minutos y aproximadamente
40 min La atmósfera de carbonización puede incluir gases inertes o
nitrógeno y su caudal puede ser de entre aproximadamente 2,5 l
estándar/h.g (es decir, litros estándar por hora y gramo de carbono
en el recubrimiento; 0,09 pies estándar^{3}/h.g) y
aproximadamente 600 l estándar/h.g (21,12 pies estándar^{3}/h.g),
preferiblemente de entre aproximadamente 5 l estándar/h.g (0,18
pies estándar^{3}/h.g) y aproximadamente 300 l estándar/h.g
(10,56 pies estándar^{3}/h.g), más preferiblemente entre
aproximadamente 10 l estándar/h.g (0,36 pies estándar^{3}/h.g) y
aproximadamente 200 l estándar/h.g (7,04 pies estándar^{3}/h.g), y
con máxima preferencia entre aproximadamente 50 l estándar/h.g
(1,76 pies estándar^{3}/h.g) y aproximadamente 100 l estándar/h.g
(3,52 pies estándar^{3}/h.g). El porcentaje en peso de carbono en
el recubrimiento carbonizado, que también se denomina "carbono
añadido al recubrimiento carbonizado", se calcula como la
relación entre el peso del carbono en el recubrimiento carbonizado
y el peso total de la partícula de filtro (es decir, el peso de la
partícula de filtro incluido el recubrimiento carbonizado). El
carbono añadido al recubrimiento carbonizado es de entre
aproximadamente 0,2% y aproximadamente 95% y, en una realización
alternativa es de entre aproximadamente 0,3% y aproximadamente 85%
del peso total de la partícula de filtro. En otra realización, el
carbono añadido al recubrimiento carbonizado es de entre
aproximadamente 0,5% y aproximadamente 70%, o de entre
aproximadamente 1% y aproximadamente 60%, del peso total de la
partícula de filtro.
La activación de las partículas recubiertas
carbonizadas del filtro puede realizarse a continuación en un
horno. Las condiciones de activación incluyen temperatura, tiempo y
atmósfera y estas condiciones pueden modificarse como es conocido
de forma típica por el experto en la técnica. A continuación se
describen condiciones de activación ilustrativas. En un proceso de
la presente invención, la temperatura de activación puede ser de
entre aproximadamente 550ºC y aproximadamente 1300ºC,
preferiblemente de entre aproximadamente 600ºC y aproximadamente
1200ºC, más preferiblemente de entre aproximadamente 650ºC y
aproximadamente 1000ºC, y con máxima preferencia de entre
aproximadamente 700ºC y aproximadamente 900ºC. El tiempo de
activación puede ser de entre aproximadamente 3 minutos y
aproximadamente 12 horas, preferiblemente de entre aproximadamente
5 minutos y aproximadamente 10 horas, más preferiblemente de entre
aproximadamente 30 minutos y aproximadamente 8 horas, y con máxima
preferencia de entre aproximadamente 2 horas y aproximadamente 7
horas. Ejemplos de atmósferas de activación son (aunque no de forma
limitativa) mezclas de oxidantes y gases vehiculantes tales como
vapor y nitrógeno, dióxido de carbono y nitrógeno, dióxido de
carbono y vapor, etc. El caudal de vapor puede ser de entre
aproximadamente 0,005 ml/min.g (es decir, mililitros por minuto y
gramo de carbono en el recubrimiento carbonizado) y aproximadamente
15 ml/min.g, preferiblemente de entre aproximadamente 0,01 ml/min.g
y aproximadamente 10 ml/min.g, más preferiblemente de entre
aproximadamente 0,05 ml/min.g y aproximadamente 5 ml/min.g, y con
máxima preferencia de entre aproximadamente 0,1 ml/min.g y
aproximadamente 1 ml/min.g. El porcentaje en peso de carbono en el
recubrimiento activado, que también se denomina "carbono añadido
al recubrimiento activado", se calcula como la relación entre el
peso del carbono en el recubrimiento activado y el peso total de la
partícula de filtro (es decir, el peso de la partícula de filtro
incluido el recubrimiento activado). En una realización, el carbono
añadido al recubrimiento activado es menos de aproximadamente 85% o
menos de aproximadamente 75%. En otra realización, el carbono
añadido al recubrimiento activado es de entre aproximadamente 0,1%
y aproximadamente 85% y en una realización alternativa es de entre
aproximadamente 0,2% y aproximadamente 75% del peso total de la
partícula de filtro. En otra realización, el carbono añadido al
recubrimiento activado es de entre aproximadamente 0,3% y
aproximadamente 60%, o de entre aproximadamente 0,5% y
aproximadamente 45%, del peso total de la partícula de filtro.
