ES2940889T3 - Aparato de filtro electroquímico - Google Patents

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Abstract

La invención proporciona un aparato de proceso y un método asociado que comprende al menos un elemento semipermeable hueco alargado, al menos un ánodo y al menos un cátodo. El ánodo y el cátodo están dispuestos radial y concéntricamente con respecto al elemento semipermeable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de filtro electroquímico
Descripción general
La presente invención se refiere en general a un proceso para el tratamiento de un líquido contaminado o polucionado con organismos no deseados tal como contaminantes orgánicos o no orgánicos. La invención se refiere especialmente, pero no exclusivamente, al tratamiento de agua de mar, agua contaminada o agua polucionada.
Antecedentes
Una amplia gama de organismos no deseados, compuestos orgánicos y no orgánicos se encuentran en aguas naturales, industriales y municipales, incluida el agua de mar. Algunos de estos contaminantes plantean graves problemas debido a su resistencia a la biodegradación y/o efectos tóxicos o pueden causar efectos indeseables cuando se utilizan en un proceso adicional o si se descargan en un nuevo entorno. Por lo tanto, la eliminación o neutralización de estos contaminantes es deseable y es más a menudo requerida por la ley antes de proceder.
Actualmente se emplean numerosos procesos primarios, secundarios e incluso terciarios para el tratamiento de estas aguas contaminadas que conducen a la eliminación o neutralización de los contaminantes. Incluyen procesos físicos y químicos tal como precipitación, filtración y tratamiento con cloro, ozono, esterilización ultravioleta, por nombrar solo algunos.
Sin embargo, las aplicaciones de estos procesos mecánicos y químicos no están exentas de desafíos. Por ejemplo, la filtración sola a un alto grado requiere altas pérdidas de presión y, por lo tanto, pérdida de energía. La mezcla, inyección y aplicación ineficientes de productos químicos de tratamiento conduce a una sobredosis de tratamiento que se suma a los costos operativos y puede crear más problemas con la eliminación de subproductos. Los procesos electroquímicos, donde se usan, son generalmente ineficientes, voluminosos, tienen un alto costo de capital y consumen altas cantidades de energía.
El documento US3915822 divulga un sistema electroquímico con secciones de lecho que tienen gradiente variable, cuyo uso requiere que el electrolito se preacondicione químicamente o se filtre para eliminar materia extraña que puede ser perjudicial para la reacción electroquímica.
La presente invención proporciona una solución alternativa a las actualmente disponibles y proporciona específicamente un aparato de proceso mejorado con una serie de ventajas técnicas.
Breve descripción de la invención
Las características esenciales para llevar a cabo la invención se definen en la reivindicación independiente 1, los aspectos adicionales de la invención se definen por las características de las reivindicaciones dependientes. Visto desde el primer aspecto, se proporciona un aparato de proceso para el tratamiento de agua o líquido contaminado, el aparato de proceso que comprende al menos un elemento de filtro, el elemento de filtro que es un miembro semipermeable hueco alargado dispuesto para eliminar organismos, contaminantes orgánicos o no orgánicos de un agua o líquido contaminado por encima de una especificación de tamaño de filtración definida cuando se usa, al menos un ánodo y al menos un cátodo, donde el por lo menos un ánodo y al menos un cátodo son semipermeables de modo que el líquido pueda pasar a través de los mismos. El ánodo y el cátodo están dispuestos radial y concéntricamente con respecto al elemento de filtro, y el por lo menos un ánodo y el cátodo adyacente se activan por medio de un suministro eléctrico dispuesto en uso para generar una diferencia de potencial y una corriente eléctrica entre un ánodo y un cátodo adyacente, donde al menos un ánodo y un cátodo son alargados y cada uno está dispuesto circunferencial y radialmente alrededor del elemento de filtro de tal manera que, en uso, el líquido fluye hacia el aparato de proceso a través de uno o ambos extremos del elemento de filtro y radialmente hacia afuera a través de una pared del elemento de filtro.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, se proporciona una disposición no convencional donde al menos un par o grupo de ánodo y cátodo están ubicados alrededor de un miembro semipermeable hueco. Este miembro semipermeable hueco puede funcionar ventajosamente como un filtro convencional para separar los desechos de un líquido que fluye a través del mismo. Los ánodos y cátodos situados concéntrica y radialmente proporcionan un medio para realizar electrólisis en el agua o líquido inmediatamente adyacente al miembro semipermeable. Una disposición de este tipo puede proporcionar ventajosamente una disposición de aparato de proceso compacto que incorpora filtración convencional y una función de electrólisis integrada y compacta.
En efecto, ánodos y cátodos adyacentes se alternan entre el cátodo y un ánodo para definir una o una pluralidad de zonas de electrólisis entre ellos.
La secuencia de ánodos y cátodos se puede seleccionar de acuerdo con la aplicación particular que se puede determinar con base en la capacidad deseada de flujo de agua o líquido, a manera de ejemplo. La composición anticipada del agua o líquido puede determinar adicionalmente la configuración de los ánodos y cátodos. Ventajosamente, la disposición o secuencia de ánodo/cátodo cuando se ve radialmente hacia fuera del elemento de filtro se selecciona de los siguientes:
(i) Cátodo, Ánodo;
(ii) Ánodo, Cátodo;
(iii) Ánodo, Cátodo, Ánodo;
(iv) Cátodo, Ánodo, Cátodo;
(v) Ánodo, Cátodo, Ánodo, Cátodo;
(vi) Cátodo, Ánodo, Cátodo, Ánodo;
(vii) Cátodo, Ánodo, Cátodo, Ánodo, Cátodo; o
(viii) Ánodo, Cátodo, Ánodo, Cátodo, Ánodo.
Alternativamente, el miembro semipermeable puede estar en forma de un agujero ciego, dirigiendo de este modo el agua o el líquido introducido en el miembro radialmente hacia afuera.
En una configuración alternativa, el aparato se puede adaptar, por medio de un alojamiento adecuado y orificios de entrada y salida de manera que el líquido fluya hacia el aparato radialmente hacia dentro a través de una pared del miembro alargado semipermeable y fuera del aparato a lo largo del eje alargado del miembro alargado semipermeable. En efecto, el flujo se invierte.
Los ánodos y cátodos se pueden ubicar circunferencial y radialmente alrededor del miembro semipermeable hueco alargado, es decir, en el exterior del miembro. Alternativamente, y opcionalmente en combinación con el flujo inverso analizado anteriormente, los ánodos y/o cátodos se pueden disponer circunferencial y radialmente dentro del miembro semipermeable hueco alargado. Esto permite construir un aparato muy compacto.
Los ánodos y cátodos se pueden formar en varias configuraciones con respecto al flujo de agua o líquido en el que se realiza la electrólisis. Por ejemplo, los ánodos/cátodos pueden estar en forma de una forma de malla o gasa de tal manera que el agua o líquido pueda pasar convenientemente a través de los mismos, optimizando al mismo tiempo el área de contacto de los ánodos y cátodos.
Ventajosamente, los ánodos y cátodos deberían estar separados por una distancia seleccionada para optimizar la electrólisis para la aplicación dada. En este aparato particular se ha establecido que para la electrólisis en agua, por ejemplo, la separación de ánodos y cátodos adyacentes puede estar entre 0,1 y 10 mm.
Los ánodos y cátodos se controlan ventajosamente por medio de un controlador eléctrico adecuado de manera que se puedan energizar eléctricamente para provocar que se produzca la electrólisis. Por lo tanto, al menos un ánodo y un cátodo adyacente se pueden activar por medio de un suministro eléctrico dispuesto en uso para generar una diferencia de potencial y una corriente eléctrica entre un ánodo y un cátodo adyacente.
El controlador se puede adaptar para permitir el control independiente de ánodos y/o cátodos que se pueden disponer en pares o en grupos o alternativamente regiones alrededor y/o a lo largo del aparato. Por lo tanto, los pares o grupos de ánodos y cátodos adyacentes pueden definir pares o grupos de electrodos y los pares o grupos de electrodos se pueden activar eléctricamente de manera independiente y selectiva. Esto proporciona ventajosamente un aparato altamente controlable en respuesta a indicaciones tal como contenido/contaminación de agua o líquido. También facilita la operación eficiente del aparato de proceso.
El controlador se puede adaptar además para permitir que la polaridad de un suministro eléctrico de uno o más ánodos y/o cátodos se invierta para causar una diferencia de potencial opuesta y una corriente eléctrica entre un ánodo y un cátodo respectivos. Esto permite que los ánodos y cátodos se 'limpien' mediante la inversión de polaridad que se describe más adelante.
Los ánodos y cátodos se pueden formar a partir de una gama de materiales adaptados de acuerdo con la aplicación del aparato de proceso. Ventajosamente, el ánodo, por ejemplo, puede estar formado por un sustrato conductor y un revestimiento externo. Especialmente, el ánodo puede ser un ánodo dimensionalmente estable (DSA) formado por un sustrato revestido con metales preciosos seleccionados, por ejemplo, de platino, oro, plata o una solución mixta de óxido de metal de metales preciosos que incluyen los metales mencionados anteriormente y otros tal como iridio, paladio, osmio, rutenio, platino, rodio o tantalio. Como alternativa, el ánodo puede ser un ánodo de diamante dopado con boro (BDD) formado a partir de un sustrato revestido con diamante dopado con boro.
Adicionalmente, el cátodo puede estar formado por un sustrato conductor y opcionalmente un revestimiento externo.
El sustrato de ánodo y/o cátodo y/o material de revestimiento para un par o grupo de electrodos puede ser el mismo o puede ser diferente al sustrato de ánodo y/o cátodo y/o material de revestimiento de otro par o grupo de electrodos. Esto proporciona un aparato de proceso versátil.
