ES2378487T3 - Filtro cerámico - Google Patents
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Abstract
Un filtro ceramico obtenible por el metodo definido en la reivindicación 15, que comprende: (a) de aproximadamente 75% a aproximadamente 87% en peso de tierra de diatomeas; (b) de aproximadamente 10% a aproximadamente 20% en peso de un fundente; y (c) de aproximadamente 0, 03% a aproximadamente 0, 4% en peso de un compuesto metalico; siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso del filtro ceramico.
Description
Filtro ceramico.�
La presente invenci6n se refiere a un filtro ceramico. En particular, se refiere a un filtro ceramico para filtrar liquido, especialmente agua del grifo, para retirar pat6genos o contaminantes de la misma.
5 Debido a la variable calidad de muchas fuentes de agua potable putativas (p.ej. agua de servicio publico o planes de suministro de agua en grupos, agua de pozos), en general, tal agua es de sabor desagradable para beber, y en ciertos casos extremos puede contener pat6genos o contaminantes, que pueden conducir a enfermedades graves. Por ejemplo, algunas fuentes de agua potable pueden contener protozoos o bacterias daninos, tales como Cryptosporidium, Giardia y E. coli, que pueden causar enfermedades tras su consumo. Por tanto, hay un aumento
10 de la tendencia a que el agua para beber se adquiera en botellas u otros recipientes adecuados, y la adquisici6n de tal agua puede ser bastante cara. Por ejemplo, en el caso de atletas que requieren una ingesta regular de grandes volumenes de agua cuando se entrenan, el gasto de agua embotellada puede ser particularmente alto.
El uso de ceramicas como medio en filtros es conocido, incluyendo filtros para purificar liquido tal como agua del grifo. Sin embargo, tales filtros ceramicos varian en calidad, son normalmente voluminosos y relativamente no
15 portatiles, y no necesariamente se puede confiar en ellos para retirar pat6genos, tales como protozoos, del agua. Hay por lo tanto una necesidad de un filtro que venza este problema.
En el documento KR 94006435 B1, se describe un metodo de fabricaci6n de un filtro ceramico que comprende tierra de diatomeas.
La presente invenci6n esta dirigida a proporcionar un filtro ceramico que es capaz de retirar contaminantes que
20 incluyen, pero no se limitan a, protozoos daninos tales como Cryptosporidium y Giardia, asi como bacterias y virus, de un liquido tal como el agua del grifo. El filtro ceramico de la presente invenci6n tiene muchas aplicaciones potenciales. Por ejemplo, se puede usar para purificar agua de la red de canalizaci6n contenida en un recipiente, tal como una botella, mientras esta siendo extraida del recipiente.
Segun un primer aspecto de la invenci6n, se proporciona un filtro ceramico obtenible por el metodo definido en la 25 reivindicaci6n 15, que comprende:
- (a)
- de aproximadamente 75% a aproximadamente 87% en peso de tierra de diatomeas;
- (b)
- de aproximadamente 10% a aproximadamente 20% en peso de un fundente; y
- (c)
- de aproximadamente 0,03% a aproximadamente 0,4% en peso de un compuesto metalico;
siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso del filtro ceramico.
30 Como se emplea en la presente memoria, el termino "fundente" quiere decir un agente vitrificante que reduce las temperaturas de fusi6n de los ingredientes e induce la uni6n de la ceramica.
Los compuestos metalicos adecuados para el uso en la invenci6n incluyen compuestos metalicos de los Grupos VIXII, excluyendo la plata. Tales compuestos metalicos se seleccionan preferiblemente de cromo, manganeso, cobalto, niquel, cobre y cinc, mas preferiblemente se seleccionan de cobre y cinc. El cobre es particularmente preferido. El
35 compuesto metalico esta presente en el filtro preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 0,3%, preferiblemente de 0,1% a aproximadamente 0,25%, mas preferiblemente de aproximada mente 0,13% a aproximadamente 0,23%, lo mas preferiblemente aproximadamente 0,18% en peso del filtro ceramico.
El filtro ceramico es convenientemente capaz de retirar material que tiene un tamano de 1,5 Im de diametro o 40 mayor.