Puede utilizarse la superficie específica másica
de Brunauer, Emmett y Teller (BET) y la distribución de tamaño de
poro de Barrett, Joyner y Halenda (BJH) para identificar la
estructura de poro de las partículas de filtro recubiertas
activadas. La superficie específica másica BET se mide según el
estándar ASTM D 4820 - 99 mediante adsorción de nitrógeno
multipunto. Estos métodos también pueden proporcionar los volúmenes
de microporo, mesoporo y macroporo. La distribución de tamaño de
poro BJH se mide según el método de Barrett, Joyner y Halenda (BJH),
descrito en J. Amer. Chem. Soc., 73,
373-80 (1951) y Gregg y Sing, ADSORPTION, SURFACE
AREA, AND POROSITY, 2ª ed., Academic Press, Nueva York (1982),
incorporados en su parte relevante como referencia en la presente
memoria. Ambas metodologías son bien conocidas en la técnica.
Preferiblemente, la superficie específica másica
BET de las partículas de filtro recubiertas con un lignosulfonato
activado está entre aproximadamente 500 m^{2}/g (g se refiere a la
masa del carbono en el recubrimiento activado) y aproximadamente
3.000 m^{2}/g, preferiblemente entre aproximadamente 600 m^{2}/g
y aproximadamente 2.800 m^{2}/g, más preferiblemente entre
aproximadamente 800 m^{2}/g y aproximadamente 2.500 m^{2}/g, y
con máxima preferencia entre aproximadamente 1.000 m^{2}/g y
aproximadamente 2.000 m^{2}/g. En la Fig. 1 se ilustra una
isoterma de adsorción de nitrógeno típica, utilizando el método BET,
de una fibra de vidrio recubierta con un lignosulfonato de amonio
activado.
El volumen total de poro se mide durante la
adsorción de nitrógeno BET y se calcula como el volumen de nitrógeno
adsorbido a una presión relativa, P/P_{0}, de 0,9814. El volumen
total de poro de partículas de filtro recubiertas con un
lignosulfonato activado es de entre aproximadamente 0,4 ml/g (g se
refiere a la masa del carbono en el recubrimiento activado) y
aproximadamente 3 ml/g, preferiblemente de entre aproximadamente 0,5
ml/g y aproximadamente 2,8 ml/g, más preferiblemente de entre
aproximadamente 0,7 ml/g y aproximadamente 2,5 ml/g, y con máxima
preferencia de entre aproximadamente 0,8 ml/g y aproximadamente 2
ml/g. La suma de los volúmenes de mesoporo y macroporo se mide
durante la adsorción de nitrógeno BET y se calcula como la
diferencia entre el volumen total de poro y el volumen de nitrógeno
adsorbido a P/P_{0} de 0,15. La suma de los volúmenes de mesoporo
y macroporo de partículas de filtro recubiertas con un
lignosulfonato activado es de entre aproximadamente 0,2 ml/g (g se
refiere a la masa del carbono en el recubrimiento activado) y
aproximadamente 2,2 ml/g, preferiblemente de entre aproximadamente
0,25 ml/g y aproximadamente 2 ml/g, más preferiblemente de entre
aproximadamente 0,3 ml/g y aproximadamente 1,7 ml/g y con máxima
preferencia de entre aproximadamente 0,4 ml/g y aproximadamente 1,5
ml/g.
En una realización, el volumen de poro es de al
menos aproximadamente 0,01 ml/g (g se refiere a la masa del carbono
en el recubrimiento activado) para cualquier diámetro de poro de
entre aproximadamente 4 nm y aproximadamente 6 nm. En una
realización alternativa, el volumen de poro está entre
aproximadamente 0,01 ml/g y aproximadamente 0,04 ml/g para
cualquier diámetro de poro de entre aproximadamente 4 nm y
aproximadamente 6 nm. En otra realización, el volumen de poro es de
al menos aproximadamente 0,06 ml/g para diámetros de poro de entre
aproximadamente 4 nm y aproximadamente 6 nm o es de entre
aproximadamente 0,06 ml/g y aproximadamente 0,15 ml/g. En una
realización preferida, el volumen de poro es de entre
aproximadamente 0,07 ml/g y aproximadamente 0,15 ml/g para diámetros
de poro de entre aproximadamente 4 nm y aproximadamente 6 nm.