El controlador se puede adaptar ventajosamente para recibir un número de entradas que se pueden usar solas o en combinación para controlar los ánodos y cátodos. Las entradas pueden ser de detectores adecuados dispuestos dentro del aparato o alternativamente, o adicionalmente, dentro de una ruta de flujo corriente arriba o corriente abajo del agua o líquido que entra o sale del aparato. Esto proporciona de ese modo un bucle de control para, por ejemplo, monitorear y controlar continuamente la electrólisis dentro del aparato para lograr las características de salida deseadas.
Los cátodos y ánodos se pueden controlar independiente y simultáneamente en respuesta a estas entradas detectadas. Por ejemplo, el aparato de proceso puede, como se describió anteriormente, comprender diferentes pares o grupos de ánodos y cátodos con diferentes propiedades electrolíticas para lograr diferentes reacciones químicas. El controlador puede entonces hacer una determinación en cuanto al flujo de agua o líquido a través del aparato y controlar los ánodos/cátodos de acuerdo con una salida deseada predeterminada. De manera similar, cualquier desviación de una salida deseada se puede detectar ventajosamente y el controlador puede tomar medidas correctivas al controlar el ánodo/cátodos en consecuencia.
El detector se puede adaptar para detectar una serie de propiedades. Ventajosamente, en una aplicación de agua, el detector se puede adaptar para detectar la conductividad del agua y el sistema de control puede actuar automáticamente para cambiar entre diferentes pares o grupos de electrodos cuando sea necesario, como se describió anteriormente. De manera alternativa o adicional, el detector se puede adaptar para detectar cualquier concentración química residual u otras variables antes o después del aparato de proceso y se pueden realizar ajustes automáticamente al voltaje eléctrico y la corriente aplicados, dependiendo de las condiciones locales de agua o líquido contaminados. Las concentraciones químicas residuales dependen del agua o líquido bajo tratamiento y su contenido y pueden ser aquellas de oxidantes no utilizados tal como flúor, radicales libres de hidroxilo, formas de oxígeno, ozono, peróxido de hidrógeno, hipoclorito, cloro y oxidantes residuales totales.
El propio aparato de proceso se puede proporcionar con un único miembro alargado semipermeable para proporcionar un aparato de proceso altamente compacto. Como alternativa, se puede proporcionar una pluralidad de miembros semipermeables huecos alargados y una pluralidad de pares o grupos de cátodos y ánodos asociados con los mismos para incrementar la capacidad del aparato. Estos se pueden disponer dentro de una unidad compacta que tiene una entrada/salida común o por separado como una batería de unidades individuales y la pluralidad de miembros semipermeables huecos alargados se pueden disponer para permitir el flujo de agua o líquido en serie o en paralelo o recirculado.
Se reconocerá que los aspectos de la invención se extienden a los métodos de uso y operación del aparato de proceso descrito anteriormente que incluye, pero no se limita a, un método de procesamiento de un agua o líquido al hacer que un agua o líquido pase a través de un aparato como se describe en la presente.
Descripción de las figuras
Las realizaciones de la invención ahora se describirán, solamente a manera de ejemplo, con referencia a las figuras anexas en las cuales:
Las figuras 1a a 1g ilustran cómo los pares o grupos de electrodos se alinean de una manera no obvia novedosa con el miembro semipermeable hueco con las diversas configuraciones divulgadas;
Las figuras 2a a 2d ilustran cómo los pares de electrodos alineados de una manera no obvia novedosa con el miembro semipermeable hueco se podrían instalar en un alojamiento común con la inclusión de un mecanismo de retrolavado automático;
Las figuras 2e y 2f ilustran el aparato de proceso en sección transversal y la ruta de flujo de agua o líquido sin la inclusión de un mecanismo de retrolavado automático; y
La figura 3 proporciona un ejemplo de cómo el aparato de proceso se puede configurar en un proceso de tratamiento para el tratamiento de un líquido o agua contaminada.
En tanto que la invención es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, se muestran realizaciones específicas a modo de ejemplo en los dibujos y se describen en la presente en detalle. Se debe entender, sin embargo, que los dibujos y la descripción detallada adjunta no pretenden limitar la invención a la forma particular divulgada, sino que la invención debe cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caen dentro del espíritu y alcance de la invención reivindicada.
Descripción detallada
Como se analiza en la presente, la presente invención proporciona un enfoque más eficiente y compacto que conduce a una reducción en los requisitos de energía y un tratamiento más económico de grandes volúmenes de agua o líquido contaminado. En particular, la eliminación o neutralización de los contaminantes en el agua o líquido tratado.
En la presente invención, el primer subsistema integrado comprende un paso de separación física de sólido-líquido que elimina organismos relativamente más grandes, contaminantes orgánicos y no orgánicos de un líquido o agua contaminada por encima de una especificación de tamaño de filtración definida. El paso de separación física de sólidolíquido comprende al menos uno pero ventajosamente varios miembros semipermeables huecos que funcionan como elementos de filtración dispuestos en un alojamiento común que tiene una entrada/salida principal común en la que entra y sale el agua o líquido contaminado.
Los elementos de filtración pueden ser planos, pero están dispuestos para ser huecos con el fin de aprovechar las consideraciones de espacio y área superficial y promover un diseño más compacto. Los elementos de filtración huecos pueden estar abiertos en un extremo y cerrados en el otro o pueden estar abiertos en ambos extremos para formar entradas de elementos de filtración que aceptan el agua o líquido contaminado. En este caso, la dirección del flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior hacia el exterior del elemento de filtración hueco. O alternativamente, el agua o líquido contaminado puede fluir en una dirección del exterior al interior del elemento de filtración hueco y los extremos del elemento de filtración hueco pueden formar salidas del elemento de filtración.
Ventajosamente, la disposición de los elementos de filtración huecos actúa para desviar el flujo de agua o líquido contaminado en una dirección generalmente perpendicular o radial hacia y a través de la superficie del elemento de filtración de cada elemento de filtración. Como el área de la superficie de elemento de filtración es preferiblemente mayor en área que el área de sección transversal total de las entradas o salidas del elemento de filtración al elemento de filtración hueco, la velocidad del agua o líquido se reduce significativamente en las proximidades de la superficie del elemento de filtración.
Los elementos de filtración huecos se pueden construir mediante, pero no se limitan a, un método de rejilla metálica sinterizada de alambre trenzado donde múltiples capas de rejilla metálica se sinterizan junto con estructuras de soporte para crear un elemento de filtración fuerte que es capaz de soportar su propio peso. O, el elemento de filtración hueco se puede construir a partir de, pero no se limita a, tecnologías avanzadas de trenzado 3D mediante las cuales múltiples capas de rejilla metálica se trenzan estrechamente entre sí para soportarse entre sí sin la necesidad de sinterización o soporte adicional.
Z Se pueden incorporar otros tipos de diseño de elementos de filtración. Estos elementos de filtración se pueden construir a partir de, pero no se limitan a, fibra natural o procesada, materiales orgánicos o sintéticos hechos por el hombre, metales ferrosos y no ferrosos, vidrio, carbono activado o natural, cerámicas, papeles y plásticos, materiales tejidos o de lámina, materiales no tejidos, materiales hilados por fusión plegados, medios porosos unidos inorgánicos, lanas minerales, fibra de vidrio, fibra de carbono, alambre y rejillas tejidas, rejilla de alambre sinterizado, placa perforada, alambre de cuña y diseños de tipo membrana o cualquier combinación de los mismos.
Para los elementos de filtración, la especificación de tamaño de filtración se determina de acuerdo con el organismo, las propiedades orgánicas o no orgánicas que se requieren filtrar. Por lo tanto, el tamaño de filtración (es decir, el tamaño de los agujeros o rutas de flujo a través de la superficie de elemento de filtración del elemento de filtración) puede ser cualquier tamaño adecuado dependiendo del nivel de filtración deseado. Por ejemplo, el tamaño de filtración de los elementos de filtración se puede seleccionar, pero no se limita a, ser <1, 1, 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 250, 500 micrones o puede ser mucho mayor, tal como 1 mm, 5 mm, 10 mm y mayor, dependiendo de la aplicación seleccionada.
A medida que el flujo de agua o líquido contaminado pasa en una dirección generalmente perpendicular a y a través de la superficie del elemento de filtración de los elementos de filtración, cualquier organismo, contaminantes orgánicos o no orgánicos de mayor tamaño que la especificación de tamaño de filtración no puede pasar a través de la superficie de elemento de filtración y quedan atrapados en la superficie de filtración del elemento de filtración y comienzan a formar lo que se conoce como una "torta" de materia filtrada. A medida que la torta de materia filtrada comienza a acumularse, la pérdida de presión sobre el elemento de filtración incrementa, lo que requiere que la torta de materia se limpie con frecuencia de la superficie del elemento de filtración del elemento de filtración si se desea mantener la eficiencia de filtración.
La torta de materia filtrada se puede retirar por lavado inverso o desmantelando el nuevo aparato de proceso y limpiando los elementos de filtración manualmente o a máquina. Alternativamente, este proceso de limpieza se puede lograr ventajosamente mediante el uso de un mecanismo de retrolavado automático incorporado e integrado en el aparato. Por lo tanto, se puede realizar un proceso de filtración de retrolavado automático que se puede configurar para una limpieza continua. Alternativamente, se puede activar solo cuando el diferencial de presión o la pérdida de presión alcanza un cierto nivel monitoreado o se activa a intervalos actuales o manualmente.
