ITPD20120037A1 - Elettrodializzatore per la dissalazione di acque ad alta concentrazione di sali disciolti - Google Patents

Description

ELETTRODIALIZZATORE PER LA DISSALAZIONE DI ACQUE AD ALTA CONCENTRAZIONE DI SALI DISCIOLTI

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un elettrodializzatore per la dissalazione di acque ad alta concentrazione di sali disciolti.

E' oggi sempre più sentita l'esigenza, sia per utilizzi civili che industriali, di poter disporre di macchinari capaci di produrre acqua dissalata partendo da acqua ad elevatissimo grado di salinità come può essere l'acqua di mare.

A tale scopo sono oggi noti ed impiegati dispositivi noti come elettrodializzatori, nei quali all'interno di un contenitore sono definite, per la presenza di membrane iono-conduttive alternate, ovvero cationiche ed anioniche, una serie di camere contenenti acqua ad elevato grado di salinità; applicando mediante due elettrodi una differenza di potenziale su due lati opposti del contenitore si ottiene l'allontanamento dei sali dalle soluzioni saline grazie all'impiego alternato delle membrane cationiche e anioniche, le quali consentono rispettivamente il passaggio dei soli ioni positivi e dei soli ioni negativi; applicando una certa differenza di potenziale si crea una corrente continua: gli ioni positivi attraversano la membrana cationica, mentre gli ioni negativi attraversano la membrana anionica. Al termine del processo alcuni scomparti sono dissalati, mentre altri saranno arricchiti di ioni.

Pertanto il solvente, che à ̈ acqua pura trattandosi di soluzioni acquose, risulta presente a scomparti alternati.

Tale schema costruttivo di massima à ̈ alla base della realizzazione degli apparecchi per l'elettrodialisi oggi noti, in cui gli scomparti d'acqua in impoverimento ionico sono attraversati da un primo flusso d'acqua, mentre gli scomparti di acqua arricchentesi di ioni sono preposti ad essere attraversati da un secondo flusso d'acqua per l'asportazione degli ioni che attraverso le membrane iono-conduttive abbandonano il primo flusso.

Tali apparecchi per l'elettrodialisi oggi noti presentano alcuni inconvenienti.

Un primo inconveniente à ̈ legato alla poca efficienza di tali apparecchiature, in quanto non tutta l'acqua del flusso d'acqua da dissalare lambisce le membrane iono-conduttive, di conseguenza il flusso ionico determinato dagli elettrodi e consentito dalle membrane ionoconduttive va ad interessare solo parte del flusso d'acqua da dissalare, realizzandosi quindi una dissalazione parziale e non ottimale.

Un secondo inconveniente à ̈ legato alla progressiva diminuzione della capacità filtrante delle membrane iono-conduttive, causate dall'accumulo di particelle non ioniche sulle superfici delle membrane; trattasi di particelle colloidali presenti in sospensione nell'acqua di alimentazione, alle quali non à ̈ consentito di attraversare le membrane, e che quindi si depositano su di esse deteriorandone l'efficienza anche in breve tempo.

Per evitare tale inconveniente i flussi d'acqua vengono arricchiti di appositi additivi chimici atti a neutralizzare l'effetto di tali particelle colloidali.

Inoltre tale diminuzione di efficienza filtrante delle membrane iono-conduttive limita di conseguenza il regime ottimale di intensità di campo elettrico imponibile.

Un ulteriore inconveniente delle apparecchiature note à ̈ dato dal fatto che le medesime particelle che si depositano sulle membrane iono-conduttive, incrostano anche la superficie degli elettrodi limitandone il corretto funzionamento, e quindi cooperando a diminuire ulteriormente l'efficienza dell'apparecchiatura di elettrodialisi.

Inoltre, le reazioni elettrolitiche agli elettrodi determinano il formarsi di particelle che propagandosi alle camere di scambio ionico vanno anch'esse a depositarsi sulle membrane ionoconduttive, cooperando a diminuirne la funzionalità.

Anche gli elettrodi devono quindi subire periodici interventi di pulizia, che impongono l'arresto del processo di desalinizzazione e l'impiego di cicli di lavaggio appositi, con conseguenti costi aggiuntivi.

Il compito del presente trovato à ̈ quello di realizzare un elettrodializzatore per la dissalazione di acque ad alta concentrazione di sali disciolti, capace di ovviare ai citati limiti delle apparecchiature di elettrodialisi oggi note.

Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto un elettrodializzatore capace di consentire un maggiore e migliore flusso ionico tra gli elettrodi, e quindi capace di maggiore efficienza rispetto alle apparecchiature note.

Un altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto un elettrodializzatore in cui la funzionalità delle membrane iono-conduttive sia facilmente ripristinabile senza ricorrere a costosi additivi chimici.

Un ulteriore scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto un elettrodializzatore capace di assicurare la funzionalità degli elettrodi.

Un altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto un elettrodializzatore avente capacità filtrante molto superiore rispetto alle apparecchiature di tipo noto, e capace di trattare acque salmastre di elevato grado di salinità, per ridurne a piacere il contenuto salino.