El filtro ceramico de la invenci6n tiene preferiblemente una relaci6n de compresi6n de aproximadamente 0,30 a aproximadamente 0,55, mas preferiblemente de aproximadamente 0,35 a aproximadamente 0,50 o de aproximada mente 0,37 a aproximadamente 0,45. Se prefiere una relaci6n de compresi6n de 0,40. Como se emplea en la presente memoria, el termino "relaci6n de compresi6n" quiere decir la relaci6n del grosor del filtro ceramico en
45 milimetros despues de la cocci6n al grosor del filtro ceramico en milimetros antes de la cocci6n, en donde el filtro ceramico ha tenido un peso aplicado de aproximadamente 0,08 kg/cm2 aplicado al mismo durante la cocci6n.
El filtro ceramico de la invenci6n tiene preferiblemente un grosor de aproximadamente 2,0 mm a aproximadamente 4,5 mm, preferiblemente de aproximadamente 2,5 mm a aproximadamente 4,0 mm. Se prefiere un grosor de aproximadamente 3,2 mm.
50 La tierra de diatomeas tiene preferiblemente un contenido en silice de al menos 70%. Se prefiere una tierra de diatomeas que comprende silice, sodio, magnesio y ferrita. Una tierra de diatomeas comercializada bajo el nombre comercial Celatom y que comprende al menos 70% de silice, de aproximadamente 4% a aproximadamente 8% de
sodio, de aproximadamente 2% a aproximadamente 4% de magnesio y de aproximadamente 1,5% a 2,5% de ferrita es particularmente preferida. La tierra de diatomeas es preferiblemente una tierra de diatomeas comercializada bajo el nombre comercial Celatom FW, mas preferiblemente una tierra de diatomeas comercializada bajo el nombre comercial Celatom FW12 (que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 24 Im y es capaz de retirar material que tiene un tamano de particula de aproximadamente 0,7 Im), FW14 (que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 28 Im y es capaz de retirar material que tiene un tamano de particula de aproximadamente 0,75 Im), FW18 (que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 31 Im y es capaz de retirar material que tiene un tamano de particula de aproximadamente 0,8 Im), FW20 (que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 33 Im y es capaz de retirar material que tiene un tamano de particula de aproximadamente 0,9 Im), FW40 (que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 40 Im y es capaz de retirar material que tiene un tamano de particula de aproximadamente 1,0 Im), FW50 (que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 42 Im y es capaz de retirar material que tiene un tamano de particula de aproximadamente 1,1 Im), FW60 (que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 48 Im y es capaz de retirar material que tiene un tamano de particula de aproximadamente 1,2 Im), o FW80 (que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 77 Im y es capaz de retirar material que tiene un tamano de particula de aproximadamente 1,6 Im), o mezclas de los mismos.
La tierra de diatomeas puede comprender una mezcla de dos o mas tierras de diatomeas de diferente diametro de particula, por ejemplo una mezcla de tierra de diatomeas que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 25 Im a aproximadamente 30 Im con una que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 75 Im a aproximadamente 80 Im. Se prefiere una mezcla de una tierra de diatomeas que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 28 Im con una que tiene un diametro medio de particula de aproximadamente 77 Im. Cuando se usa una mezcla de dos tierras de diatomeas, la tierra de diatomeas es preferiblemente capaz de filtrar materia que tiene un tamano de particula de aproximadamente 0,5 Im a aproximadamente 3,0 Im, preferiblemente de aproximadamente 1,0 Im a aproximadamente 2,5 Im, mas preferiblemente de aproximadamente 1,5 Im a aproximadamente 2,0 Im. Se prefiere una mezcla de tierras de diatomeas comercializada bajo los nombres comerciales Celatom FW14 y FW80, preferiblemente una mezcla en una relaci6n de aproximadamente 30:70 a aproximadamente 70:30, mas preferiblemente de aproximadamente 60:40 a aproximadamente 40:60, lo mas preferiblemente aproximadamente 50:50, en peso de la tierra de diatomeas. Una mezcla 50:50 de tierra de diatomeas comercializada bajo los nombres comerciales Celatom FW14 y FW80 es especialmente preferida.
La tierra de diatomeas esta presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 80% a aproximadamente 90%, preferiblemente de aproximadamente 81% a aproximadamente 87%, mas preferiblemente de aproximadamente 83% a aproximadamente 85%, lo mas preferiblemente aproximadamente 84% en peso del filtro ceramico.