Se pueden incorporar diversos mecanismos y procesos de retrolavado automático en el aparato descrito en la presente que permiten que el elemento de filtración se limpie a través de un flujo de agua inverso de alta velocidad a través de la superficie del elemento de filtración. Este flujo inverso de agua de alta velocidad separa la torta de materia de la superficie de filtración del elemento de filtración y la lleva lejos para desecharla de forma segura. Sin embargo, si el flujo de retrolavado contiene productos químicos residuales, el flujo de retrolavado se puede neutralizar adecuadamente antes de su eliminación. Este proceso de retrolavado automático se puede realizar mientras el elemento de filtración está en uso, permitiendo así que el elemento de filtración filtre continuamente el agua mientras que se limpia. La divulgación de estos procesos y mecanismos de retrolavado automático se incorpora en la presente como referencia a WO2006/008729 y WO2011/058556.
En la invención divulgada, los elementos de filtración pueden ser planos o tener cualquier forma o perfil en sección transversal tal como ovalado, cuadrado, triangular, en estrella u otras formas, pero preferiblemente, los elementos de filtración se proporcionan con una sección transversal circular para optimizar y simplificar el diseño del mecanismo de retrolavado automático preferido y el segundo subsistema integrado.
En la presente invención, el segundo subsistema integrado comprende un paso de desinfección química mediante el cual el agua o el líquido y los organismos restantes y los contaminantes orgánicos y no orgánicos se exponen a los productos altamente reactivos de un proceso de oxidación avanzado (AOP), tal como, pero no se limitan a, radicales libres de hidroxilo (OH^), ozono (O3) y peróxido de hidrógeno (H2O2).
La exposición de los organismos y contaminantes orgánicos y no orgánicos a los productos altamente reactivos del AOP neutraliza de manera efectiva y eficiente los contaminantes a través de oxidación. Además, también se pueden producir y usar especies oxidativas más persistentes pero no tan reactivas tal como cloro u oxidantes residuales totales (TRO) para tratar el agua o líquido contaminado.
La oxidación en este sentido se define como la transferencia de uno o más electrones de un donador de electrones (reductor) a un aceptor de electrones (oxidante), que tiene una mayor afinidad por los electrones. Esta transferencia de electrones da como resultado la transformación química tanto del oxidante como del reductor, en algunos casos produciendo especies químicas con un número impar de electrones de valencia. Estas especies químicas, conocidas como radicales, tienden a ser altamente inestables y, por lo tanto, altamente reactivas porque uno de sus electrones no está emparejado. Las reacciones de oxidación que producen radicales tienden a estas seguidas de reacciones de oxidación adicionales entre los oxidantes radicales y otros reactivos (tanto orgánicos como inorgánicos) hasta que se forman productos de oxidación termodinámicamente estables.
Uno de los oxidantes más potentes producidos por un AOP son los radicales OHv El radical O H es extremadamente reactivo y es bien conocido como un agente de desinfección. El radical O H es la especie oxidante más importante que se encuentra en la naturaleza, capaz de neutralizar una gran cantidad de productos químicos y atacar las paredes celulares porosas de organismos, bacterias y virus que los destruyen aún más. Sin embargo, como el radical O H es tan reactivo, se afirma que solo es efectivo a una distancia muy corta de donde se producen. En general, la eficacia de un AOP es proporcional a su capacidad para generar grandes cantidades de radicales O H y hay varios métodos para la generación de radicales O H disponibles en la técnica anterior, sin embargo, en la invención divulgada, el método preferido es a través del uso de un método de electrólisis.
El método de electrólisis produce varios oxidantes dependiendo del electrolito (el agua o líquido bajo tratamiento), el material de los electrodos y el sobrevoltaje o potencial estándar aplicado a los electrodos. Por ejemplo, las siguientes reacciones pueden tener lugar cuando está presente sal (NaCl) en agua.
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En un método de electrólisis particularmente efectivo, el aparato se puede adaptar de tal manera que una celda electrolítica utilice al menos un par de electrodos distintos, el par de electrodos que comprende un ánodo y un cátodo. Cuando solo se usa un ánodo y cátodo, el par de electrodos se puede disponer de acuerdo con la invención de modo que el agua tratada encuentre primero un ánodo y luego posteriormente encuentre un cátodo. La técnica anterior ha encontrado que esto promueve y mejora las reacciones adicionales entre los productos de reacción generados en el ánodo, lo que les permite reaccionar adicionalmente con los productos de reacción generados en el cátodo.
También se ha establecido que ayuda a reducir la formación de trihalometanos (THM) y otros productos clorados tóxicos en agua que contiene cloruro, tal como agua de mar, al promover reacciones secundarias adicionales que transforman productos tóxicos en productos no tóxicos y ayudan a desinfectar aún más el agua de microorganismos.
De acuerdo con una realización de la invención, la definición del par de electrodos se puede extender para incluir dos cátodos por ánodo para formar un grupo de electrodos, con el ánodo ubicado preferentemente entre los dos cátodos. En este caso, el agua se encuentra primero con un cátodo, luego con un ánodo y luego con un cátodo. Un beneficio de esta disposición es que los productos de reacción generados en el primer cátodo se mezclan inmediatamente con los productos de reacción generados en la superficie del ánodo que se orienta hacia la dirección del flujo de agua, mientras que los productos de reacción generados en la superficie del ánodo que no se orienta hacia la dirección del flujo de agua se mezclan inmediatamente con los productos de reacción generados en el segundo cátodo. De esta manera, ambas áreas de los lados frontal y posterior del ánodo se pueden utilizar de la manera más económica.
El espacio entre los cátodos y los ánodos formará una zona de electrólisis. La distancia entre el ánodo y el cátodo del par de electrodos o el grupo de electrodos es preferiblemente pequeña y entre décimas de milímetro y unos pocos milímetros. La razón principal de esto es asegurar que los productos altamente reactivos del AOP estén en estrecha proximidad entre sí. Una razón adicional es minimizar los niveles de voltaje y corriente y, por lo tanto, la potencia requerida para el AOP.
La disposición anterior no se limita a una sola capa de pares de electrodos y se puede extender adicionalmente para incluir múltiples capas de pares o grupos de electrodos dispuestos de manera efectiva de modo que el agua contaminada se encuentre con los múltiples pares o grupos de electrodos en serie. Si se utiliza más de un par de electrodos o grupo de electrodos en serie, entonces la distancia mínima entre cada par de electrodos o grupo de electrodos subsiguientes es preferiblemente mayor que la distancia entre el ánodo y los cátodos del par de electrodos o grupo de electrodos precedente para asegurar que cada par de electrodos o grupo de electrodos funcione independientemente. Esta separación se puede lograr mediante un conjunto o montaje adecuado que soporta los electrodos y mantiene las posiciones correctas entre sí. Los espaciadores no conductores entre el ánodo y el cátodo se pueden utilizar para mantener las dimensiones correctas de la zona de electrólisis.
La celda electrolítica también comprende un medio para aplicar un voltaje a través del ánodo y el cátodo y el medio para suministrar una corriente continua (CC) al par de electrodos o grupo de electrodos. Los medios para aplicar el voltaje y la corriente se pueden proporcionar mediante un rectificador convencional o algún otro método. Dependiendo de la conductividad de la corriente de agua contaminada, los parámetros del voltaje suministrado y la corriente continua se pueden manipular con el rectificador para obtener condiciones óptimas. La conexión eléctrica entre los electrodos y el suministro de voltaje y corriente eléctrica puede ser monopolar (conectada en paralelo) de modo que la carga de corriente y voltaje de celda de cada par de electrodos se puedan ajustar individualmente o puede ser bipolar (conectada en serie) dependiendo de la compensación preferida entre la eficiencia de corriente versus a la eficiencia de voltaje.
La celda electrolítica puede incorporar ventajosamente un mecanismo adicional para limpiar los electrodos. En particular, para limpiar el cátodo de depósitos catódicos no deseados que se encuentran típicamente en celdas electrolíticas de esta naturaleza. Se ha establecido que esto se puede lograr mediante inversión de polaridad (PR) o mediante limpieza en el lugar (CIP). Para la inversión de polaridad, se utiliza el mismo material tanto para el ánodo como para el cátodo y la corriente eléctrica se invierte en polaridad cuando los depósitos catódicos han comenzado a afectar la eficiencia de la celda electrolítica. Cuando la corriente eléctrica se invierte en polaridad, el cátodo se convierte en un ánodo y el ánodo limpio se convierte en un cátodo, por lo tanto, cada electrodo tiene una doble función. La desventaja con PR es que el costo de la celda electrolítica incrementa a medida que tanto el ánodo como el cátodo requieren revestimientos superficiales protectores apropiados. Para el método CIP, se utilizan ánodos y cátodos separados que tienen solo una única función y los depósitos catódicos se eliminan con la introducción de, por ejemplo, un ácido que se pone en contacto con los electrodos y se deja durante un período de tiempo. Una vez que los depósitos catódicos se disuelven por el ácido, la celda electrolítica se vacía y la electrólisis normal comienza de nuevo. Para el método CIP, solo el ánodo requiere revestimientos superficiales apropiados que son típicamente costosos, por lo que se reduce el costo.
Además, si se utiliza un grupo de electrodos descrito anteriormente, que consiste en un cátodo seguido de un ánodo seguido de un cátodo, el área superficial del cátodo incrementa y se reduce la densidad de corriente de cátodo (que se puede describir como amperios por m2). Esto reduce el crecimiento de los depósitos de cátodo y el requisito de limpieza, ya que para los depósitos de cátodo, la tasa de crecimiento versus a la densidad de corriente tiene una relación definida conocida.