Non ultimo scopo del trovato à ̈ quello di proporre un elettrodializzatore per la dissalazione di acque ad alta concentrazione di sali disciolti, realizzabile con impianti e tecnologie note.

Questo compito, nonchà ̈ questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un elettrodializzatore per la dissalazione di acque ad alta concentrazione di sali disciolti, caratterizzato dal fatto di comprendere, tra due testate, due opposte camere elettrodiche, contenenti elettrodi di polarità opposta, tra le quali sono disposte una pluralità di camere di reazione di due alternate tipologie, prime camere di arricchimento ionico, e seconde camere di impoverimento ionico, ciascuna camera di una prima tipologia essendo aperta su di una affiancata camera della seconda tipologia per interposizione di una membrana iono-conduttiva, dette prime camere essendo idraulicamente interconnesse tra loro e con dette testate a definire un primo circuito idraulico per il transito di un primo flusso d'acqua ad arricchimento ionico, dette seconde camere essendo idraulicamente interconnesse tra loro e con dette testate a definire un secondo circuito idraulico per il transito di un secondo flusso di acqua, desalinizzantesi, essendo presenti mezzi idraulici per lo scambio di flussi d'acqua primo e secondo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, dell'elettrodializzatore secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 illustra una vista laterale schematica di un elettrodializzatore secondo il trovato;

- la figura 2 rappresenta un esploso prospettico di una prima parte dell'elettrodializzatore secondo il trovato;

- la figura 3 rappresenta un esploso prospettico di una seconda parte dell'elettrodializzatore secondo il trovato;

- la figura 3a rappresenta una porzione di un particolare di figura 3;

- la figura 4 rappresenta un esploso prospettico di una terza parte dell'elettrodializzatore secondo il trovato;

- la figura 5 rappresenta un particolare in esploso di una camera elettrodica di un elettrodializzatore secondo il trovato;

- la figura 6 rappresenta due consecutive camere di reazione di un elettrodializzatore secondo il trovato;

- la figura 7 rappresenta una vista in pianta dei mezzi di idraulici per lo scambio dei flussi d'acqua di un elettrodializzatore secondo il trovato;

- la figura 8 rappresenta in vista prospettica le testate di un elettrodializzatore secondo il trovato.

Con riferimento alle figure citate, un elettrodializzatore secondo il trovato, per la dissalazione di acque ad alta concentrazione di sali disciolti, Ã ̈ indicato nel suo complesso in figura 1 con il numero 10.

Tale elettrodializzatore 10 comprende, tra due testate 11 e 12, due opposte camere elettrodiche 13 e 14, contenenti elettrodi rispettivamente 15 e 16, di polarità opposta.

Tra le due camere elettrodiche 13 e 14 sono disposte una pluralità di camere di reazione di due alternate tipologie, prime camere 17, 17a, 17b, 17c, 17d di arricchimento ionico, e seconde camere 18, 18a, 18b di impoverimento ionico.

Ciascuna camera di una prima tipologia à ̈ aperta su di una affiancata camera della seconda tipologia per interposizione di una membrana ionoconduttiva 19 e 20.

Ad esempio, le prime membrane iono-conduttive 19 consentono la migrazione degli anioni A dalle seconde camere 18, 18a, 18b verso le adiacenti prime camere 17, 17a, 17c, verso il secondo elettrodo 16 carico positivamente.

Analogamente, le seconde membrane iono-conduttive 20 consentono la migrazione dei cationi C dalle seconde camere 18, 18a, 18b verso le adiacenti prime camere 17a, 17b, 17d, verso il primo elettrodo 15 carico negativamente.

Le camere di reazione 17, 17a, 17b, 17c, 17d, 18, 18a, 18b sono da intendersi indicative ed esemplificative di una catasta di camere di reazione alternate che à ̈ da intendersi realizzabile con un numero a scelta di camere di reazione alternate, a seconda delle necessità e delle esigenze.

Le prime camere 17, 17a, 17b, 17c e 17d, sono idraulicamente interconnesse tra loro e con dette testate 11 e 12 a definire un primo circuito idraulico 21 per il transito di un primo flusso d'acqua 22 ad arricchimento ionico.

Le seconde camere 18, 18a e 18b sono idraulicamente interconnesse tra loro e con dette testate 11 e 12 a definire un secondo circuito idraulico 23 per il transito di un secondo flusso di acqua 24, desalinizzantesi.

Ciascuna camera elettrodica 13 e 14 à ̈ servita da un corrispondente circuito idraulico 25 e 26, indipendente, circuiti idraulici 25 e 26 che sono più sotto meglio descritti.

Sono presenti mezzi idraulici 27 per lo scambio dei flussi d'acqua primo 22 e secondo 24, i quali, in cooperazione con l'inversione di polarità degli elettrodi, consentono il lavaggio delle membrane iono-conduttive 19 e 20.