El fundente actua para aglutinar los constituyentes, a saber, la tierra de diatomeas y el compuesto metalico, durante el procedimiento de cocci6n en la fabricaci6n del filtro, y da resistencia adicional al filtro ceramico acabado. Los fundentes adecuados para el uso en la invenci6n incluyen carbonato de bario (BaC03), sulfato de bario (BaS04), calcita (CaC03), tiza (CaC03), piedra de Cornualles (variable), dolomita (CaC03.MgC03), feldespato (de potasa) (K20.Al203. 6Si02), feldespato (de sosa) (Na20.Al203.6Si02), lepidolita (Li2F2.Al203.3Si02), caliza (CaC03), carbonato de litio (LiC03), carbonato de magnesio (MgC03), carbonato de magnesio (ligero) (3MgC03.Mg(0H)2. 3H20), carbonato de manganeso (MnC03), di6xido de manganeso (Mn02), nefelina sienita ((K)Na0. Al203.4Si02) (aprox.), petalita (Li20.Al203.8Si02), carbonato de potasio (ceniza de perlas) (K2C03), polvo de rocas, p.ej., basalto o granito, carbonato de sodio (ceniza de sosa) (Na2C03), espodumena (Li20.Al203.4H20), carbonato de estroncio (SrC03), talco (3Mg0.4Si02.H20), blanco de Espana ("whiting") (CaC03), wollastonita (Ca0.Si02), ceniza de madera (puede contener materias solubles) (variable, a menudo de alto contenido en cal)), 6xido de cinc (Zn0), y compuestos que contienen boro.
Los compuestos que contienen boro son particularmente preferidos, preferiblemente 6xidos de boro, sales de boro e hidratos de las sales. Las sales adecuadas incluyen sales de metales alcalinos de boro o de acido b6rico. Se prefiere el borato de sodio, tambien conocido como tetraborato de sodio decahidratado, tetraborato de disodio, b6rax decahidratado o b6rax (Na2B407r10H20).
Los 6xidos de boro adecuados incluyen colemanita (2Ca0.3B203.5H20 (variable)), borato de Gerstley (mezcla de colemanita [Ca2B6011r5H20] y ulexita [Na0r2Ca0r5B203r5H20]) y 6xido de boro que tiene la f6rmula B203. Se prefiere el 6xido de boro que tiene la f6rmula B203, opcionalmente en su forma amorfa. Se prefiere un fundente que comprende 6xido de boro (B203), 6xido de aluminio (Al203) y/o silice (Si02), particularmente un fundente que comprende de aproximadamente 10% a aproximadamente 30% de 6xido de boro, preferiblemente aproximadamente 20% de 6xido de boro; de aproximadamente 2% a aproximadamente 15% de 6xido de aluminio, preferiblemente aproximadamente 8% de 6xido de aluminio; y de aproximadamente 40% a aproximadamente 60% de silice, preferiblemente aproximadamente 50% de silice. Se prefiere una frita que comprende boro, especialmente una frita que comprende un 6xido de boro. Una frita que comprende 6xido de boro (B203), 6xido de aluminio (Al203) y/o silice (Si02) es particularmente preferida. Se prefiere especialmente una frita de boro que comprende de aproximadamente 10% a aproximadamente 30% de 6xido de boro, preferiblemente aproximadamente 20% de 6xido de boro; de aproximadamente 2% a aproximadamente 15% de 6xido de aluminio, preferiblemente aproximadamente 8% de 6xido de aluminio; y de aproximadamente 40% a aproximadamente 60% de silice, preferiblemente aproximadamente 50% de silice.
El fundente tiene preferiblemente una temperatura de cocci6n de aproximadamente 300°C a aproximadamente 1500°C, preferiblemente de aproximadamente 400°C a aproximadamente 1300°C, mas preferiblemente de aproximadamente 500°C a aproximadamente 1200°C. Se prefiere una temperatura de cocci6n de aproximadamente 1050°C. Se prefiere particularmente una frita de boro que tiene una temperatura de cocci6n de aproximadamente 1085°C.
El fundente esta presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 12% a aproximadamente 18%, preferiblemente de aproximadamente 14% a aproximadamente 16%, mas preferiblemente aproximadamente 15% en peso del filtro ceramico. Se prefiere especialmente una frita de boro presente en una cantidad de aproximadamente 15%.
Segun un segundo aspecto de la presente invenci6n, se proporciona una composici6n para formar un filtro ceramico acorde con la invenci6n, comprendiendo la composici6n:
- (a)
- de aproximadamente 10% a aproximadamente 30% en peso de tierra de diatomeas;
- (b)
- de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 6% en peso de un fundente;
- (c)
- de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 1,0% en peso de un compuesto metalico o una sal del mismo o un hidrato de la sal;
- (d)
- de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 6% en peso de una goma de celulosa; y
- (e)
- de aproximadamente 2% a aproximadamente 10% en peso de un agente de carga; y
- (f)
- de aproximadamente 50% a aproximadamente 85% en peso de agua;
siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso de la composici6n total.