Materiales tal como, pero no se limitan a titanio, tántalo, tungsteno, molibdeno o niobio, iridio, rutenio, paladio, acero inoxidable, níquel, silicio, carbono vítreo, grafito, polímeros, carburos, cerámicas conductoras y compuestos tal como Ebonex son unos pocos materiales de electrodo comunes que se utilizan. Para el ánodo, se puede fabricar un ánodo dimensionalmente estable (DSA) utilizando uno de los materiales anteriores como sustrato y revistiendo la superficie del material del sustrato con metales preciosos tal como platino, oro, plata o una solución mixta de óxido de metal de metales preciosos que incluyen los metales mencionados anteriormente y otros tal como iridio, paladio, osmio, rutenio, platino, rodio o tantalio. Sin embargo, los últimos desarrollos en el material de electrodo y la estructura de electrodo han permitido que los radicales OH se produzcan de manera mucho más eficiente mediante un AOP. En particular, un ánodo de diamante dopado con boro (BDD) ofrece ventajas significativas donde uno de los materiales anteriores se puede utilizar como sustrato y está revestido superficialmente con películas de diamante dopadas con boro. Para el cátodo, se puede usar un revestimiento similar al ánodo o el cátodo puede no estar revestido dependiendo del método de limpieza descrito anteriormente.
Los electrodos BDD son extremadamente estables, tienen excelentes propiedades de corrosión y poseen propiedades electroquímicas únicas que permiten una ventana de potencial electroquímico mucho más grande que otros electrodos. En comparación con un revestimiento de platino, la ventana electroquímica casi se duplica. Esta propiedad única permite la generación de radicales O H directamente en el agua sin la adición de ningún otro producto químico o acondicionamiento con alta eficiencia de corriente con el proceso que es fácilmente escalable simplemente al ajustar la energía eléctrica requerida.
En la presente invención, la estructura geométrica del sustrato para los electrodos puede ser permeable con un área superficial parcialmente abierta que permite que el agua contaminada fluya a través de los pares de electrodos o grupos de electrodos, permitiendo así el contacto de área superficial máxima para la generación de radicales OHv La estructura de los electrodos puede ser un electrodo de malla expandida, electrodo de malla tricotada o tejida, electrodo de malla sinterizada o espumada, electrodo tricotado, electrodo dispersado y tipos de electrodo reticulado.
La selección cuidadosa del material y la estructura geométrica de los electrodos promueve la eficiencia del proceso electrolítico y reduce/incrementa la aparición de ciertas reacciones y subproductos no deseados, por ejemplo, una reducción en la generación de hidrógeno. O puede incrementar la aparición de ciertas reacciones, por ejemplo, un incremento en la producción de cloro u oxidantes residuales totales dependiendo del resultado final preferido. La eficiencia del proceso electrolítico y, por lo tanto, el AOP se puede incrementar en gran medida mediante el uso de estas mallas 3D, especialmente aquellas con aberturas relativamente pequeñas, tal como el electrodo de malla tricotada o tejida, ya que los contaminantes se ven obligados a estar muy cerca (y, por lo tanto, es más probable que reaccionen con) los productos de reacción rápida en el ánodo, es decir, los radicales OHv
Los dos subsistemas analizados anteriormente se podrían colocar naturalmente en serie como tratamientos individuales separados, sin embargo, el inventor ha encontrado que cuando los subsistemas individuales se integran de una manera no obvia, proporciona todos los beneficios altamente ventajosos de un nuevo aparato de proceso. En particular, la eficiencia del proceso de tratamiento se puede incrementar permitiendo una reducción en los requisitos de energía por metro cúbico de agua tratada. Esto proporciona ventajosamente un proceso de tratamiento más respetuoso con el medio ambiente ya que la producción de CO2 asociada también disminuye a medida que se requiere menos energía.
Con el fin de lograr estas ventajas, los ánodos y los cátodos se alinean de una manera no obvia. Los ánodos y los cátodos del par de electrodos o grupos de electrodos del segundo subsistema integrado están alineados tanto longitudinal como concéntricamente formando una zona de electrolizador concéntrico y también están alineados tanto longitudinal como concéntricamente a la superficie de filtración del elemento de filtración hueco del primer subsistema integrado. En el caso de superficies de filtración planas, los pares de electrodos planos o grupos de electrodos se alinean con las superficies de filtración planas.
Los pares de electrodos o grupos de electrodos en un aspecto fuera del alcance de la invención se pueden colocar dentro del elemento de filtración cuando el agua fluye desde el exterior del elemento de filtración hacia el interior o, dentro del alcance de la invención, se colocan fuera del elemento de filtración cuando el agua fluye desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior. Esta dirección de flujo permite la facilidad de construcción y compactibilidad del mecanismo de retrolavado automático si se utiliza. La distancia entre los pares de electrodos o grupos de electrodos y la superficie del elemento de filtración es idealmente pequeña para optimizar el espacio ocupado del aparato de proceso, y es típicamente del mismo orden de magnitud que la distancia entre el cátodo y el ánodo analizado anteriormente.
Al alinear los pares de electrodos o grupos de electrodos tanto longitudinalmente como concéntricamente con la superficie de filtración del elemento de filtración, permite que la presente invención aproveche las velocidades de agua reducidas mencionadas anteriormente y, por lo tanto, los tiempos de residencia incrementados del agua contaminada en las proximidades del elemento de filtración. Dado que para una velocidad de flujo dada, el agua contaminada entra con una velocidad fija en uno o ambos extremos del elemento de filtración y luego se extiende, ralentiza y desvía en una dirección principalmente perpendicular a y a través de la superficie de filtración de cada elemento de filtración. Como el área de la superficie de filtración del elemento de filtración es preferiblemente mayor que el área de las entradas de filtración (o salidas de filtración si el flujo de agua contaminada se invierte), la velocidad del agua se reduce significativamente. Esto permite un mayor período de tiempo para que los productos de reacción generados en los cátodos y ánodos reaccionen en las proximidades de la ubicación donde se generan antes de que se transporten fuera de la zona de electrólisis. Esto proporciona una mayor eficiencia de tratamiento de los productos de reacción.
Como se mencionó, la disposición anterior no se limita a una sola capa de pares de electrodos o grupos de electrodos y se puede extender adicionalmente de manera ventajosa para incluir múltiples capas de pares o grupos de electrodos dispuestos de manera efectiva en serie para aplicar de manera efectiva dosis repetidas del paso de desinfección química en un solo aparato de proceso novedoso. Una mejora significativa adicional disponible para la invención divulgada es que dos o más pares de electrodos o grupos de electrodos diferentes se pueden incorporar por separado en serie o parcialmente superpuestos. La ventaja de esto es que cualquiera de los pares de electrodos o grupos de electrodos se puede energizar en tanto que los otros no, o todos o algunos de los pares de electrodos o grupos de electrodos se pueden energizar al mismo tiempo. Dependiendo del material y la estructura geométrica de los electrodos y el voltaje aplicado y la corriente, se pueden generar niveles variables de productos de reacción, cuyas cantidades se ajustan a la aplicación en cuestión.
Por ejemplo, la combinación de pares o grupos de electrodos puede consistir en un cátodo, un ánodo BDD, un cátodo, un ánodo DSA y finalmente un cátodo. En esta configuración parcialmente superpuesta, el cátodo central sirve al ánodo a cada lado del mismo. El ánodo BDD funciona particularmente bien en aguas de baja conductividad mientras que el DSA funciona particularmente bien en agua que tiene una conductividad por encima de 0,2% de cloruro de sodio. Esto permitiría, por ejemplo, la posibilidad de tratar aguas de muy baja conductividad con radicales O H producidos por los electrodos BDD o el tratamiento a partir de la producción de productos de reacción tal como cloro u oxidantes residuales totales (TRO) con los electrodos DSA menos costosos en aguas más conductoras. O, ambos tipos de productos de reacción se pueden generar simultáneamente. Al momento de escribir este artículo, el inventor no conoce una celda electrolítica que tenga dos o más tipos de electrodos diferentes dentro de una sola unidad y cree que esta es una nueva invención por sí misma.
Se obtiene una extensión más ventajosa de la invención si el elemento de filtración se construye del mismo material que el cátodo, ya que esto puede permitir que el propio elemento de filtración actúe como un cátodo en un par de un solo ánodo-cátodo o un grupo de electrodos de ánodo de dos cátodos y un ánodo. Esto proporcionaría el beneficio de asegurar que los contaminantes estén muy cerca (y, por lo tanto, es mucho más probable que reaccionen con) los productos de reacción generados en el cátodo si así se desea, sin embargo, se pueden requerir intervalos de limpieza incrementados si el elemento de filtración tiene un tamaño de filtración relativamente pequeño, ya que los crecimientos catódicos pueden actuar para bloquear eficazmente el elemento de filtración. Esto se puede reducir en la práctica si se aplica un proceso de retrolavado automático, ya que el proceso de retrolavado automático actúa continuamente para limpiar el elemento de filtración. En esta configuración estrechamente integrada, los subsistemas integrados se vuelven totalmente dependientes entre sí para operación, ya que el elemento de filtración se convierte en parte de la unidad de electrólisis y la unidad de electrólisis se convierte en parte del elemento de filtración. Por consiguiente, se reduce el espacio ocupado del nuevo aparato de proceso.