Il primo circuito idraulico 21 per il primo flusso 22 comprende una prima pompa 28 atta a pescare da un primo serbatoio di acqua ad elevata salinità 29, ed à ̈ atto a scaricare il primo flusso 22, arricchito ionicamente, nel medesimo primo serbatoio 29.

Il secondo circuito idraulico 23 per detto secondo flusso 24 comprende una seconda pompa 30 atta a pescare o da detto primo serbatoio 29, o, come da figura 1, da un secondo serbatoio 31 di acqua da desalinizzare, ed à ̈ atto a scaricare tale secondo flusso 24, di acqua desalinizzata, nello stesso secondo serbatoio 31.

Il primo serbatoio 29 à ̈ da intendersi poter essere o un contenitore di acqua ad elevata concentrazione di sali, oppure una sorgente idrica di capacità indefinita, come il mare, o un pozzo, o un acquedotto.

Il secondo serbatoio 31, per la soluzione diluita, ovvero a salinità bassa o assente, à ̈ da intendersi essere un contenitore vero e proprio.

I circuiti idraulici 25 e 26 relativi alle camere elettrodiche 13 e 14 pescano e reimmettono acqua dal primo serbatoio 29 qualora questo possa considerarsi sorgente di capacità indefinita.

Ciascuna delle camere elettrodiche 13 e 14, di cui una prima camera elettrodica 13, superiore, à ̈ rappresentata in esploso in figura 2, à ̈ definita direttamente contro la testata distributrice superiore 11, e comprende l'elettrodo 15, piattiforme, realizzato in rete biplanare, ovvero costituita di due strati di fili paralleli nello stesso strato e orientati trasversalmente tra strati, di titanio, opportunamente rivestita di altri elementi, ad esempio ossidi, per deposizione galvanica, allo scopo di aumentarne la conducibilità elettrica e la resistenza all'aggressione da parte dei prodotti dell'elettrolisi.

L'elettrodo 15 Ã ̈ posto all'interno di una prima cornice piattiforme 33 di tenuta, ad esempio in gomma, recante primi fori 34 e 35, da intendersi parte del circuito idraulico 25 relativo al primo elettrodo 15, per l'ingresso e l'uscita dell'acqua pompata da una terza pompa 36 e pescata dal primo serbatoio 29.

Lo spessore di tale prima cornice piattiforme 33 Ã ̈ quindi tale da ospitare al proprio interno il primo elettrodo 15.

Sulla prima cornice di tenuta 33 son definiti anche secondi fori 37 e 38 per il passaggio dei flussi d'acqua primo 22 e secondo 24, cooperanti quindi alla definizione dei circuiti idraulici primo 21 e secondo 23.

Al di sotto della prima cornice 33 Ã ̈ posta una seconda cornice 39, distributrice, recante primi fori di distribuzione 40, aperti verso l'interno della seconda cornice 39 a definire ugelli di immissione del flusso d'acqua all'interno della camera elettrodica 13, e primi fori collettori 41, di scarico, definiti sul lato opposto della seconda cornice 39 e anch'essi aperti verso l'interno della seconda cornice 39 stessa.

Analogamente alla prima cornice 33, anche la seconda cornice 39 presenta secondi fori 42 e 43 per il passaggio dei flussi d'acqua primo 22 e secondo 24, cooperanti quindi alla definizione dei circuiti idraulici primo 21 e secondo 23.

All'interno della seconda cornice 39 Ã ̈ posta una rete biplanare 44, atta a promuovere turbolenza nella camera elettrodica 13.

Tale rete biplanare 44 à ̈ in materia plastica, ed à ̈ realizzabile come componente a sà ̈ stante, oppure in corpo unico con la seconda cornice 39, anch'essa realizzata per stampaggio di materia plastica.

La terza pompa 36, quindi, preleva acqua dal primo serbatoio 29 e la spinge all'interno della camera elettrodica 13 attraverso corrispondenti fori e passaggi definiti sulla testata superiore 11, più sotto meglio descritti, e attraverso i i primi fori 35 sulla prima cornice 33 e attraverso i primi fori di distribuzione 40 sulla seconda cornice 39; la stessa acqua, dopo aver lambito uniformemente l'elettrodo 15 grazie alle maglie della rete biplanare 44, esce dai primi fori collettori 41 sulla seconda cornice 39 e dai primi fori 37 sulla prima cornice 33.

Al di sotto della seconda cornice 39 e della rete biplanare 44 Ã ̈ posta una membrana iono-conduttiva di schermatura 45, atta ad impedire la migrazione alle adiacenti camere di reazione 17 e 18 di eventuali indesiderati prodotti delle reazioni elettrolitiche che avvengono all'elettrodo 15.

Tale membrana iono-conduttiva di schermatura 45 non partecipa al processo principale di elettrodialisi, ma, appunto, protegge le membrane iono-conduttive 19 e 20 che partecipano al processo prolungandone la vita utile.

Anche la membrana di schermatura 45 presenta primi fori 46 e 47 per il passaggio d'acqua proveniente dal circuito idraulico 25 della prima camera elettrodica 13, e secondi fori 48 e 49 per il passaggio dei flussi d'acqua primo 22 e secondo 24, cooperanti quindi alla definizione dei circuiti idraulici primo 21 e secondo 23.