El compuesto metalico puede ser un compuesto metalico como se defini6 anteriormente para el filtro ceramico, y esta presente preferiblemente en la composici6n en la forma de una sal o un hidrato de la sal. La sal se selecciona preferiblemente de sulfato, carbonato, cloruro y acetato, lo mas preferiblemente sulfato. Se prefiere sulfato de cobre
o un hidrato del mismo, especialmente sulfato de cobre pentahidratado.
El compuesto metalico o sal del mismo o hidrato de la sal esta presente preferiblemente en la composici6n en una cantidad de aproximadamente 0,07% a aproximadamente 0,8%, mas preferiblemente de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 0,5%, aun mas preferiblemente de aproximadamente 0,15% a aproximadamente 0,3%, lo mas preferiblemente aproximadamente 0,2% en peso de la composici6n total.
La tierra de diatomeas es como se defini6 anteriormente para el filtro ceramico, y esta presente preferiblemente en la composici6n en una cantidad de aproximadamente 14% a aproximadamente 26%, mas preferiblemente de aproximadamente 16% a aproximadamente 24%, aun mas preferiblemente de aproximadamente 18% a aproximadamente 22%, lo mas preferiblemente aproximadamente 20% en peso de la composici6n total.
El fundente es como se defini6 anteriormente para el filtro ceramico, y esta presente preferiblemente en la composici6n en una cantidad de aproximadamente 2% a aproximadamente 5%, mas preferiblemente de aproximadamente 2,5% a aproximadamente 4,5%, aun mas preferiblemente de aproximadamente 3% a aproximadamente 4%, lo mas preferiblemente aproximadamente 3,8% en peso de la composici6n total.
La goma de celulosa en la composici6n actua para producir una composici6n maleable. Las gomas de celulosa adecuadas incluyen metilcelulosa, carboximetilcelulosa, hidroximetilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, y mezclas de las mismas. Se prefiere la carboximetilcelulosa. Se prefiere particularmente una goma de celulosa modificada, preferiblemente una carboximetilcelulosa modificada, especialmente carboximetilcelulosa de sodio. Se prefiere particularmente la carboximetilcelulosa de sodio comercializada bajo el nombre comercial Blanose, disponible en Hercules, S.A., Alizay, Francia. La goma de celulosa esta presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 1% a aproximadamente 5%, preferiblemente de aproximadamente 1,5% a aproximadamente 4%, mas preferiblemente de aproximadamente 2% a aproximadamente 3%, lo mas preferiblemente aproximadamente 2,3% en peso de la composici6n total. Se prefiere especialmente la carboximetilcelulosa de sodio en una cantidad de aproximadamente 2,3%.
Los agentes de carga que se pueden usar en la composici6n incluyen canamo, algod6n, lino, seda, lana, celulosa y mezclas de los mismos. Se prefiere la celulosa. El agente de carga puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 3% a aproximadamente 7%, preferiblemente de aproximadamente 3,5% a aproximadamente 6%, mas preferiblemente de aproximadamente 4% a aproximadamente 5%, lo mas preferiblemente aproximadamente 4,3% en peso de la composici6n total. Se prefiere particularmente celulosa presente en una cantidad de aproximadamente 4,3%. El agente de carga es quemado durante el procedimiento de cocci6n en la fabricaci6n del filtro ceramico, dejando una estructura en forma de panal dentro de la ceramica. La celulosa se quema tipicamente a una temperatura de aproximadamente 300°C.
El agua puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 55% a aproximadamente 80%, preferiblemente de aproximadamente 60% a aproximadamente 75%, mas preferiblemente de aproximadamente 65% a aproximadamente 70%, lo mas preferiblemente aproximadamente 68% en peso de la composici6n total.
Segun un tercer aspecto de la presente invenci6n, se proporciona un filtro precursor para formar un filtro ceramico acorde con la invenci6n, comprendiendo el filtro precursor:
- (a)
- de aproximadamente 50% a aproximadamente 90% en peso de tierra de diatomeas;
- (b)
- de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 20% en peso de un fundente;
- (c)
- de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 1,5% en peso de un compuesto metalico o una sal del mismo o un hidrato de la sal;
- (d)
- de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% en peso de una goma de celulosa; y
- (e)
- de aproximadamente 5% a aproximadamente 35% en peso de un agente de carga;
siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso del filtro precursor total.