La relación entre la suma de los volúmenes de
mesoporo y macroporo y el volumen de microporo es de entre
aproximadamente 0,3 y aproximadamente 3, preferiblemente de entre
aproximadamente 0,5 y aproximadamente 2, más preferiblemente de
entre aproximadamente 0,65 y aproximadamente 1,7 y con máxima
preferencia de entre aproximadamente 0,8 y aproximadamente 1,5. En
la Fig. 2 se ilustra una distribución de volumen de mesoporo típica,
calculada por el método BJH, para una fibra de vidrio recubierta
con lignosulfonato de amonio activado.
La superficie específica externa total se
calcula multiplicando la superficie específica externa másica por
la masa de las partículas recubiertas del filtro y está basada en
las dimensiones de las partículas recubiertas del filtro. Por
ejemplo, la superficie específica externa másica de las fibras
mono-dispersadas (es decir, con un diámetro
uniforme) se calcula como la relación entre el área de las fibras
(despreciando las 2 áreas de sección transversal en los extremos de
las fibras) y el peso de las fibras. Por tanto, la superficie
específica externa másica de las fibras es igual a: 4/D\rho, en
donde D es el diámetro de la fibra y \rho es la densidad de la
fibra. En el caso de partículas esféricas monodispersadas, mediante
cálculos similares se obtiene la superficie específica externa
másica de la forma siguiente: 6/D\rho, donde D es el diámetro de
la partícula y \rho es la densidad de la partícula. Para fibras
poli-dispersadas o partículas esféricas o
irregulares, la superficie específica externa másica se calcula
utilizando las mismas fórmulas mencionadas anteriormente tras
sustituir \overline{D}_{3,2} por D, en donde \overline{D}_{3,2}
es el diámetro medio Sauter, que es el diámetro de una partícula
cuya relación superficie: volumen es igual a la de la distribución
de toda la partícula. Un método, bien conocido en la técnica, para
medir el diámetro medio Sauter es mediante difracción por láser,
utilizando por ejemplo el equipo de Malvern (Malvern Instruments
Ltd., Malvern, RU). La superficie específica externa másica de las
partículas recubiertas del filtro está entre aproximadamente 10
cm^{2}/g (g se refiere a la masa de la partícula de filtro,
incluido el recubrimiento) y aproximadamente 100.000 cm^{2}/g,
preferiblemente entre aproximadamente 50 cm^{2}/g y
aproximadamente 50.000 cm^{2}/g, más preferiblemente entre
aproximadamente 100 cm^{2}/g y aproximadamente 10.000 cm^{2}/g,
y con máxima preferencia entre aproximadamente 500 cm^{2}/g y
aproximadamente 5.000 cm^{2}/g.
El BRI de las partículas de filtro recubiertas
con un lignosulfonato activado, medido según el método de ensayo de
lotes descrito en la presente memoria, es mayor que aproximadamente
99%, preferiblemente mayor que aproximadamente 99,9%, más
preferiblemente mayor que aproximadamente 99,99% y con máxima
preferencia mayor que aproximadamente 99,999%. De forma
equivalente, el BLRI de las partículas de filtro recubiertas con un
lignosulfonato activado es mayor que aproximadamente 2 log,
preferiblemente mayor que aproximadamente 3 log, más preferiblemente
mayor que aproximadamente 4 log y con máxima preferencia mayor que
aproximadamente 5 log. El VRI de partículas de filtro recubiertas
con un lignosulfonato activado, medido según el método de ensayo de
lotes presentado en la presente memoria, es mayor que
aproximadamente 90%, preferiblemente mayor que aproximadamente 95%,
más preferiblemente mayor que aproximadamente 99% y con máxima
preferencia mayor que aproximadamente 99,9%. De forma equivalente,
el VLRI de las partículas de filtro recubiertas con un
lignosulfonato activado es mayor que aproximadamente 1 log,
preferiblemente mayor que aproximadamente 1,3 log, más
preferiblemente mayor que aproximadamente 2 log y con máxima
preferencia mayor que aproximadamente 3 log.