La membrana di schermatura 45 Ã ̈ chiusa tra la seconda cornice 39 ed una terza analoga cornice 50.

Tale terza cornice 50, distributrice, reca primi fori di distribuzione 51, aperti verso l'interno e definenti ugelli di immissione del flusso d'acqua sulla superficie della membrana di schermatura 45 che à ̈ opposta rispetto all'elettrodo 15, e primi fori collettori 52, di scarico, definiti sul lato opposto della terza cornice 50 e anch'essi aperti verso l'interno della terza cornice 50 stessa.

Analogamente alla prima e seconda cornice, anche la terza cornice 50 presenta secondi fori 53 e 54 per il passaggio dei flussi d'acqua primo 22 e secondo 24, cooperanti quindi alla definizione dei circuiti idraulici primo 21 e secondo 23.

All'interno della terza cornice 50, e sotto la membrana di schermatura 45 Ã ̈ posta una seconda rete biplanare 55 atta a favorire la turbolenza del flusso d'acqua in transito.

Attraverso i primi fori 46 sulla membrana di schermatura 45 e i primi fori 51 sulla terza cornice 50, alla faccia inferiore della stessa membrana 45 giunge un flusso d'acqua che proviene direttamente dalla testata 11, ovvero un flusso d'acqua che non à ̈ passato sull'elettrodo 15 e quindi non reca con se prodotti dell'elettrolisi. Il flusso d'acqua che attraversa la terza cornice 50 determina un volume d'acqua altamente conduttivo tra la membrana di schermo 45 e la sottostante prima membrana iono-conduttiva 19 che partecipa al processo di elettrodialisi.

La camera elettrodica 13 termina con la prima membrana iono-conduttiva attiva 19.

La prima membrana iono-conduttiva 19 presenta solo fori 56 e 57 per il passaggio dei flussi d'acqua primo 22 e secondo 24, cooperanti quindi alla definizione dei circuiti idraulici primo 21 e secondo 23, mentre non vi sono fori in corrispondenza dei primi fori della soprastante terza cornice 50 per il transito del flusso d'acqua del circuito idraulico 25 relativo alla prima camera elettrolitica 13, il quale flusso d'acqua à ̈ quindi contenuto all'interno della terza cornice 50, fatta salva la migrazione di ioni attraverso la membrana iono-conduttiva 19.

Un esempio di camere di reazione 17 e 18 Ã ̈ esemplificato in figura 3.

La prima camera di reazione 17 à ̈ ad esempio preposta a consentire il passaggio del primo flusso d'acqua 22, ad elevata salinità, come da schema di figura 1.

Tra le due membrane iono-conduttrici prima 19 e seconda 20 à ̈ interposta una prima cornice di diffusione 58, la quale presenta da un lato prime aperture sagomate 59, per l'ingresso di un flusso d'acqua, ad esempio il primo flusso d'acqua 22, ad elevata salinità, e sul lato opposto seconde aperture sagomate 60 per l'uscita dello stesso primo flusso 22 dalla prima camera di reazione 17. Le prime aperture sagomate 59 sono definite in corrispondenza di una parte dei soprastanti fori 57 della prima membrana iono-conduttiva 19.

Alternati alle prime aperture sagomate 59 sono definiti, sulla prima cornice di diffusione 58, fori di transito 61, atti a consentire il passaggio verso le camere di reazione sottostanti del secondo flusso d'acqua 24, da dissalare.

Similmente, sul lato opposto della prima cornice di diffusione 58 alle seconde aperture sagomate 60, di scarico, sono definiti ulteriori fori di transito 62 per il secondo flusso 24.

All'interno della prima cornice di diffusione 58 Ã ̈ posta una rete biplanare 63 generatrice di turbolenza, atta a favorire il rimescolamento del flusso d'acqua.

Tale rete biplanare 63, una porzione della quale à ̈ rappresentata in figura 3a, à ̈ dotata di due strati di fili 63a e 63b, tra loro sostanzialmente ortogonali, che presentano sezione cuneiforme, configurazione che consente di sfruttare la massima superficie di scambio ionico delle membrane iono-conduttive 19 e 20; inoltre, tale tipo di rete abbassa drasticamente la possibile formazione di zone morte sulle membrane ionoconduttive tra le quali à ̈ racchiusa, permettendo di incrementare la densità di corrente limite, ovvero la massima densità di corrente elettrica (rapporto tra corrente elettrica e superficie dell'elettrodo) che può attraversare l'elettrodializzatore 10.

La stessa rete biplanare 63 conferisce turbolenza al flusso d'acqua lungo tutto il suo tragitto dalle prime aperture sagomate 59, d'ingresso, alle seconde aperture sagomate 60, di scarico, cosicchà ̈ esso lambisca in modo ottimale le membrane ionoconduttive 19 e 20 formanti le pareti della camera di reazione 17, abbattendo lo spessore dello strato limite, il quale strato limite à ̈ la causa principale dell'inefficienza del processo di elettrodialisi.

