ES2584352T3 - Electrodo impregnado para desionización capacitiva, proceso para preparar el electrodo y su uso en tratamiento de aguas, así como aparato que emplea los electrodos - Google Patents
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Abstract
Un electrodo para desionización capacitiva que comprende: (i) un adsorbente que tiene un área superficial específica de 100 m2/g a 1300 m2/g, (ii) negro de carbón conductor, y (iii) un aglutinante; en el que dicho adsorbente está preimpregnado con una sustancia seleccionada de oro, plata, cobre y platino, y en el que el porcentaje de la sustancia preimpregnada en dicho adsorbente es del 0,2 % al 0,8 % en peso del adsorbente.
Description
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En la etapa de carga, los iones que están presentes en el agua de entrada se adsorben en la superficie de los electrodos. En un método preferido, la duración de la etapa de carga es de 1 a 25 minutos, más preferentemente de 6 a 18 minutos, aún más preferentemente de 12 a 18 minutos. La duración de cada etapa depende del tipo de electrodos, el material de su construcción, sus dimensiones, el voltaje aplicado y los TDS del agua que se va a tratar.
La primera etapa de cortocircuito ayuda a ecualizar o neutralizar las cargas adheridas a los electrodos de modo que los iones puedan pasar a la masa de agua. En un método preferido, la duración de la primera etapa de cortocircuito es de 2 a 60 segundos, más preferentemente de 8 a 15 segundos y del modo más preferente de 10 a 15 segundos.
Incluso después de la primera etapa de cortocircuito, algunos iones pueden adherirse aún a los electrodos, entre otras razones, debido a la fuerza de conducción no especifica para la desorción. Esto se logra mediante la etapa de descarga que consiste en la inversión de la carga aplicada sobre los electrodos durante un breve periodo que ayuda a liberar iones adsorbidos por la carga residual de los electrodos. Dichos iones se liberan después fácilmente por las fuerzas eléctricas de repulsión.
Esta etapa también regenera los electrodos para su uso posterior. En un método preferido, la duración de la etapa de descarga es de 5 a 20 segundos, más preferentemente de 8 a 15 segundos. La segunda etapa de cortocircuito ayuda a neutralizar adicionalmente cargas residuales. En un método preferido, la duración de la segunda etapa de cortocircuito es de 4 a 20 minutos, más preferentemente de 12 a 18 minutos. Esta etapa conduce adicionalmente los iones fuera de los electrodos a la masa del agua.
Proceso para la preparación del electrodo
Según otro aspecto se proporciona un proceso para preparar un electrodo del primer aspecto para la desionización capacitiva de agua, que tiene las etapas de:
- (i)
- formar una mezcla de 60 a 88 partes en peso de un adsorbente que tiene un área superficial específica de 100 m2/g a 1300 m2/g, de 5 a 30 partes en peso de aglutinante polimérico termoplástico y de 2 a 20 partes en peso de negro de carbón conductor e incluir un fluido en dicha mezcla en el que la cantidad de dicho fluido no es superior a cuatro veces el peso de dicha mezcla,
- (ii)
- verter la composición obtenida en la etapa (i) en un molde,
(iii) comprimir el molde,
- (iv)
- calentar el molde a una temperatura en el intervalo de 150 a 350 °C, y
- (v)
- desmoldear el electrodo moldeado;
en el que dicho adsorbente está preimpregnado con una sustancia seleccionada de oro, plata, cobre y platino y en el que el porcentaje de la sustancia preimpregnada en dicho adsorbente es del 0,2 % al 0,8 % en peso del adsorbente.
En un proceso preferido, el fluido es agua. Más preferentemente, el vertido de la composición se realiza usando un molde para conformar una lámina, más preferentemente el vertido de la composición se realiza sobre un colector de corriente en el molde. Un colector de corriente preferente se selecciona de grafito, aluminio o titanio. Durante el proceso, es preferente que la temperatura del molde sea de 200 a 300 °C. Es preferente que el molde se comprima a una presión no superior a 30 kg/cm2 antes de calentar el molde. Una presión más preferente es de 12 a 25 kg/cm2.
El proceso divulgado da como resultado una mezcla más o menos homogénea, a diferencia de un bloque en capas
o un artículo moldeado en capas. Según otro aspecto más se proporciona un sistema de purificación de agua que tiene un electrodo del primer aspecto para la desionización capacitiva de agua.
Según otro aspecto más se proporciona un dispositivo de purificación de agua alimentado por gravedad para eliminación de sales disueltas de agua que comprenden un alojamiento que tiene una pluralidad de electrodos del primer aspecto en la que los electrodos están conectados a una fuente de corriente DC para proporcionar un voltaje inferior a 1,4 V a lo largo de los electrodos.
Método de purificación de agua
Durante la purificación se aplica un potencial positivo y negativo a través de los electrodos y los contraiones que están presentes en agua son atraídos a los electrodos de carga opuesta correspondiente. Este efecto conduce a la reducción de los iones que están presentes en el agua de entrada.
En la etapa de regeneración, la carga de los electrodos se invierte (o los electrodos se cortocircuitan). En esta etapa,
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