En una realización preferida de la presente
invención, las partículas de filtro comprenden fibras de vidrio
recubiertas con lignosulfonato de amonio activado. Estas fibras
tienen una superficie específica másica BET de entre
aproximadamente 1.000 m^{2}/g y aproximadamente 2.000 m^{2}/g,
un volumen total de poro de entre aproximadamente 0,8 ml/g y
aproximadamente 2 ml/g y la suma de los volúmenes de mesoporo y
macroporo es de entre aproximadamente 0,4 ml/g y aproximadamente
1,5 ml/g.
En otra realización preferida de la presente
invención, las partículas de filtro comprenden fibras cerámicas
recubiertas con lignosulfonato de amonio activado. Estas fibras
tienen una superficie específica másica BET de entre
aproximadamente 1.000 m^{2}/g y aproximadamente 2.000 m^{2}/g,
un volumen total de poro de entre aproximadamente 0,8 ml/g y
aproximadamente 2 ml/g y la suma de los volúmenes de mesoporo y
macroporo está entre aproximadamente 0,4 ml/g y aproximadamente 1,5
ml/g.
En otra realización preferida de la presente
invención, las partículas de filtro comprenden fibras de vidrio
recubiertas con lignosulfonato de cinc activado. Estas fibras tienen
una superficie específica másica BET de entre aproximadamente 1.000
m^{2}/g y aproximadamente 2.000 m^{2}/g, un volumen total de
poro de entre aproximadamente 0,8 ml/g y aproximadamente 2 ml/g y
la suma de los volúmenes de mesoporo y macroporo está entre
aproximadamente 0,4 ml/g y aproximadamente 1,5 ml/g.
Los siguientes ejemplos no limitativos pretenden
ilustrar la fabricación de los materiales de filtro de la presente
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
250 ml de solución de lignosulfonato de amonio
(AL) LIGNOSITE® 1740 de Georgia-Pacific West Inc.,
de Bellingham, WA, se diluyen con 250 ml de agua y después se
mezclan con 150 g de fibras de vidrio molidas 737BD de 1,6 mm
(1/16'') de longitud fabricadas por Owens Corning, Inc., de Toledo,
OH, en un vaso de precipitados de 800 ml durante 5 min agitando
suavemente. El exceso de solución de lignosulfonato de amonio es
retirado de las fibras de vidrio recubiertas utilizando un embudo
Buchner convencional. Las fibras de vidrio recubiertas con
lignosulfonato de amonio son después secadas a 65ºC durante 12
h.
Para la etapa de carbonización, las fibras de
vidrio recubiertas se colocan dentro de un horno de tubo horizontal
Lindberg / Blue M modelo # HTF55667C fabricado por SPX Corp., de
Muskegon, MI. La temperatura del horno se aumenta gradualmente a
700ºC a una velocidad de 7ºC/min y se mantiene la carbonización
durante 30 min en una atmósfera de nitrógeno fluido con un caudal
volumétrico de nitrógeno de 850 l/h (30 pies estándar^{3}/h).
Las fibras de vidrio recubiertas carbonizadas
son después activadas en el mismo horno de tubo a 750ºC durante 6 h
en una atmósfera fluida de nitrógeno/vapor. El caudal de nitrógeno
es de 425 l/h (15 pies estándar^{3}/h) y el caudal de agua es de
20 ml/min.
\vskip1.000000\baselineskip
50 g de micronutriente con lignosulfonato de
cinc (ZL) en polvo KE-MIN® de
Georgia-Pacific West Inc., de Bellingham, WA, se
disuelven en 200 ml de agua. La solución ZL es después mezclada con
130 g de fibras de vidrio 737BD molidas de 1,6 mm (1/16'') de
longitud fabricadas por Owens Corning, Inc., de Toledo, OH, en un
vaso de precipitados de 800 ml agitando suavemente durante 5 min El
exceso de solución de lignosulfonato de cinc es retirado de las
fibras de vidrio recubiertas utilizando un embudo Buchner
convencional. Las fibras de vidrio recubiertas con lignosulfonato
de cinc son después secadas a 65ºC durante 12 h.