La seconda membrana iono-conduttiva 20 presenta anch'essa fori 64 e 65 per il passaggio dei flussi d'acqua primo 22 e secondo 24, discendenti o dalle aperture sagomate 59 e 60 o dagli interposti fori 61 e 62.

La seconda camera di reazione 18 Ã ̈ compressa tra la seconda membrana iono-conduttiva 20 e la sottostante ulteriore prima mebrana ionoconduttiva 19a, per interposizione di una seconda cornice di diffusione 66, con all'interno una corrispondente rete biplanare 67 generatrice di turbolenza analoga alla sopra descritta rete biplanare 63.

Tale seconda cornice di diffusione 66 presenta prime aperture sagomate 68 in corrispondenza dei fori 61 della prima cornice di diffusione 58, di transito per il secondo flusso 24, cosicchà ̈ la seconda camera di reazione 18 à ̈ attraversata dal secondo flusso 24 di acqua da dissalare.

Dalle seconde aperture sagomate 69 sono disposte al di sotto dei fori 62 della prima cornice di diffusione 58, di transito sempre per il secondo flusso d'acqua 24.

Alternati alle aperture sagomate 68 e 69 sono definiti fori di transito 70 e 71 per il primo flusso d'acqua 22 che attraversa la prima camera di reazione 17.

La prima camera di reazione 17 Ã ̈ quindi percorsa dal primo flusso d'acqua 22, mentre la seconda camera di reazione 18 Ã ̈ percorsa in senso inverso dal secondo flusso d'acqua.

Attraverso la membrana 20 i cationi C migrano dal secondo flusso 24 al primo flusso 22.

La sottostante ulteriore prima membrana 19a à ̈ eguale alla sopra descritta prima membrana 19.

Vantaggiosamente la seconda cornice di diffusione 66 Ã ̈ data dalla rotazione di 180° di una prima cornice di diffusione 58 attorno al suo asse longitudinale X, come da dettaglio di figura 6.

In tal modo una unica tipologia di cornice di diffusione può essere realizzata e impiegata alternativamente per realizzare una prima cornice 58 o una seconda cornice 66 a seconda dell'assetto di impiego.

In figura 6 sono anche ben visibili le aperture sagomate 59, 60, 68, 69, ciascuna delle quali presenta una peculiare appendice centrale a ventaglio 72 definenti con vicine porzioni semidiscoidali 73 della stessa cornice dei canali curvi 74 da cui passano i flussi d'acqua 22 o 24.

Tali canali curvi 74 imprimono direzionalità ed iniziale turbolenza al flusso entrante, tale da ottimizzare ed uniformare la distribuzione del flusso d'acqua sulle membrane iono-conduttive 19 e 20 circostanti.

In figura 4 Ã ̈ rappresentata in esploso la seconda camera elettrodica 14, inferiore, che analogamente alla prima 13 comprende l'elettrodo 16 addossato alla testata inferiore 12, una prima cornice di tenuta 76, una seconda cornice distributrice 77, una membrana iono-conduttiva di schermatura 79, una terza cornice distributrice 80 e rispettive interposte reti biplanari 81 ed 82 come sopra descritte per la prima camera elettrodica 13.

Come sopra accennato anche la camera elettrodica inferiore 14 à ̈ servita da un circuito idraulico indipendente 26 comprendente una quarta pompa 83. Le testate 11 e 12, ben illustrate in figura 8, hanno non solo la funzione strutturale di chiudere il pacco di strati che definiscono le camere elettrodiche e le camere di reazione, serrate una sull'altra mediante appositi tiranti non illustrati per semplicità, ma hanno anche il compito di fungere da distributori idraulici, essendo su di esse definiti canali di ingresso e di uscita per i circuiti idraulici relativi alle camere elettrodiche, e per i circuiti idraulici relativi ai flussi d'acqua primo 22 e secondo 24. Con riferimento alla figura 8, la testata superiore 11 presenta, in corrispondenza di una prima zona d'angolo, un foro passante 90 di alimentazione della camera elettrodica inferiore 14, e, nella zona d'angolo opposta in diagonale, un foro passante 91 di uscita dalla camera elettrodica inferiore 14.

In una terza zona d'angolo simmetricamente opposta à ̈ definito un foro cieco 92 di alimentazione della camera elettrodica superiore 13, e oppostamente sulla diagonale un foro cieco d'uscita dalla camera elettrodica superiore 13.

Dai fori ciechi 92 e 93, verticali, si sviluppano fori trasversali orizzontali corrispondenti 94 e 95 atti a condurre il flusso d'acqua verso oppure dai fori verticali di immissione ed emissione 96 e 97, aperti sui primi fori 34 e 35 della prima cornice di tenuta 33.

I fori passanti 90 e 91 per la camera elettrodica inferiore 14 sono interconnessi tramite corrispondenti tubazioni esterne, non illustrate per semplicità, con corrispondenti fori ciechi 98 e 99 definiti sulla testa inferiore 12.