Se obtiene una extensión aún más ventajosa de la invención si se permite que el elemento de filtración funcione como el ánodo siempre que estén disponibles métodos de revestimiento de superficie apropiados para los tamaños de filtración bajos. Esto proporciona un efecto extremadamente ventajoso, ya que los contaminantes se ven obligados a estar muy cerca (y, por lo tanto, es mucho más probable que reaccionen con) los productos de reacción altamente reactivos en el ánodo, es decir, los radicales OH. En este caso, los crecimientos catódicos no son un problema ya que el elemento de filtración actúa como ánodo. De manera similar, en esta configuración estrechamente integrada, los subsistemas integrados se vuelven totalmente dependientes entre sí para operación, ya que el elemento de filtración se convierte en parte de la unidad de electrólisis y la unidad de electrólisis se convierte en parte del elemento de filtración. Esto también permite reducir el espacio ocupado del nuevo aparato de proceso.
En esta configuración, se debe tener cuidado para asegurar que el ánodo no se obstruya con contaminantes, por lo que el proceso de retrolavado automático, si se usa, puede necesitar ser mucho más frecuente para mantener limpia la superficie de filtración del elemento de filtración. Además, si se aplica un AOP más eficiente, entonces la especificación de tamaño de filtración se puede incrementar, ya que quedaría una mayor cantidad de productos de reacción residuales, ya que la aplicación de los productos de reacción es altamente dirigida y enfocada. Los productos de reacción residuales restantes podrían actuar entonces para desinfectar o neutralizar contaminantes más grandes. Esto daría como resultado pérdidas de presión reducidas y ahorros de energía en el bombeo del sistema de agua o líquido contaminado. O, un sistema AOP más eficiente permitiría reducir el voltaje o la corriente aplicada, lo que resultaría en un uso reducido de la energía.
Una modificación beneficiosa de la presente invención es que la única o múltiples capas de pares de electrodos o grupos de electrodos o incluso el propio elemento de filtración se pueden dividir en subsecciones con espaciadores aislantes no conductores entremedio, proporcionando así efectivamente una serie de pares de subelectrodos o grupos de electrodos o subelementos de filtro dispuestos en paralelo. Las dimensiones de los espaciadores aislantes no conductores se pueden ajustar manual o automáticamente para ajustar con precisión las áreas activas y la velocidad del agua o líquido en las proximidades de los pares de electrodos o grupos de electrodos y elemento de filtro dependiendo de la aplicación. Beneficios adicionales de esto son que se pueden incluir múltiples distribuidores de corriente (o barras colectoras eléctricas) a lo largo de toda la longitud de los pares de electrodos o grupos de electrodos para distribuir la corriente eléctrica de manera más uniforme sobre todos los electrodos, evitando así puntos calientes (debido a diferencias locales en la resistencia eléctrica) en los electrodos y promoviendo una generación más uniforme de los productos de reacción.
Por lo tanto, en la presente invención, se obtienen efectos altamente ventajosos que resultan de una combinación de velocidades reducidas de agua o líquido y tiempos de residencia incrementados de los productos de reacción altamente reactivos, además, ciertas configuraciones estrechamente integradas de la invención aseguran que los contaminantes están en proximidad muy cercana a la ubicación donde se generan los productos de reacción. Esta característica es de gran beneficio, ya que los radicales O H altamente reactivos son de vida muy corta y, por lo tanto, a medida que incrementa la eficiencia de tratamiento de los productos de reacción, se puede obtener una reducción comparable en el consumo de energía.
La presente invención también se refiere a un proceso para el tratamiento de un agua o líquido contaminado con organismos y contaminantes orgánicos y no orgánicos que cubren un amplio intervalo de velocidades de flujo de velocidades de flujo volumétrico muy alta a muy baja a través del aparato de proceso en el que se aplica el tratamiento, el agua o líquido que tiene también un amplio intervalo de propiedades de conductividad muy alta o muy baja de casi no conductora a altamente conductora.
Como se describe, el aparato de proceso proporciona el tratamiento de agua o líquido contaminado a través del uso de un paso de separación física integrada de sólido-líquido y un paso de desinfección química con un AOP. El paso de separación sólido-líquido elimina físicamente la mayoría de los contaminantes más grandes por encima de un cierto tamaño de filtración, en tanto que el AOP produce radicales OH y otras especies oxidativas reactivas para tratar el agua contaminada con un paso de desinfección química. La exposición de los organismos y contaminantes orgánicos y no orgánicos a los productos altamente reactivos del AOP neutraliza de manera efectiva y eficiente los contaminantes a través de oxidación. Además, también se pueden producir especies oxidativas más persistentes pero no tan reactivas tal como cloro u oxidantes residuales totales.
El intervalo de velocidad de flujo de agua contaminada o velocidad de flujo de líquido por metro cuadrado de la superficie de filtración del elemento de filtración es grande y depende del tamaño de filtración seleccionado y las pérdidas de presión toleradas en el sistema.
Dependiendo de la aplicación, puede ser beneficioso incrementar la turbulencia en las proximidades de los electrodos, ya que la turbulencia incrementa la mezcla y, por lo tanto, se promueve y mejora la transferencia de masa.
Como se describe en la presente, la única o múltiples capas de pares de electrodos o grupos de electrodos o el propio elemento de filtro se pueden dividir en subsecciones con espaciadores aislantes no conductores entremedio y las dimensiones de los espaciadores aislantes no conductores se pueden ajustar manual o automáticamente para ajustar con precisión las áreas activas (bloqueando algunas de las rutas de flujo normales) de los pares de electrodos o grupos de electrodos o elemento de filtración dependiendo de la aplicación. El ajuste de las áreas activas del electrodo permite el ajuste de la velocidad de agua o líquido y, por lo tanto, incrementa o disminuye la turbulencia para una velocidad de flujo dado. Además, la superficie de los electrodos puede estar rayada, provista de salientes, estampada o modelada para hacer rugosa e incrementar la turbulencia local cerca de los electrodos, sin embargo, los niveles de velocidad y turbulencia no deben ser tan altos como para causar pérdidas de presión o cavitación no deseadas en el aparato de proceso.
El aparato de proceso se puede enlazar a un sistema de control tal como un PLC y se puede supervisar localmente por medio de una PC o preferiblemente se puede supervisar de forma remota, por ejemplo, en una sala de control central. Esto permite que las secuencias de operación, los mensajes de estado y las alarmas se controlen, monitoreen y registren. Se puede incorporar un dispositivo de medición química, por ejemplo, un dispositivo de medición de cloro o TRO, para monitorear continuamente cualquier concentración química residual u otras variables que sigan al aparato de proceso y se pueden realizar ajustes automáticamente al voltaje y corriente eléctricos aplicados, dependiendo de las condiciones locales de agua o líquido contaminados.
También se pueden medir la presión, la velocidad de flujo, la temperatura, el pH y la conductividad y otras variables del agua o líquido contaminado en varias ubicaciones y el sistema de control puede actuar automáticamente para cambiar entre ánodos DSA o BDD cuando sea necesario, como se describió anteriormente, o ajustar el voltaje y la corriente como sea necesario. U ocasionalmente, puede ser deseable ajustar la conductividad o el pH u otras propiedades del agua o líquido contaminado con aditivos o neutralizadores antes de que entre en el aparato de proceso o cuando el agua o líquido tratado se retira. Una cantidad relativamente pequeña de productos químicos residuales puede encontrar su salida con el flujo de retrolavado desde el mecanismo de retrolavado automático al medio ambiente si se incorpora, en este caso se pueden monitorizar diversas propiedades del flujo de retrolavado y también se puede incluir una unidad de neutralización o acondicionamiento para asegurar que el agua o líquido desechado se neutralice o acondicione a demanda y sea seguro para su eliminación.
Se pueden añadir componentes adicionales al proceso de tratamiento para acondicionar, eliminar o mejorar el proceso de tratamiento, tal como la adición de un sistema de eliminación de hidrógeno (o la eliminación de otras sustancias) o la adición de una bomba de vacío al proceso de filtración de retrolavado que incrementa efectivamente el diferencial de presión utilizado en el proceso de retrolavado automático y, por lo tanto, su capacidad de limpieza. Como se mencionó anteriormente, si el flujo de retrolavado contiene productos químicos residuales no deseados, se puede incluir un componente de neutralización apropiado para neutralizar el flujo de retrolavado antes de su eliminación.
En ciertos casos, puede ser deseable operar el AOP con corriente eléctrica pulsada para mejorar aún más el tratamiento del agua o líquido contaminado. La carga pulsada puede ser discreta, triangular, sinusoidal o escalonada y puede o no variar con el tiempo.
Así, tanto grandes como pequeños volúmenes de agua o líquido se pueden tratar de manera eficaz y eficiente. El nuevo aparato de proceso de acuerdo con la presente invención es ventajosamente escalable de velocidades de flujo muy bajas a velocidades de flujo muy altas simplemente al ajustar el número de elementos de filtración dispuestos en paralelo y el diámetro y/o las longitudes de los elementos de filtración dentro del mismo alojamiento común que tiene una entrada/salida común. Simultáneamente, el número y las dimensiones de los pares de electrodos o grupos de electrodos también se ajustan para adaptarse. Sin embargo, en ciertos casos puede ser deseable recircular el agua o líquido contaminado una vez tratado a través del nuevo aparato de proceso varias veces con el fin de reducir el espacio ocupado del nuevo aparato de proceso o instalar unidades de aparato de proceso completamente separadas en serie o en paralelo como una batería.