Para la etapa de carbonización, las fibras de
vidrio recubiertas se colocan dentro de un horno de tubo horizontal
Lindberg / Blue M modelo # HTF55667C (SPX Corp.; Muskegon, MI). La
temperatura del horno se aumenta gradualmente a 700ºC a una
velocidad de 7ºC/min y la carbonización se mantiene durante 30 min
en una atmósfera fluida de nitrógeno con un caudal volumétrico de
nitrógeno de 850 l/h (30 pies estándar^{3}/h).
Las fibras de vidrio recubiertas carbonizadas
son después activadas en el mismo horno de tubo a 750ºC durante 6 h
en una atmósfera fluida de nitrógeno/vapor. El caudal de nitrógeno
es de 425 l/h (15 pies estándar^{3}/h) y el caudal de agua es de
20 ml/min.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a la Fig. 3 se describe a
continuación un filtro ilustrativo preparado de acuerdo con la
presente invención. El filtro (20) comprende una carcasa (22) en
forma de cilindro que tiene una entrada (24) y una salida (26). La
carcasa (22) puede ser proporcionada en diferentes formas en función
del uso previsto del filtro. Por ejemplo, el filtro puede ser un
filtro de flujo axial, en donde la entrada y la salida están
dispuestas de forma que el líquido fluya a lo largo del eje de la
carcasa. De forma alternativa, el filtro puede ser un filtro de
flujo radial en el que la entrada y la salida están dispuestas de
manera que el fluido (p. ej., un líquido, un gas o una mezcla de
los mismos) fluye a lo largo de un eje radial de la carcasa.
Asimismo, el filtro puede incluir flujo axial y flujo radial.
Aunque los filtros de la presente invención son especialmente
adecuados para usar con agua, se apreciará que también pueden
utilizarse otros fluidos (p. ej., aire, gas, y mezclas de aire y
líquidos). El tamaño, la forma, la separación, el alineamiento y el
posicionamiento de la entrada (24) y de la salida (26) pueden
seleccionarse, como es conocido en la técnica, de forma que se
adapten al caudal y al uso previsto del filtro (20). El filtro (20)
también comprende un material de filtro (28), en donde el material
de filtro (28) incluye una o más partículas de filtro (p. ej.,
fibras, gránulos, etc.). Una o más de las partículas de filtro
pueden ser recubiertas con un lignosulfonato activado y poseen las
características anteriormente discutidas. El material de filtro
también puede comprender partículas sin recubrir y partículas
formadas con otros materiales tales como polvo de carbono, gránulos
de carbón activado, fibras de carbón activado, zeolitas, y mezclas
de los mismos.
Se utilizan los métodos de ensayo que se
describen a continuación para calcular los valores BRI/BLRI, los
valores VRI/VLRI y los valores BET discutidos en la presente
memoria. Aunque la medición de los valores BRI/BLRI y VRI/VLRI se
realiza con respecto a un medio acuoso, esto no pretende limitar el
uso final de los materiales de filtro de la presente invención, ya
que los materiales de filtro pueden ser utilizados en último término
con otros fluidos como se ha discutido anteriormente aunque los
valores BRI/BLRI y VRI/VLRI se calculen con respecto a un medio
acuoso. Además, los materiales de filtro elegidos más adelante para
ilustrar el uso de los métodos de ensayo no están previstos como
limitativos del ámbito de la fabricación y/o de la composición de
los materiales de filtro de la presente invención ni para limitar
los materiales de filtro de la presente invención que pueden ser
evaluados utilizando los métodos de ensayo BRI/BLRI y VRI/VLRI.
El carbono añadido al recubrimiento activado del
material de filtro puede medirse termogravimétricamente utilizando
un equipo Hi-Res Modulated TGA 2950 fabricado por TA
Instruments, Inc. de New Castle, DE. La temperatura TGA final se
fija a 650ºC y el gradiente se fija a 50ºC/min El carbono añadido al
recubrimiento activado de los materiales de filtro de los ejemplos
1 y 2 es de aproximadamente 1,7% y de aproximadamente 0,9%,
respectivamente. La superficie específica másica BET y la
distribución de volumen de poro se miden utilizando la técnica de
adsorción de nitrógeno a 77K con un analizador de serie de
superficie específica y tamaño de poro Coulter SA3100 fabricado por
Coulter Corp., de Miai, FL. Para el material de filtro del ejemplo
1, el área BET es de 1,472 m^{2}/g, el volumen de microporo es de
0,61 ml/g y la suma de los volúmenes de mesoporo y macroporo es de
0,86 ml/g. La isoterma de nitrógeno BET y la distribución de volumen
de poro típicas para el material de filtro del ejemplo 1 se
ilustran en las Figs. 1 y 2, respectivamente. Para el material de
filtro del ejemplo 2, el área BET es de 1,631 m^{2}/g, el volumen
de microporo es de 0,72 ml/g y la suma de los volúmenes de mesoporo
y macroporo es de 0,67 ml/g. Como se apreciará, para las mediciones
de TGA y BET puede utilizarse otra instrumentación conocida en la
técnica.