Similmente a quanto descritto per la testata superiore 11, dai fori ciechi 98 e 99, verticali, si sviluppano fori trasversali orizzontali corrispondenti 100 e 101 atti a condurre il flusso d'acqua verso, oppure dai, fori verticali di immissione ed emissione 102 e 103, aperti sui primi fori e della corrispondente prima cornice di tenuta 76.

La testata superiore 11 presenta inoltre un foro cieco 104 d'ingresso per un primo flusso d'acqua, ad esempio il primo flusso 22, ed un diagonalmente opposto foro cieco 105 di uscita del primo flusso Simmetricamente sono presenti un foro cieco 106 d'ingresso per il secondo flusso d'acqua 24 e un foro cieco 107 di uscita per il secondo flusso d'acqua 24.

Dal foro d'ingresso 104 per il primo flusso 22 si sviluppa un foro trasversale 108 che conduce a fori verticali 109 aperti sui secondi fori 37 della prima cornice di tenuta 33 e quindi verso i sottostanti corrispondenti fori delle successive cornici che definiscono le camere di reazione.

Analogamente dal foro di ingresso 106 del secondo flusso 24 si sviluppa un foro trasversale orizzontale 110 collegato a corrispondenti fori verticali 111 di immissione del secondo flusso 24 nei secondi fori 38 della prima cornice di tenuta 33.

I due flussi 22 e 24 attraversano dall'alto al basso la serie di camere di reazione alternate, e vengono raccolti dalla testata inferiore 12 che li indirizza nuovamente verso la testata superiore 11 tramite rispettivi fori di rinvio 112 per il primo flusso 22 e 113 per il secondo flusso 24.

I flussi in risalita passano attraverso corrispondenti canali definiti dalla sorvapposizione di predisposti fori 114 e 114a realizzati sulle cornici e sulle membrane che si sovrappongono a definire le camere di reazione e le camere elettrodiche.

I mezzi idraulici 27 per lo scambio dei flussi d'acqua primo e secondo comprendono una serie di condotte tra loro interconnesse per interposizione di valvole distributrici atte a selezionare, in modo automatico, i flussi in ingresso e in uscita dai circuiti idraulici primo 21 e secondo 23 definiti nell'elettrodializzatore 10.

Nella schematica vista dall'alto di figura 7 sono presenti:

- un condotto 120 di alimentazione per la camera elettrodica inferiore, connesso al foro passante 90 della testata superiore 11,

- un condotto 121 di ritorno dalla camera elettrodica inferiore, connesso al foro passante 91 sulla testata superiore 11;

- un condotto 122 di alimentazione per la camera elettrodica superiore,

- un condotto 123 di uscita dalla camera elettrodica superiore;

- un condotto di risalita 124 dal primo serbatoio 29 di acqua ad elevata salinità, da cui si sviluppano due prime diramazioni 125 e 126 ciascuna interessata da una corrispondente elettrovalvola 127 e 128, aperte alternativamente, ciascuna prima diramazione 125 e 126 conducendo ad uno dei due circuiti idraulici primo o secondo;

- un condotto di risalita 129 dal secondo serbatoio 31, di acqua dissalata, da cui si sviluppano due seconde diramazioni 130 e 131 ciascuna ricongiungentesi ad una prima diramazione 125 e 126 del condotto di risalita 124 dal primo serbatoio 29 per interposizione di corrispondenti elettrovalvole 132 e 133;

- un primo condotto discendente 134, verso il primo serbatoio 29, a cui si ricongiungono il condotto d'uscita 135 di un primo circuito idraulico e il condotto d'uscita 136 del secondo circuito idraulico, con interposizione di una corrispondente elettrovalvola 137 o 138;

- un secondo condotto discendente 139, verso il secondo serbatoio 31, a cui si ricongiungono il condotto d'uscita 135 di un primo circuito idraulico e il condotto d'uscita 136 del secondo circuito idraulico, con interposizione di una ulteriore corrispondente elettrovalvola 140 o 141, disposte ciascuna su una corrispondente diramazione 142 e 143 dei condotti d'uscita 135 e 136.

La commutazione idraulica viene effettuata nell'operazione di inversione delle polarità agli elettrodi 15 e 16, e così facendo le camere di reazione si scambiano la funzionalità, determinando il lavaggio delle membrane ionoconduttive 19 e 20.

Con polarizzazione diretta, le elettrovalvole 127, 133, 137 e 140 sono aperte, le altre chiuse; con polarizzazione inversa le elettrovalvole assumono lo stato opposto, ed i flussi d'acqua primo e secondo scambiano i circuiti idraulici di transito nelle camere di reazione.

Si prevedono dei transitori di svuotamento delle camere di reazione piene di flusso d'acqua ad elevata salinità verso il primo serbatoio 29, e progressivo riempimento delle stesse camere di reazione con flusso d'acqua da dissalare o diluita.