La invención divulgada en la presente también se refiere al uso del nuevo aparato de proceso para el tratamiento de particularmente, pero no exclusivamente, aguas usadas en la producción de agua potable, incluido el tratamiento de agua de procesos naturales, domésticos e industriales, aguas usadas corriente arriba y agua producida de exploración de petróleo/gas. en aguas transportadas o utilizadas en naves espaciales o aguas transportadas o utilizadas por transporte comercial, público y privado o aguas transportadas o utilizadas en instalaciones en alta mar y la invención es especialmente útil cuando se aplica a aplicaciones de agua de mar, aplicaciones de aguas residuales y aplicaciones de acuicultura, todas las cuales se pueden encontrar en tierra, en transporte o en unidades flotantes o permanentes, tal como instalaciones flotantes de acuicultura (piscifactorías) o plataformas petrolíferas, y se pueden aplicar a otras instalaciones asociadas con la producción de petróleo y gas.
El nuevo aparato de proceso también se puede aplicar efectivamente a áreas industriales tal como procesamiento de alimentos y bebidas, procesamiento de minerales y lodos, procesamiento farmacéutico, procesamiento químico y aplicaciones de generación de energía tal como procesamiento de agua de enfriamiento para centrales eléctricas o agua de enfriamiento para motores. o agua de enfriamiento para calefacción/ventilación o agua de enfriamiento para refrigeración o intercambiadores de calor y no se limita solo a líquidos a base de agua, sino que también se podría usar para tratar ácidos y álcalis con un paso de desinfección química diferente y diferentes materiales y configuraciones de electrodos si es necesario.
Las áreas de aplicación adicionales pueden ser el tratamiento de pesticidas, eliminación de surfactantes (por ejemplo, derrames de petróleo), ajuste de coloración, pretratamiento farmacéutico (por ejemplo, para uso final en salas blancas), y eliminación de productos químicos disruptores endocrinos, compuestos orgánicos tóxicos, desinfección de agua cruda, secuencias de limpieza de membranas, agua contra incendios, tratamiento de agua para proporcionar prevención de crecimiento en cofres marinos y cajones de admisión para intercambiadores de calor, por nombrar solo algunos. La invención también se puede usar para el tratamiento de aguas residuales o aguas marinas contaminadas con radiactividad tal como desactivación o neutralización de elementos y partículas radiactivas.
Se podrían introducir cantidades adicionales de productos químicos, aditivos o gases antes o en las proximidades de los electrodos, por ejemplo, a través de electrodos porosos o a través de los espaciadores aislantes no conductores. Las cantidades adicionales de productos químicos, aditivos o gases se podrían elegir para producir reacciones químicas preferenciales o para producir subproductos útiles. Por ejemplo, el exceso de gas oxígeno introducido de esta manera podría reaccionar con el hidrógeno producido en el cátodo para minimizar el gas hidrógeno libre, o se podría introducir carbono y otros productos químicos que reaccionan con el hidrógeno producido en el cátodo para producir hidrocarburos útiles o sus derivados para su uso como combustible. De manera similar, se podrían introducir productos químicos o aditivos o gases adicionales en las proximidades de los electrodos para reaccionar con los otros productos químicos producidos de la misma manera.
Ahora las realizaciones se describirán más detalladamente y con referencia a las figuras.
Volviendo a las figuras, la figura 1a ilustra cómo se puede alinear un par de electrodos de una manera no obvia novedosa con el elemento de filtración.
El elemento de filtración se describe en la presente de manera intercambiable como un miembro hueco semipermeable.
En esta figura, el elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, como se describe en la presente, la disposición inversa también podría ser cierta. El par de electrodos en este caso está dispuesto de modo que una vez que pasa a través del elemento de filtración 1, el flujo de agua o líquido contaminado se encuentra primero con el ánodo positivo 2 y luego con el cátodo negativo 3. Se resalta la zona de electrólisis 4 entre el ánodo positivo 2 y el cátodo negativo 3. Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
La figura 1b ilustra cómo se puede alinear un grupo de electrodos de una manera no obvia novedosa con el elemento de filtración de una manera poco integrada. En esta figura, el elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, la disposición inversa también podría ser cierta. El grupo de electrodos en este caso está dispuesto de manera que una vez que pasa a través del elemento de filtración 1, el flujo de agua o líquido contaminado encuentra primero un cátodo negativo 3, luego un ánodo positivo 2 y luego un cátodo negativo 3. Se resaltan las múltiples zonas de electrólisis 4 entre el ánodo positivo 2 y los cátodos negativos 3. Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
La figura 1 c ilustra cómo múltiples pares de electrodos (o grupos de electrodos) se pueden alinear en serie de una manera no obvia novedosa con el elemento de filtración. En esta figura, el elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, la disposición inversa también podría ser cierta. Los múltiples pares de electrodos (o grupos) en este caso están dispuestos por separado de modo que una vez que pasan a través del elemento de filtración 1, el flujo de agua o líquido contaminado se encuentra primero con un ánodo positivo 2 y luego con el cátodo negativo 3 del primer par de electrodos. Luego se aplica un tratamiento adicional mediante el segundo par (o grupo) de electrodos con el agua o líquido que se encuentra con el ánodo positivo 2 del segundo par de electrodos y luego con el cátodo negativo 3 del segundo par (o grupo) de electrodos. De manera similar, se pueden disponer múltiples pares (o grupos) de electrodos. Se resaltan las múltiples zonas de electrólisis 4 entre los pares de electrodos (o grupos). Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
La figura 1d ilustra cómo múltiples grupos de electrodos (o pares) se pueden alinear en serie de una manera no obvia novedosa con el elemento de filtración de una manera poco integrada. En esta figura, el elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, la disposición inversa también podría ser cierta. Los múltiples grupos de electrodos (o pares) en este caso están dispuestos parcialmente superpuestos y los ánodos positivos están hechos de dos o más materiales diferentes, por ejemplo, un ánodo BDD 2a y un ánodo DSA 2b. Los cátodos negativos 3 están hechos de un material común y comparten el cátodo negativo central. Los múltiples grupos de electrodos (o pares) están dispuestos de modo que una vez que pasan a través del elemento de filtración 1, el flujo de agua o líquido contaminado se encuentra primero con un cátodo negativo 3 y luego con un ánodo positivo 2a y luego con el cátodo negativo 3 del cátodo negativo compartido. Luego se aplica un tratamiento adicional a medida que el agua o líquido contaminado se encuentra con el ánodo positivo 2b del segundo conjunto de electrodos y luego con el cátodo negativo 3 del segundo conjunto de electrodos. De manera similar, se pueden disponer múltiples grupos (o pares) de electrodos. Se resaltan las múltiples zonas de electrólisis 4a y 4b entre los grupos (o pares) de electrodos. Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
Como se analizó anteriormente, la ventaja de la disposición de la figura 1d (o 1c) es que cualquiera de los grupos (o pares) de electrodos se puede energizar en tanto que los otros no, o ambos grupos de electrodos (o pares) se pueden energizar al mismo tiempo. Dependiendo del material y la estructura geométrica de los electrodos y el voltaje aplicado y la corriente, se pueden generar niveles variables de productos de reacción, cuyas cantidades se ajustan a la aplicación en cuestión. Esto permitiría, por ejemplo, la posibilidad de tratar aguas o líquido de muy baja conductividad con radicales O H producidos por los electrodos BDD o el tratamiento a partir de la producción de productos de reacción tal como cloro u oxidantes residuales totales (TRO) con los electrodos DSA menos costosos en aguas o líquido más conductor. O, ambos tipos de productos de reacción se pueden generar simultáneamente.
La figura 1e ilustra cómo se puede alinear un grupo de electrodos de una manera no obvia novedosa con el elemento de filtración de una manera estrechamente integrada. En esta figura, el elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, la disposición inversa también podría ser cierta. El grupo de electrodos en este caso está dispuesto de modo que el propio elemento de filtración actúa como un cátodo negativo y una vez que pasa a través del cátodo del elemento de filtración negativo 1, el flujo de agua o líquido contaminado se encuentra con un ánodo positivo 2 y luego un cátodo negativo 3. Se resaltan las múltiples zonas de electrólisis 4 entre el cátodo del elemento de filtración negativo 1 y el ánodo positivo 2 y el cátodo negativo 3. Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
La figura 1f ilustra cómo se puede alinear un par de electrodos de una manera, fuera del alcance de la invención, con el elemento de filtración de una manera estrechamente integrada. En esta figura, el elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, la disposición inversa también podría ser cierta. El par de electrodos en este caso está dispuesto de manera que el propio elemento de filtración actúa como un ánodo positivo y una vez que pasa a través del ánodo del elemento de filtración positivo 1, el flujo de agua o líquido contaminado entonces se encuentra con un cátodo negativo 3. Se resaltan las zonas de electrólisis 4 entre el ánodo del elemento de filtración positivo 1 y el cátodo negativo 3. Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
Como se analizó anteriormente, la disposición mostrada en la figura 1e proporcionaría el beneficio de asegurar que los contaminantes estén muy cerca (y, por lo tanto, es mucho más probable que reaccionen con) los productos de reacción generados en el cátodo si así se desea. O la disposición que se muestra en la figura 1f proporciona un efecto extremadamente ventajoso, ya que los contaminantes se ven obligados a estar muy cerca (y, por lo tanto, es mucho más probable que reaccionen con) los productos de reacción altamente reactivos en el ánodo, es decir, los radicales OHv
En esta configuración estrechamente integrada, los subsistemas integrados se vuelven totalmente dependientes entre sí para operación, ya que el elemento de filtración se convierte en parte de la unidad de electrólisis y la unidad de electrólisis se convierte en parte del elemento de filtración. Por consiguiente, se reduce el espacio ocupado del nuevo aparato de proceso. Además, si se aplica un AOP más eficiente, entonces la especificación de tamaño de filtración se puede incrementar, ya que quedaría una mayor cantidad de productos de reacción residuales, ya que la aplicación de los productos de reacción es altamente dirigida y enfocada. Los productos de reacción residuales restantes podrían actuar entonces para desinfectar o neutralizar contaminantes más grandes. Esto daría como resultado pérdidas de presión reducidas y ahorros de energía en el bombeo del sistema de agua o líquido contaminado. O, un sistema AOP más eficiente permitiría reducir el voltaje o la corriente aplicada, lo que resultaría en un uso reducido de la energía.