El compuesto metalico o una sal del mismo o un hidrato de la sal, la tierra de diatomeas, el fundente, la goma de celulosa y el agente de carga presentes en el filtro precursor son cada uno como se definieron anteriormente para la composici6n.
El compuesto metalico o sal del mismo o hidrato de la sal esta presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 0,2% a aproximadamente 1,2%, mas preferiblemente de aproximadamente 0,3% a aproximadamente 1,0%, aun mas preferiblemente de aproximadamente 0,4% a aproximadamente 0,8%, lo mas preferiblemente aproximadamente 0,5% en peso del filtro precursor total.
La tierra de diatomeas esta presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 55% a aproximadamente 90%, preferiblemente de aproximadamente 60% a aproximadamente 85%, mas preferiblemente de aproximadamente 62% a aproximadamente 80%, lo mas preferiblemente aproximadamente 65% en peso del filtro precursor total.
El fundente puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 5% a aproximadamente 15%, preferiblemente de aproximadamente 8% a aproximadamente 14%, mas preferiblemente aproximadamente 12% en peso del filtro precursor total.
La goma de celulosa esta presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 4% a aproximadamente 15%, preferiblemente de aproximadamente 5% a aproximadamente 10%, mas preferiblemente aproximadamente 8% en peso del filtro precursor total.
El agente de carga esta presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 8% a aproximadamente 30%, preferiblemente de aproximadamente 10% a aproximadamente 25%, mas preferiblemente aproximadamente 13% en peso del filtro precursor total.
Segun la invenci6n, se proporciona tambien un metodo para preparar un filtro ceramico acorde con la invenci6n, comprendiendo el metodo las etapas de:
- (A)
- formar una composici6n acorde con la invenci6n combinando los siguientes ingredientes:
- (a)
- de aproximadamente 10% a aproximadamente 30% en peso de tierra de diatomeas;
- (b)
- de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 6% en peso de un fundente;
- (c)
- de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 1,0% en peso de un compuesto metalico o una sal del mismo o un hidrato de la sal;
- (d)
- de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 6% en peso de una goma de celulosa; y
- (e)
- de aproximadamente 2% a aproximadamente 10% en peso de un agente de carga; y
- (f)
- de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 1,0% en peso de agua; siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso de la composici6n total;
- (B)
- retirar una parte del agua de la composici6n para formar una composici6n que tiene una consistencia maleable;
- (C)
- secar la composici6n para retirar cualquier agua residual para formar un filtro precursor acorde con la
invenci6n; y
(D) cocer el filtro precursor para formar el filtro ceramico, por lo cual el agente de carga es quemado, dejando una estructura en forma de panal dentro de la ceramica.
En la etapa (A), los ingredientes se combinan preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 20°C a aproximadamente 40°C, preferiblemente aproximadamente 30°C.
En la etapa (A), los ingredientes de la composici6n se combinan preferiblemente en el siguiente orden de adici6n:
- (i)
- anadir el compuesto metalico o sal del mismo o hidrato de la sal al agua;
- (ii)
- anadir la goma de celulosa a la mezcla resultante;
(iii) anadir el fundente a la mezcla resultante;
- (iv)
- anadir el agente de carga a la mezcla resultante; y
- (v)
- anadir la tierra de diatomeas a la mezcla resultante.
En la etapa (B), la composici6n se deja reposar preferiblemente de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 5 horas, mas preferiblemente de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 3 horas, lo mas preferiblemente aproximadamente 2 horas, preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 20°C a aproximadamente 40°C, mas preferiblemente aproximadamente 30°C. La consistencia maleable de la composici6n le permite, de manera conveniente, ser cortada en formas deseadas.
Despues de la etapa (B) y antes de la etapa (C), la composici6n se corta preferiblemente en formas deseadas. Las formas deseadas pueden tomar cualquier forma adecuada, pero son preferiblemente discos sustancialmente circulares, mas preferiblemente discos que tienen un diametro de aproximadamente 20 mm a aproximadamente 25 mm, preferiblemente aproximadamente 22 mm.
La etapa (C) comprende preferiblemente calentar durante un periodo de tiempo de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 2 horas, preferiblemente aproximadamente 1 hora, a una temperatura de aproximadamente 90°C a aproximadamente 110°C, preferiblemente aproximadamente 100°C.