La tenuta della catasta di cornici e membrane che sono pressate tra le due testate 11 e 12 à ̈ assicurata dalla presenza di una pluralità di aperture perimetrali, ad esempio 150 e 151 sulla seconda cornice 39 di figura 2, nelle quali vengono pizzicati i bordi delle membrane ionoconduttive sia di schermatura che cooperanti alla desalinizzazione; in tal modo tali membrane ionoconduttive, che sono elasticamente deformabili, alla chiusura della catasta tra le due testate sono trattenute per i bordi e nello schiacciamento non invadono i fori di transito per i flussi d'acqua definiti sulle cornici.

La logica di pilotaggio dell'elettrodializzatore 10 secondo il trovato prevede un controllore automatico che, in base al rilevamento continuo dei parametri fondamentali di processo, regola l'intensità della corrente iniettata nella colonna di dissalazione attraverso gli elettrodi allo scopo di massimizzare la produttività oraria dell'elettrodializzatore, al contempo consentendo lo sfruttamento degli elementi attivi dell'elettrodializzatore 10 al disotto dei limiti entro i quali à ̈ garantita una accettabile durata di vita operativa dei componenti dello stesso elettrodializzatore.

La fornitura di energia elettrica per l'alimentazione dell'elettrodializzatore può avvenire da rete locale, oppure da fonti rinnovabili, o da gruppi autonomi.

Un simile elettrodializzatore secondo il trovato 10 à ̈ dimensionabile per una produzione fino a 100 litri all'ora di acqua dissalata partendo dalla massima salinità processabile.

E' possibile prevedere il funzionamento in parallelo di più elettrodializzatori secondo il trovato per soddisfare una maggiore richiesta da parte dell'utenza finale.

L'elettrodializzatore 10 à ̈ autonomo e può essere agevolmente trasportato anche in luoghi difficilmente raggiungibili, grazie ad una struttura robusta e stabile.

Si à ̈ in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti.

In particolare, con il trovato si à ̈ messo a punto un elettrodializzatore capace di consentire un maggiore e migliore flusso ionico tra gli elettrodi, e quindi di maggiore efficienza rispetto alle apparecchiature note, grazie ai citati sistemi di lavaggio delle membrane iono conduttive, e grazie ai particolari che aumentano la turbolenza del flusso d'acqua nelle camere di reazione.

Inoltre, con il trovato si à ̈ messo a punto un elettrodializzatore in cui la funzionalità delle membrane iono-conduttive à ̈ facilmente ripristinabile senza ricorrere a costosi additivi chimici.

Ulteriormente, con il trovato si à ̈ messo a punto un elettrodializzatore capace di assicurare la funzionalità degli elettrodi, grazie alle camere elettrodiche indipendenti e alle membrane ionoconduttive di schermatura.

In più, con il trovato si à ̈ messo a punto un elettrodializzatore avente produttività oraria molto superiore rispetto alle apparecchiature di tipo noto, e capace di trattare acque salmastre di elevato grado di salinità, circa 55.000 microSiemens per centimetro, per ridurne a piacere il contenuto salino.

Non ultimo, con il trovato si à ̈ messo a punto un elettrodializzatore per la dissalazione di acque ad alta concentrazione di sali disciolti, realizzabile con impianti e tecnologie note.