La figura 1g ilustra cómo se puede alinear un par de electrodos o un grupo de electrodos de una manera no obvia novedosa con el elemento de filtración para proporcionar una modificación beneficiosa a la presente invención. En esta figura, el elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, la disposición inversa también podría ser cierta. El grupo de electrodos en este caso está dispuesto de manera que una vez que pasa a través del elemento de filtración 1, el flujo de agua o líquido contaminado encuentra primero un cátodo negativo 3, luego un ánodo positivo 2 y luego un cátodo negativo 3. Se resaltan las múltiples zonas de electrólisis 4 entre el ánodo positivo 2 y los cátodos negativos 3. Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
Sin embargo, en la figura 1g, la única o múltiples capas de pares de electrodos o grupos de electrodos se dividen en subsecciones con espaciadores aislantes no conductores 5 entremedio, proporcionando así efectivamente una serie de pares de subelectrodos o grupos de electrodos dispuestos en paralelo. También es posible que el propio elemento de filtración 1 también se pueda dividir en subsecciones de la misma manera, sin embargo, esto no se muestra. Las dimensiones de los espaciadores aislantes no conductores 5 se pueden ajustar manual o automáticamente para ajustar con precisión las áreas de electrodo activo (y filtración) y la velocidad de agua o líquido en las proximidades de los pares de electrodos o grupos de electrodos dependiendo de la aplicación. Beneficios adicionales de esto son que se pueden incluir múltiples distribuidores de corriente (o barras colectoras eléctricas) 6 a lo largo de toda la longitud de los pares de electrodos o grupos de electrodos para distribuir la corriente eléctrica de manera más uniforme sobre toda la longitud de los electrodos, evitando así puntos calientes (debido a diferencias locales en la resistencia eléctrica) en los electrodos y promoviendo una generación más uniforme de los productos de reacción.
Aunque en la figura 1g, los electrodos individuales se muestran curvados, los electrodos (e incluso el propio elemento de filtración si también se divide en subsecciones) se pueden fabricar como partes planas para facilitar la fabricación y reducir el costo de los electrodos. Visto desde el mismo aspecto, parecería que los electrodos (e incluso el propio elemento de filtración) se forman en un tipo de forma poligonal (o círculo aproximado) que tiene varios lados planos discretos.
Dependiendo de la aplicación, puede ser beneficioso incrementar la turbulencia en las proximidades de los electrodos, ya que la turbulencia incrementa la mezcla y, por lo tanto, se promueve y mejora la transferencia de masa. El ajuste manual o automático de las dimensiones de los espaciadores aislantes no conductores 5 entonces puede ajustar las áreas activas del electrodo (e incluso el propio elemento de filtración si eso también se divide en subsecciones) permitiendo el ajuste de la velocidad de agua o líquido y, por lo tanto, incrementa o disminuye la turbulencia para una velocidad de flujo dado. Además, la superficie de los electrodos puede estar rayada o estampada o modelada para hacer rugosa e incrementar la turbulencia local cerca de los pares de electrodos o grupos de electrodos.
Las figuras 2a a 2d ilustran la disposición típica descrita en la figura 1g con más detalle. En este caso, la disposición de la figura 1g se instala en un alojamiento 7 que tiene una entrada principal 8 y una salida principal 9 en la que entra y sale el agua o líquido contaminado. El elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua o líquido contaminado es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, la disposición inversa también podría ser cierta. El grupo de electrodos en este caso está dispuesto de manera que una vez que pasa a través del elemento de filtración 1, el flujo de agua o líquido contaminado encuentra primero un cátodo negativo 3, luego un ánodo positivo 2 y luego un cátodo negativo 3. Se resaltan las múltiples zonas de electrólisis 4 entre el ánodo positivo 2 y los cátodos negativos 3. Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
Las figuras 2b y 2d muestran la dirección del flujo de agua o líquido contaminado con flechas no rellenas para ayudar a la comprensión. La figura 2d que es una sección transversal a través de la salida principal 9 en la figura 2b . Aunque no es necesario para ciertas aplicaciones, las figuras 2a a 2d utilizan un mecanismo de retrolavado automático 11 que se acciona por algún tipo de motor eléctrico, neumático o hidráulico 12. La dirección de la velocidad de flujo de retrolavado se muestra en las figuras 2b a 2c con flechas rellenas. Como se muestra, el flujo de retrolavado se evacua de forma segura a través de una salida de retrolavado 10.
La disposición del elemento de filtración hueco 1 actúa para desviar el flujo de agua o líquido contaminado en una dirección generalmente perpendicular o radial hacia y a través de la superficie del elemento de filtración de cada elemento de filtración. Como el área de la superficie de elemento de filtración es preferiblemente mayor en área que el área de sección transversal total de las entradas o salidas del elemento de filtración al elemento de filtración hueco, la velocidad del agua o líquido se reduce significativamente en las proximidades de la superficie del elemento de filtración. Esto conduce a una serie de beneficios, que incluyen aquellos los descritos anteriormente.
Se debe tener en cuenta que las figuras 2a a 2d ilustran la invención instalada como un nuevo aparato de proceso que tiene un único elemento de filtración. Se pueden instalar fácilmente múltiples elementos de filtración en un alojamiento común que tiene una entrada principal y una salida principal comunes. Las figuras 2a a 2d también ilustran un elemento de filtración que tiene una sección transversal circular con el fin de optimizar y simplificar el diseño del mecanismo de retrolavado automático, sin embargo, se reconocerá a partir de la enseñanza de la presente invención que se pueden utilizar otras secciones transversales de filtración e incluso pueden ser planas.
La figura 2e ilustra la disposición particular descrita en la figura 1g con más detalle. En este caso, la disposición de la figura 1g se instala en un alojamiento 7 que tiene dos entradas principales 8 y una salida principal 9 en la que entra y sale el agua o líquido contaminado. El elemento de filtración 1 está dispuesto de manera que el flujo de agua contaminada es desde el interior del elemento de filtración hacia el exterior del elemento de filtración. Sin embargo, la disposición inversa también podría ser cierta. El grupo de electrodos en este caso está dispuesto de manera que una vez que pasa a través del elemento de filtración 1, el flujo de agua o líquido contaminado encuentra primero un cátodo negativo 3, luego un ánodo positivo 2 y luego un cátodo negativo 3. Se resaltan las múltiples zonas de electrólisis 4 entre el ánodo positivo 2 y los cátodos negativos 3. Las conexiones eléctricas no se muestran y las dimensiones del dibujo se exageran para mayor claridad.
La figura 2f muestra la dirección del flujo de agua o líquido contaminado con flechas no rellenas para ayudar a la comprensión. En este ejemplo particular, no se usa un mecanismo de retrolavado automático y se pueden usar desmontaje y limpieza manual o el lavado de flujo inverso para limpiar el elemento de filtración.
La disposición del elemento de filtración 1 actúa para desviar el flujo de agua o líquido contaminado en una dirección generalmente perpendicular o radial hacia y a través de la superficie del elemento de filtración del elemento de filtración. Como el área de la superficie de elemento de filtración es preferiblemente mayor en área que el área de sección transversal total de las entradas o salidas del elemento de filtración al elemento de filtración hueco, la velocidad del agua o líquido se reduce significativamente en las proximidades de la superficie del elemento de filtración. Esto conduce a los beneficios descritos anteriormente.
Se debe tener en cuenta que las figuras 2e a 2f ilustran la invención instalada como un nuevo aparato de proceso que tiene un único elemento de filtración. Se pueden instalar de manera ventajosa fácilmente múltiples elementos de filtración en un alojamiento común que tiene una entrada principal y una salida principal comunes. Las figuras 2e a 2f también ilustran un elemento de filtración que tiene una sección transversal circular con el fin de optimizar y simplificar el diseño del nuevo aparato de proceso. Se pueden utilizar otras secciones transversales de filtración e incluso pueden ser planas.
La figura 3 proporciona un ejemplo de cómo el nuevo aparato de proceso 13 se puede configurar en un proceso de tratamiento para el tratamiento de líquidos o agua contaminada con velocidades de flujo muy altas o muy bajas.
En este ejemplo, el nuevo aparato de proceso 13 se enlaza a un sistema de control tal como un PLC o PC 15. Esto permite que se controlen las secuencias de operación, los mensajes de estado y las alarmas. El proceso de tratamiento comprende un medio para aplicar un voltaje 14 a través del ánodo positivo y el cátodo negativo y el medio para suministrar una corriente continua (CC) al par o pares de electrodos o grupos de electrodos. Los medios para aplicar el voltaje y la corriente se pueden proporcionar mediante un rectificador convencional o algún otro método.
El proceso de tratamiento puede incorporar preferiblemente un mecanismo para limpiar los electrodos del nuevo aparato de proceso. En particular, para limpiar el cátodo de depósitos catódicos no deseados que se encuentran típicamente en celdas electrolíticas de esta naturaleza. Esto se puede lograr mediante inversión de polaridad (PR) como se muestra mediante las conexiones duales ve y -ve en la figura 3 o mediante una unidad CIP dedicada 16.