En la etapa (D), la cocci6n se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 800°C a aproximadamente 1200°C, mas preferiblemente de aproximadamente 900°C a aproximadamente 1150°C, aun mas preferiblemente de aproximadamente 1000°C a aproximadamente 1100°C, lo mas preferiblemente aproximadamente 1085°C. Los filtros precursores se cuecen preferiblemente durante un periodo de aproximadamente 4 horas a aproximadamente 11 horas, preferiblemente de aproximadamente 6 horas a aproximadamente 9 horas, lo mas preferiblemente aproximadamente 8,25 horas.
El metodo comprende, de manera conveniente, aplicar una carga a los filtros precursores con el fin de causar la compresi6n de los mismos durante la cocci6n (etapa (D)). La carga es preferiblemente de aproximadamente 0,05 kg/cm2 a aproximadamente 0,1 kg/cm2, preferiblemente aproximadamente 0,8 kg/cm2.
Las ventajas de los filtros ceramicos de la invenci6n incluyen las siguientes:
- •
- Retiran todos o sustancialmente todos los protozoos, incluyendo Cryptosporidium y Giardia, del agua del grifo.
- •
- Cuando el compuesto metalico en el filtro es cobre, actua convenientemente como agente antibacteriano.
- •
- Tienen excelentes propiedades tanto de filtraci6n como antibacterianas.
Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invenci6n, pero se apreciara que la invenci6n no esta limitada a estos ejemplos.
Se prepar6 un filtro ceramico a partir de los ingredientes enumerados en la Tabla 1, y se prepar6 segun las etapas en la Tabla 2:
Tabla1
- Ingredientes
- %en�peso�(basado�en�el�filtro ceramico)
- Agua
- 68,6
- Sulfato de cobre pentahidratado
- 0,2
- Blanose 1
- 2,6
- Frita de boro 2
- 3,8
- Celulosa
- 4,3
- Tierra de diatomeas 3
- 20,6
- Total
- 100,0
- 1 Carboximetilcelulosa de sodio; 2 7,5% de Al203, 18,0% de B203, 50,0% de Si02, 14,0% de Ca0 + Mg0, 10,3% de Li20 + Na20 + K20, disponible en Johnson Mathey Ceramics, StokeonTrent, Reino Unido; 3 mezcla 50:50 de tierras de diatomeas comercializada bajo los nombres comerciales Celatom FW14 y FW80.
Tabla�
- Etapa
- 1
- Usar 400 g de agua (a 30°C, ± 10)
- 2
- Anadir 1 g de sulfato de cobre pentahidratado
- 3
- Mezclar el sulfato de cobre durante 20 segundos
- 4
- Anadir 15 g de Blanose, calidad alimentaria
- 5
- Mezclar la mezcla durante 60 segundos
- 6
- Anadir 22 g de frita de boro
- 7
- Mezclar la mezcla durante 30 segundos
- 8
- Anadir 25 g de celulosa
- 9
- Mezclar la mezcla durante 100 a 140 segundos
- 10
- Anadir 120 g de tierra de diatomeas
- 11
- Mezclar la mezcla durante 180 segundos
- 12
- Verter sobre una paleta para yeso (loseta) para formar la composici6n.
- 13
- Dejar la mezcla hasta que sea adecuada para su maleabilidad (>2 horas), lo que da como resultado que la composici6n tiene una consistencia maleable.
- 14
- Poner la mezcla en una superficie plana y pasar por encima un rodillo hasta obtener una forma plana de un grosor de aproximadamente 6 mm
- 15
- Usar un cuter para producir 9 discos circulares de los tamanos requeridos (aproximadamente 22 mm de diametro).
- 16
- Poner los discos en una estufa a 100°C y retirarlos cuando los discos se han secado suficientemente para permitir la compresi6n durante el proceso de cocci6n, para formar filtros precursores.
- 17
- Poner los discos, espaciados uniformemente, en una losa de arcilla (150 mm x 150 mm) y ponerla en el horno
- 18
- Poner una carga sobre los discos que es igual a una carga de 0,08 kg/cm2 para causar una compresi6n durante el proceso de cocci6n
- 19
- Programar los ajustes de temperatura en el horno como se indica a continuaci6n: (i) 0°C a 300°C, subiendo a 100°C por hora (total 180 min); (ii) 300 a 1085°C, subiendo a 150°C por hora (total 314 min); (iii) la temperatura cae de manera natural despues de que se alcanzan 1085°C.