Il trovato, così concepito, à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, (*purché compatibili con l'uso specifico,*) nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1) Elettrodializzatore (10) per la dissalazione di acque ad alta concentrazione di sali disciolti, caratterizzato dal fatto di comprendere, tra due testate (11, 12), due opposte camere elettrodiche (13, 14), contenenti elettrodi (15, 16) di polarità opposta, tra le quali sono disposte una pluralità di camere di reazione di due alternate tipologie, prime camere (17) di arricchimento ionico, e seconde camere (18) di impoverimento ionico, ciascuna camera di una prima tipologia essendo aperta su di una affiancata camera della seconda tipologia per interposizione di una membrana iono-conduttiva (19, 20), dette prime camere (17) essendo idraulicamente interconnesse tra loro e con dette testate a definire un primo circuito idraulico (21) per il transito di un primo flusso d'acqua (22) ad arricchimento ionico, dette seconde camere (18) essendo idraulicamente interconnesse tra loro e con dette testate a definire un secondo circuito idraulico (23) per il transito di un secondo flusso di acqua (24), desalinizzantesi, essendo presenti mezzi idraulici (27) per lo scambio di flussi d'acqua primo (22) e secondo (24).
2. 2) Elettrodializzatore secondo la rivendicazione 1, che si caratterizza per il fatto che ciascuna camera elettrodica (13, 14) Ã ̈ servita da un corrispondente circuito idraulico (25, 26), indipendente.
3. 3) Elettrodializzatore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto primo circuito idraulico (21) per detto primo flusso (22) comprende una prima pompa (28) atta a pescare da un primo serbatoio di acqua ad elevata salinità (29), ed à ̈ atto a scaricare il primo flusso (22), arricchito ionicamente, nel medesimo primo serbatoio (29), detto secondo circuito idraulico (23) per detto secondo flusso (24) comprendendo una seconda pompa (31) atta a pescare o da detto primo serbatoio (29) o da un secondo serbatoio (31) di acqua da desalinizzare, ed à ̈ atto a scaricare detto secondo flusso (24), di acqua desalinizzata, in detto stesso secondo serbatoio (31).
4. 4) Elettrodializzatore, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna delle camere elettrodiche (13, 14) Ã ̈ definita direttamente contro la adiacente testata distributrice (11, 12), e comprende l'elettrodo (15, 16), piattiforme, realizzato preferibilmente in rete metallica biplanare, detto elettrodo (15, 16) essendo posto all'interno di una prima cornice piattiforme (33, 76), di tenuta, recante primi fori (34, 35), da intendersi parte del circuito idraulico (25, 26) relativo all'elettrodo (15, 16), per l'ingresso e l'uscita dell'acqua pompata da una dedicata pompa (36, 83), su detta prima cornice di tenuta (33) essendo definiti anche secondi fori (37, 38) per il passaggio dei flussi d'acqua (22, 24), cooperanti alla definizione dei circuiti idraulici primo (21) e secondo (23), in adiacenza alla prima cornice (33) essendo posta una seconda cornice (39, 77), distributrice, recante primi fori di distribuzione (40), aperti verso l'interno della seconda cornice (39, 77) a definire ugelli di immissione del flusso d'acqua all'interno della camera elettrodica (13, 14), e primi fori collettori (41), di scarico, definiti sul lato opposto della seconda cornice (39, 77) e anch'essi aperti verso l'interno della seconda cornice (39, 77) stessa, detta seconda cornice (39, 77) presentando secondi fori (42, 43) per il passaggio dei flussi d'acqua (22, 24), cooperanti alla definizione dei circuiti idraulici primo (21) e secondo (23).
5. 5) Elettrodializzatore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che all'interno della seconda cornice (39, 77) Ã ̈ presente una rete biplanare (44, 81), atta a promuovere turbolenza nella camera elettrodica (13, 14).
6. 6) Elettrodializzatore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che a contatto con la seconda cornice (39, 77) e della rete biplanare (44, 81) Ã ̈ posta una membrana ionoconduttiva di schermatura (45, 79), atta ad impedire la migrazione alle adiacenti camere di reazione (17, 18) di eventuali indesiderati prodotti delle reazioni elettrolitiche che avvengono all'elettrodo (15), detta membrana di schermatura (45, 79) essendo chiusa tra la seconda cornice (39, 77) ed una terza analoga cornice (50, 80), distributrice, all'interno della terza cornice (50, 80) essendo posta una seconda rete biplanare (55, 82) atta a favorire la turbolenza del flusso d'acqua in transito.
7. 7) Elettrodializzatore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detta camera elettrodica (13, 14) termina con una prima membrana iono-conduttiva attiva (19, 20), detta prima membrana iono-conduttiva (19, 20) presentando solo fori (56, 57) per il passaggio dei flussi d'acqua (22, 24), cooperanti alla definizione dei circuiti idraulici primo (21) e secondo (23), mentre non vi sono fori in corrispondenza dei primi fori della adiacente terza cornice (50, 80) per il transito del flusso d'acqua del circuito idraulico (25, 26) relativo alla camera elettrolitica (13, 14), il quale flusso d'acqua à ̈ quindi contenuto all'interno della terza cornice (50, 80).
8. 8) Elettrodializzatore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che ciascuna camera di reazione (17, 17a, 17b, 17c, 17d, 18, 18a, 18b) comprende, tra due membrane iono-conduttrici prima (19) e seconda (20), una interposta cornice di diffusione (58, 66), la quale presenta da un lato prime aperture sagomate (59, 69), per l'ingresso di un flusso d'acqua, e sul lato opposto seconde aperture sagomate (60, 68) per l'uscita dello stesso flusso d'acqua dalla camera di reazione, dette aperture sagomate (59, 60, 68, 69) essendo definite in corrispondenza dei soprastanti fori (56, 57, 64, 65) delle adiacenti membrane iono-conduttive, alternati alle aperture sagomate (59, 60, 68, 69) essendo definiti, sulle cornici di diffusione (58, 66), fori di transito (61, 62, 70, 71) atti a consentire il passaggio verso le camere di reazione sottostanti dei flussi d'acqua.
9. 9) Elettrodializzatore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che all'interno di ciascuna cornice di diffusione (58, 66) Ã ̈ posta una rete biplanare (63, 67) generatrice di turbolenza, atta a favorire il rimescolamento del flusso d'acqua.
10. 10) Elettrodializzatore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detta rete biplanare (63) Ã ̈ dotata di due strati di fili (63a, 63b), tra loro sostanzialmente ortogonali, che presentano sezione cuneiforme.
11. 11) Elettrodializzatore secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che dette aperture sagomate (59, 60, 68, 69) sono definite ciascuna da una appendice centrale a ventaglio (72) definente con vicine porzioni semidiscoidali (73) della stessa cornice dei canali curvi (74) da cui passano i flussi d'acqua (22, 24).