Se puede incorporar un dispositivo de medición química, por ejemplo, un dispositivo de medición de cloro o TRO 21, para monitorear continuamente cualquier concentración química residual u otras variables que sigan al aparato de proceso novedoso y se pueden realizar ajustes automáticamente al voltaje y corriente eléctricos aplicados, dependiendo de las condiciones locales de agua o líquido contaminados.
También se pueden medir la presión, la velocidad de flujo, la temperatura, el pH y la conductividad y otras variables del agua o líquido contaminado en varias ubicaciones 20 y el sistema de control puede actuar automáticamente para cambiar entre diferentes pares o conjuntos de electrodos, por ejemplo, ánodos d Sa o BDD cuando sea necesario, como se describió anteriormente, o ajustar el voltaje y la corriente como sea necesario. U ocasionalmente, puede ser deseable ajustar la conductividad o el pH u otras propiedades del agua o líquido contaminado con aditivos o unidad neutralizadora 19 antes de que entre en el nuevo aparato de proceso.
Se pueden añadir componentes adicionales 22 al proceso de tratamiento para acondicionar, eliminar o mejorar el proceso de tratamiento, tal como la adición de un sistema de eliminación de hidrógeno (o la eliminación de otras sustancias) o la adición de una bomba de vacío 17 al proceso de filtración de retrolavado que incrementa efectivamente el diferencial de presión utilizado en el proceso de retrolavado automático y, por lo tanto, su capacidad de limpieza. Como se mencionó anteriormente, si el flujo de retrolavado contiene productos químicos residuales no deseados, se puede incluir un componente de neutralización apropiado 18 para neutralizar el flujo de retrolavado bajo demanda antes de su eliminación.
Se reconocerá con el beneficio de la enseñanza de la presente solicitud que las características de cualquiera de los aspectos de las invenciones descritas en la presente se pueden usar convenientemente en cualquier combinación adecuada. Las combinaciones de reivindicaciones expuestas más adelante, sin embargo, limitan el alcance de la invención.
Además, el aparato se puede adaptar de tal manera que la dimensión circunferencial de los espaciadores eléctricamente aislantes descritos anteriormente se pueda ajustar manual o automáticamente, tanto de manera uniforme como no uniforme. Al incrementar/reducir la dimensión de los espaciadores aislantes eléctricamente respectivos, es posible incrementar/reducir la velocidad del agua o líquido y, por lo tanto, la turbulencia en las rutas de flujo radial discretas. La turbulencia mejora sorprendentemente el rendimiento del aparato dentro de las zonas de electrolisis al incrementar la transferencia de masa y las reacciones químicas.
En tanto que la invención se ha descrito con referencia a realizaciones de ejemplo de la misma, se debe entender que la invención no se limita a las realizaciones o construcciones de ejemplo: por el contrario, el alcance de la invención se define por las reivindicaciones.

Claims (26)

REIVINDICACIONES
1. Aparato de proceso para tratamiento de agua o líquido contaminado, el aparato de proceso que comprende:
al menos un elemento de filtro (1), el elemento de filtro (1) que es un miembro semipermeable hueco alargado dispuesto para eliminar organismos, contaminantes orgánicos o no orgánicos de un líquido o agua contaminada por encima de una especificación de tamaño de filtración definida cuando se usa;
al menos un ánodo (2); y
al menos un cátodo (3);
donde el por lo menos un ánodo (2) y el por lo menos un cátodo (3) son semipermeables de modo que el líquido pueda pasar a través de los mismos;
donde el ánodo (2) y el cátodo (3) están dispuestos de manera radial y concéntrica con respecto al elemento de filtro (1); donde el aparato de proceso comprende además un suministro eléctrico dispuesto en uso para generar una diferencia de potencial y una corriente eléctrica entre el por lo menos un ánodo (2) y un cátodo adyacente (3) para activarlos; y donde al menos un ánodo (2) y un cátodo (3) son alargados y cada uno está dispuesto circunferencial y radialmente alrededor del elemento de filtro (1) de tal manera que, en uso, el líquido fluye hacia el aparato de proceso a través de uno o ambos extremos del elemento de filtro (1) y radialmente hacia afuera a través de una pared del elemento de filtro (1).
2. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde los ánodos adyacentes (2) y los cátodos (2) se alternan entre el cátodo (3) y un ánodo (2) para definir una zona de electrólisis entre ellos.
3. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde la secuencia de ánodo (2) y cátodo (3) cuando se ve radialmente hacia afuera del elemento de filtro (1) se selecciona de los siguientes:
(1) Cátodo (3), Ánodo (2);
(ii) Ánodo (2), Cátodo (3);
(iii) Ánodo (2), Cátodo (3), Ánodo (2);
(iv) Cátodo (3), Ánodo (2), Cátodo (3);
(v) Ánodo (2), Cátodo (3), Ánodo (2), Cátodo (3);
(vi) Cátodo (3), Ánodo (2), Cátodo (3), Ánodo (2);
(vii) Cátodo (3), Ánodo (2), Cátodo (3), Ánodo (2), Cátodo (3); o
(viii) Ánodo (2), Cátodo (3), Ánodo (2), Cátodo (3), Ánodo (2).
4. Aparato de proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el elemento de filtro (1) es un elemento de filtro de agua o de agua de mar.
5. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el ánodo (2) y/o cátodo (3) se extienden alrededor de sustancialmente toda la circunferencia de un ánodo (2) o cátodo (3) adyacente.
6. Aparato de proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde circunferencialmente el ánodo/cátodo (2/3) se dividen en secciones discretas por medio de espaciadores de aislamiento eléctrico (5); y ánodos adyacentes (2) y cátodos (3) se extienden entre espaciadores de aislamiento eléctrico adyacentes (5).
7. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 6, donde se proporcionan espaciadores de aislamiento eléctrico (5) que dividen el aparato en 2 o más rutas de flujo radial discretas.
8. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde uno o ambos extremos del elemento de filtro (1) está/están abiertos y dispuestos en uso para permitir que el líquido fluya a través de ellos.
9. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde la separación de los ánodos adyacentes (2) y los cátodos (3) es de entre 0,1 y 20 mm.
10. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende pares de ánodos adyacentes (2) y cátodo (3) que definen pares o grupos de electrodos; y donde los pares o grupos de electrodos se pueden activar eléctricamente de manera independiente y selectiva.
11. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde la polaridad de un suministro eléctrico al por lo menos un ánodo (2) y cátodo (3) es reversible para causar una diferencia de potencial opuesta y una corriente eléctrica entre un ánodo (2) y un cátodo (3) respectivos.
12. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el por lo menos un ánodo (2) se forma por un sustrato conductor y un revestimiento externo.
13. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 12, donde el ánodo (2) es un ánodo (2) dimensionalmente estable formado por un sustrato revestido con metales preciosos seleccionados de platino, oro, plata o una solución mixta de óxido de metal.
14. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 12, donde el ánodo (2) es un ánodo de diamante dopado con boro formado a partir de un sustrato revestido con diamante dopado con boro.
15. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el por lo menos un cátodo (3) está formado por un sustrato conductor y opcionalmente un revestimiento externo.
16. Aparato de proceso según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, donde el sustrato de ánodo y/o material de revestimiento para un par o grupo de electrodos son los mismos o diferentes al sustrato de ánodo y/o material de revestimiento de otro par o grupo de electrodos.
17. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 15, donde el sustrato de cátodo y/o material de revestimiento para un par o grupo de electrodos son los mismos o diferentes al sustrato de cátodo y/o material de revestimiento de otro par o grupo de electrodos.
18. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 12 cuando depende de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, donde el sustrato de ánodo y/o material de revestimiento para un electrodo son los mismos o diferentes al sustrato de cátodo y/o material de revestimiento de otro par o grupo de electrodos.
19. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, el aparato comprende un controlador dispuesto para controlar la activación eléctrica del por lo menos un ánodo (2) y cátodo (3); y al menos un detector dispuesto para medir una propiedad de un líquido que fluye a través del aparato, donde el controlador está adaptado para controlar de forma independiente los ánodos (2) y los cátodos (3) en respuesta a una señal recibida de dicho detector.
20. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 19, donde el detector se adapta para detectar la conductividad del líquido.
21. Aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, donde el detector está adaptado para detectar concentraciones residuales de productos químicos seleccionados de oxidantes en el agua o líquido que incluyen como flúor, radicales libres de hidroxilo, formas de oxígeno, ozono, peróxido de hidrógeno, hipoclorito, cloro y oxidantes residuales totales.
22. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende una pluralidad de elementos de filtro (1) y una pluralidad de pares de cátodo (3) y ánodo (2) asociados con los mismos.
23. Aparato de proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende un único elemento de filtro (1) y ánodos asociados (2) y cátodos (3) y que comprende además un alojamiento (7) que tiene una entrada (8) y una salida (9) y adaptado para comunicar líquido desde dicha entrada (8) a través del elemento de filtro (1), a través de o próximo a los ánodos (2) y cátodos (3), y a dicha salida (9).
24. Aparato de proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, que comprende una pluralidad de elementos de filtro (1) y ánodos asociados (2) y cátodo (3) y que comprende además un alojamiento (7) que tiene una entrada (8) y una salida (9) y adaptada para comunicar líquido desde la entrada (7) a través de la pluralidad de elementos de filtro (1), a través de o cerca de ánodos (2) y cátodos (3), a la salida (9).
25. El aparato de proceso de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, donde la dimensión circunferencial de los espaciadores eléctricamente aislantes (5) se puede incrementar/reducir de manera manual o automática para incrementar/reducir la velocidad de líquido y/o la turbulencia en las rutas de flujo radial discretas.
26. Un método de procesamiento de un líquido al provocar que un líquido pase a través de un aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior.
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