- 20
- Dejar que la temperatura de los discos caiga a <700°C, por debajo de la cual los discos son lo suficientemente duraderos para resistir un manejo normal durante su retirada del horno, para formar filtros ceramicos.
Se analiz6 un filtro precursor producido y obtenido en la etapa 16 de la Tabla 2 en el Ejemplo 1, y los resultados se muestran en la Tabla 3:
Tabla�
- Ingredientes
- % en peso (basado en el filtro precursor)
- Sulfato de cobre
- 0,5%
- Blanose 1
- 8,2%
- Frita de boro 2
- 12,0%
- Celulosa
- 13,7%
- Tierra de diatomeas 3
- 65,6%
- Total
- 100%
- 1 Carboximetilcelulosa de sodio; 2 7,5% de Al203, 18,0% de B203, 50,0% de Si02, 14,0% de Ca0 + Mg0, 10,3% de Li20 + Na20 + K20, disponible en Johnson Mathey Ceramics, StokeonTrent, Reino Unido; 3 mezcla 50:50 de tierras de diatomeas comercializada bajo los nombres comerciales Celatom FW14 y FW80.
Se analiz6 un filtro ceramico de la invenci6n obtenido en la etapa 20 de la Tabla 2 del Ejemplo 1, y el contenido se muestra en la Tabla 4.
10 Tabla�
- Ingredientes
- % en peso (basado en el filtro ceramico)
- Cobre elemental
- 0,18
- Tierra de diatomeas 1
- 83,9
- 1 mezcla 50:50 de tierras de diatomeas comercializada bajo los nombres comerciales Celatom FW14 y FW80.
El filtro ceramico tambien comprende frita y otros componentes.
Se sometieron seis filtros ceramicos obtenidos en el Ejemplo 1 y que tenian un contenido tipico como el mostrado en el Ejemplo 3 a un ensayo de filtraci6n usando agua desionizada, aderezada con una cantidad de 200 quistes de Giardia y 200 ovoquistes de Cryptosporidium. Antes del ensayo, se determinaron el grosor y las relaciones de compresi6n para cada filtro. Se hicieron pasar 10 litros del agua aderezada a traves de cada filtro ceramico a una presi6n de 10 kPa, fluyendo a una velocidad de 1 litro/min. El agua se analiz6 antes de la filtraci6n y despues de la filtraci6n en cuanto al contenido de Cryptosporidium y Giardia. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 5.
Tabla�
- Referencia de ceramica N°
- Grosor (mm) Relaci6n de compresi6n Retirada de Cryptosporidium (%) Retirada de Giardia (%)
- 1
- 3,40 0,49 94,0% 95,0%
- 2
- 3,00 0,43 98,0% 99,5%
- 3
- 3,00 0,38 90,5% 100,0%
- 4
- 2,84 0,36 90,5% 100,0%
- 5
- 3,66 0,52 97,5% 100,0%
- 6
- 3,04 0,43 98,0% 100,0%
10 Se encontr6 que los filtros ceramicos de la presente invenci6n retiran hasta 98% de Cryptosporidium, y hasta 100% de Giardia. Se obtuvieron los mejores resultados usando el filtro de ceramica n° 6, que tenia un grosor de 3,04 mm y una relaci6n de compresi6n de 0,43.
En resumen, se ha demostrado que los filtros ceramicos de la invenci6n tienen excelentes propiedades de filtraci6n protozoica, y se pueden usar en una amplia variedad de aplicaciones.
Claims (15)
- REIVINDICACIONES1. Un filtro ceramico obtenible por el metodo definido en la reivindicaci6n 15, que comprende:(a)de aproximadamente 75% a aproximadamente 87% en peso de tierra de diatomeas;(b)de aproximadamente 10% a aproximadamente 20% en peso de un fundente; y(c) de aproximadamente 0,03% a aproximadamente 0,4% en peso de un compuesto metalico; siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso del filtro ceramico.
-
- 2.
- Un filtro ceramico de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que el compuesto metalico comprende un compuesto metalico de los Grupos VIXII, excluyendo la plata.
-
- 3.
- Un filtro ceramico de acuerdo con la reivindicaci6n 2, en el que el compuesto metalico se selecciona de cromo, manganeso, cobalto, niquel, cobre y cinc, preferiblemente de cobre y cinc.
-
- 4.
- Un filtro ceramico de acuerdo con la reivindicaci6n 3, en el que el compuesto metalico es cobre.
-
- 5.