Se utiliza un analizador de jarra programable
PB-900^{TM} fabricado por Phipps & Bird, Inc.,
de Richmomd, VA, con 2 vasos de precipitados. El diámetro de los
vasos de precipitados es de 11,4 cm (4,5 pulgadas) y la altura es
de 15,3 cm (6 pulgadas). Cada vaso de precipitados contiene 500 ml
de agua contaminada y un agitador que gira a 6,3 rad/s (60 rpm).
Los agitadores son paletas de acero inoxidable de 7,6 cm (3
pulgadas) de longitud, 2,54 cm (1 pulgada) de altura y 0,24 cm
(3/32 pulgadas) de espesor. Los agitadores se colocan a una
distancia de 0,5 cm (3/16 pulgadas) del fondo de los vasos de
precipitados. El primer vaso de precipitados no contiene material
de filtro y se utiliza como un control y el segundo vaso de
precipitados contiene una cantidad suficiente del material de
filtro de manera que exista una superficie específica geométrica
externa total de 1400 cm^{2} en el segundo vaso de precipitados.
Por ejemplo, si se analiza el material de filtro del ejemplo 1, en
el segundo vaso de precipitados se colocan 1,5 g de las partículas
de fibra de vidrio recubiertas con AL. Esta cantidad se calcula
basada en la densidad de las fibras (es decir, 2,6 g/cm^{3}) y su
diámetro (es decir, 15,8 \mum), de manera que la superficie
específica geométrica externa total sea de aproximadamente 1400
cm^{2}. Se recogen muestras de agua duplicadas, cada una de 5 ml
de volumen, de cada vaso de precipitados para su valoración las
siguientes veces tras introducir las partículas de filtro de fibra
de vidrio recubiertas con AL en el segundo vaso de precipitados: 0,
2, 4 y 6 horas. Pueden utilizarse otros equipos conocidos en la
técnica.
Las bacterias E. coli utilizadas son las
ATCC # 25922 (American Type Culture Collection, Rockville, DM). La
concentración objetivo de E. coli en el vaso de precipitados
de control se fija entre 2,0x10^{9} ufc/l y 1,0x10^{9} ufc/l.
La determinación de E. coli puede realizarse utilizando la
técnica de filtro por membrana según el método # 9222 de la 20ª
edición de "Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater" publicada por la American Public Health
Association (APHA), Washington, DC. El límite de detección (LD) es
1x10^{3} ufc/l. Para determinar la concentración de E. coli
pueden utilizarse otros ensayos conocidos en la técnica.
En la Fig. 4 se muestran resultados de BRI/BLRI
ilustrativos para el material de filtro del ejemplo 1. La
concentración de E. coli en el vaso de precipitados de
control a las 6 horas es de 1,1x10^{9} ufc/l y la del segundo
vaso de precipitados que contiene las partículas de filtro de fibra
de vidrio recubiertas con AL es inferior al LD. A continuación el
BRI calculado es superior a 99,9999% y el BLRI superior a 6 log.
El equipo de ensayo y el procedimiento son
idénticos a los del procedimiento BRI/BLRI. El primer vaso de
precipitados no contiene material de filtro y se utiliza como
control y el segundo vaso de precipitados contiene una cantidad
suficiente del material de filtro de manera que exista una
superficie específica geométrica externa total de 1400 cm^{2} en
el segundo vaso de precipitados. Por ejemplo, si el material de
filtro es el del ejemplo 2, se colocan 1,5 g de las partículas de
fibra de vidrio recubiertas con cinc en el segundo vaso de
precipitados. Esta cantidad se calcula en base a la densidad de las
fibras (es decir, 2,6 g/cm^{3}) y su diámetro (es decir, 15,8
\mum), de manera que la superficie específica geométrica externa
total sea de aproximadamente 1400 cm^{2}.