- Un filtro ceramico de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que el compuesto metalico esta presente en el filtro en una cantidad de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 0,3%, preferiblemente de 0,1% a aproximadamente 0,25%, mas preferiblemente de aproximadamente 0,13% a aproximadamente 0,23%, lo mas preferiblemente aproximadamente 0,18% en peso del filtro ceramico.
-
- 6.
- Una composici6n para formar un filtro ceramico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15, comprendiendo la composici6n:
- (a)
- de aproximadamente 10% a aproximadamente 30% en peso de tierra de diatomeas;
- (b)
- de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 6% en peso de un fundente;
- (c)
- de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 1,0% en peso de un compuesto metalico o una sal del mismo o un hidrato de la sal;
- (d)
- de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 6% en peso de una goma de celulosa; y
- (e)
- de aproximadamente 2% a aproximadamente 10% en peso de un agente de carga; y
- (f)
- de aproximadamente 50% a aproximadamente 85% en peso de agua; siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso de la composici6n total.
-
- 7.
- Una composici6n de acuerdo con la reivindicaci6n 6, en la que el componente (c) es un compuesto metalico como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 24, y esta presente en la composici6n en forma de una sal o un hidrato de la sal.
-
- 8.
- Una composici6n de acuerdo con la reivindicaci6n 7, en la que la sal se selecciona entre sulfato, carbonato, cloruro y acetato, preferiblemente sulfato.
-
- 9.
- Una composici6n de acuerdo con la reivindicaci6n 8, en la que el componente (c) es sulfato de cobre o un hidrato del mismo.
-
- 10.
- Una composici6n de acuerdo con la reivindicaci6n 9, en la que el componente (c) es sulfato de cobre pentahidratado.
-
- 11.
- Una composici6n de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 610, en la que el compuesto metalico o sal del mismo o hidrato de la sal esta presente en la composici6n en una cantidad de aproximadamente 0,07% a aproximadamente 0,8%, preferiblemente de 0,1% a aproximadamente 0,5%, mas preferiblemente de aproximadamente 0,15% a aproximadamente 0,3%, lo mas preferiblemente aproximadamente 0,2% en peso de la composici6n total.
-
- 12.
- Un filtro precursor para formar un filtro ceramico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15, comprendiendo el filtro precursor:
- (a)
- de aproximadamente 50% a aproximadamente 90% en peso de tierra de diatomeas;
- (b)
- de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 20% en peso de un fundente;
- (c)
- de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 1,5% en peso de un compuesto metalico o una sal del mismo o un hidrato de la sal;
- (d)
- de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% en peso de una goma de celulosa; y
- (e)
- de aproximadamente 5% a aproximadamente 35% en peso de un agente de carga; siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso del filtro precursor total.
- 13. Un filtro precursor de acuerdo con la reivindicaci6n 12, en el que el compuesto metalico o una sal del mismo o un 5 hidrato de la sal es como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 710.
- 14. Un filtro precursor de acuerdo con la reivindicaci6n 12 o la reivindicaci6n 13, en el que el compuesto metalico o sal del mismo o hidrato de la sal esta presente en una cantidad de aproximadamente 0,2% a aproximadamente 1,2%, preferiblemente de aproximadamente 0,3% a aproximadamente 1,0%, mas preferiblemente de aproximadamente 0,4% a aproximadamente 0,8%, lo mas preferiblemente aproximadamente 0,5% en peso del filtro precursor10 total.
- 15. Un metodo para preparar un filtro ceramico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15, comprendiendo el metodo las etapas de:(A) formar una composici6n de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 611 combinando los siguientes ingredientes:15 (a) de aproximadamente 10% a aproximadamente 30% en peso de tierra de diatomeas;
- (b)
- de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 6% en peso de un fundente;
- (c)
- de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 1,0% en peso de un compuesto metalico o una sal del mismo o un hidrato de la sal;
(d) de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 6% en peso de una goma de celulosa; y 20 (e) de aproximadamente 2% a aproximadamente 10% en peso de un agente de carga; y- (f)
- de aproximadamente 50% a aproximadamente 85% en peso de agua; siendo los porcentajes en peso porcentajes en peso de la composici6n total;
- (B)
- retirar una parte del agua de la composici6n para formar una composici6n que tiene una consistencia maleable;
25 (C) secar la composici6n para retirar cualquier agua residual para formar un filtro precursor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1214; y(D) cocer el filtro precursor para formar el filtro ceramico, por lo cual el agente de carga se quema, dejando una estructura en forma de panal dentro de la ceramica.
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