Los bacteriófagos MS-2
utilizados son ATCC # 15597B de American Type Culture Collection de
Rockville, DM. La concentración objetivo de MS-2 en
el vaso de precipitados de control se fija entre 2,0x10^{9} ufp/l
y 1,0x10^{9} ufp/l. Los MS-2 pueden valorarse
según el procedimiento de C. J. Hurst, Appl. Environ.
Microbiol., 60(9), 3462(1994). Este método puede
sustituirse por otros ensayos conocidos en la técnica. El límite de
detección (LD) es de 1x10^{3} ufp/l.
Los resultados de VRI/VLRI ilustrativos para el
material de filtro del ejemplo 2 se muestran en la Fig. 5. La
concentración de MS-2 en el vaso de precipitados de
control a las 6 horas es de 1,1x10^{9} ufp/l y en el segundo vaso
de precipitados que contiene las partículas de fibra de vidrio
recubiertas con ZL es de 8,1x10^{6} ufp/l. A continuación se
calcula el VRI como igual a 99,3% y el VLRI como igual a 2,13
log.
Las realizaciones descritas en la presente
memoria se han elegido y detallado para ilustrar mejor los
principios de la invención así como su aplicación práctica y
permitir así al experto en la técnica utilizar la invención en
diferentes realizaciones y realizar diferentes modificaciones de
acuerdo con el uso particular contemplado. Todas estas
modificaciones y variaciones se encuentran dentro del ámbito de la
invención de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas cuando estas
se interpretan con la amplitud que les corresponde de forma honesta,
legal y equitativa.
Claims (11)
1. Un filtro para eliminar microorganismos de un
fluido, que comprende:
- a)
- una carcasa que tiene una entrada y una salida; y
- b)
- un material de filtro dispuesto dentro de dicha carcasa formado al menos en parte por una pluralidad de partículas de filtro que tienen un recubrimiento activado, en donde dicho recubrimiento comprende un lignosulfonato.
2. El filtro de la reivindicación 1, en el que
dicho lignosulfonato se selecciona del grupo que consiste en
lignosulfonato de amonio, lignosulfonato de cinc, lignosulfonato de
calcio, lignosulfonato férrico, lignosulfonato de magnesio,
lignosulfonato de cromo, lignosulfonato de manganeso, lignosulfonato
de sodio, lignosulfonato de cobre, y mezclas de los mismos.
3. El filtro según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha pluralidad de
partículas de filtro se seleccionan del grupo que consiste en
fibras de vidrio, tamices, fibras cerámicas, materiales tejidos,
materiales no tejidos, y mezclas de los mismos.
4. El filtro según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el carbono añadido en dicho
recubrimiento activado está entre aproximadamente 0,1% y
aproximadamente 85%.
5. El filtro de la reivindicación según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el carbono
añadido en dicho recubrimiento activado está entre aproximadamente
0,5% y aproximadamente 45%.
6. El filtro según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la superficie específica BET
de una o más de dichas partículas de filtro está entre
aproximadamente 500 m^{2}/g y aproximadamente 3000 m^{2}/g.
7. El filtro según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la suma de los volúmenes de
mesoporo y macroporo de una o más de dichas partículas de filtro
está entre aproximadamente 0,2 ml/g y aproximadamente 2,2 ml/g.
8. El filtro según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la relación entre la suma de
los volúmenes de mesoporo y macroporo y el volumen de microporo de
una o más de dichas partículas de filtro está entre aproximadamente
0,3 y aproximadamente 3.
9. El filtro según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha pluralidad de
partículas de filtro tienen un BRI mayor que aproximadamente 99,9%,
preferiblemente mayor que aproximadamente 99,99% y más
preferiblemente mayor que aproximadamente 99,999%.
10. Un proceso para filtrar microorganismos de
un fluido, que comprende las etapas de:
- a)
- proporcionar un material de filtro que comprende una pluralidad de partículas de filtro que tienen un recubrimiento activado, en donde dicho recubrimiento comprende un lignosulfonato; y
- b)
- pasar un fluido a través de dicho material de filtro.
11. El proceso de la reivindicación 10, en el
que dicho fluido es agua.
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