BR112012005959B1

BR112012005959B1 - Dispositivo para purificação de água por oxidação anódica e processo de purificação de água.

Info

Publication number: BR112012005959B1
Application number: BR112012005959-9A
Authority: BR
Inventors: Martin Alexander Goldmaier
Original assignee: Autarcon Gmbh
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2019-04-30
Also published as: WO2011032527A1; US20120175271A1; CA2774111A1; US9701550B2; AU2009352613B2; DE112009005258A5; CN102630217B; BR112012005959A2; EP2477951A1; CN102630217A; AU2009352613A1; EP2477951B1; ZA201201897B; CA2774111C

Abstract

dispositivo para purificação de água por oxidação anódica. a presente invenção se refere a um dispositivo para a purificação de água, compreendendo os seguintes componentes: (a) um tanque de armazenamento (10) para retenção da água purificada; (b) um tubo de alimentação (15), levando da água a ser purificada até o tanque de armazenamento (10); (c) onde um reator (4) para reação anódica da água é disposto dentro do tubo de alimentação (15), e (d) o tanque de armazenamento (10) compreendendo um sensor redox (5) para medir o potencial redox, e (e) o suprimento de água do tubo de alimentação (15) para dentro do tanque de armazenamento (10) que é realizado de forma descontínua.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO PARA PURIFICAÇÃO DE ÁGUA POR OXIDAÇÃO ANÓDICA E PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DE ÁGUA.

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para purificação de água por oxidação anódica.

Estado da Técnica [002] A oxidação anódica é realizada por o que é comumente conhecido como célula eletrolítica, que é consubstanciada como um conjunto de eletrodos de placa. Tal célula eletrolítica é comercialmente disponível, por exemplo, a partir da companhia G.E.R.U.S. A produção de cloro livre a partir de NaCl dissolvido em água é realizada por tal reator de oxidação anódica na forma de uma célula eletrolítica, no processo do qual ácido hipoclorídrico é formado que desinfeta a água. Até agora, a tecnologia é conhecida e não precisa ser explicada em maiores detalhes nesse ponto.

[003] Adicionalmente, é conhecido o que é referido como sensor redox. Por meio de um sensor redox o potencial redox é determinado, que é uma voltagem, com base na qual é possível se realizar declarações sobre a qualidade da água com relação à sua contaminação bacteriana dependendo da quantidade da voltagem medida. Não é possível, no entanto, se realizar uma declaração direta sobre o teor de cloro na água dependendo da voltagem medida, visto que a voltagem também é influenciada por ambos o valor de pH e a temperatura da água. No entanto, é possível se realizar considerações sobre quando uma determinada voltagem mostra uma qualidade boa ou ruim da água com base na informação encontrada nas tabelas. Isso significa que o potencial redox permite uma declaração sobre o potencial de desinfecção da água. O dito potencial redox é um sinal muito fraco e, dessa forma, apresenta tendências à interferência.

Petição 870180142865, de 22/10/2018, pág. 6/20

2/8 [004] Como já explicado, a purificação da água por oxidação anódica já é conhecida. Nesse contexto, um dispositivo para purificação de água compreendendo dois circuitos de água é conhecido. Em um dos circuitos de água, a cloração da água por oxidação anódica ocorre, onde em outro circuito de água, que é essencialmente separado do primeiro, a água clorada é canalizada em um tanque de armazenamento. Consequentemente, o sensor redox não é conectado ao reator para oxidação anódica por quaisquer meios. A quantidade de material de tubo necessário para um dispositivo de acordo com o estado da técnica é considerável. Dispositivos para a purificação de água são necessários, particularmente em países em desenvolvimento, portanto, é sempre pretendido se fabricar tais dispositivos para purificação de água o mais barato possível e, adicionalmente, se consubstanciar os mesmos da forma mais robusta possível. Devido ao fato de o estado da técnica fornecer dois circuitos de água, o dispositivo, por um lado, apresenta uma tendência maior à interferência, e, por outro lado, é mais caro. A tarefa subjacente à presente invenção é, portanto, fornecer um dispositivo para a purificação de água por oxidação anódica, que possa ser fabricado a um custo consideravelmente mais baixo e de forma mais simples do que no estado da técnica consubstanciandose o dispositivo com um único circuito de água. Isso significa que o dispositivo deve trabalhar com um único circuito de água, que compreende ambos o reator para reação anódica além do sensor redox. Descrição da Invenção [005] Em uma modalidade a invenção se refere a um dispositivo para purificação de água, compreendendo os seguintes componentes:

(a) um tanque de água (10) para retenção de água purificada;

(b) um tubo de alimentação (15), levando da água a ser purificada para o tanque de armazenamento (10);

Petição 870180142865, de 22/10/2018, pág. 7/20

3/8 (c) onde um reator (4) para oxidação anódica da água é disposto dentro do tubo de alimentação (15), e (d) o tanque de armazenamento (10) compreende um sensor redox (5) para medir o potencial redox, e (e) suprimento de água do tubo de alimentação (15) no tanque de armazenamento (10) é realizado de forma descontínua.

[006] Um dispositivo desse tipo descrito acima, que funciona com um único circuito de água, mas que ainda é capaz de fornecer água potável purificada em uma qualidade e quantidade suficientes, é caracterizado pelas características de acordo com a reivindicação 1. Nesse processo, um tanque de armazenamento para água purificada é fornecido possuindo um tubo de alimentação que leva da água a ser purificada para dentro do tanque de armazenamento, onde um reator para a reação anódica da água é disposto dentro do tubo de alimentação. Um sensor redox é disposto dentro do tanque de armazenamento propriamente dito, que pode ser comprado, por exemplo, a partir da companhia Jumo. Por meio do dito sensor redox o potencial redox é medido e é um valor indicando a qualidade da água.

[007] Como já descrito, o potencial redox é um sinal muito fraco e, portanto, apresenta tendência à interferência. À medida que o sensor redox é eletricamente conectado ao reator tanto por meio do tubo de alimentação quanto da água entrando no tanque de armazenamento, a voltagem aplicada ao reator falsifica o sinal de medição do sensor redox de modo que não seja adequado para funcionar como um valor com relação a uma declaração sobre a qualidade da água. Até agora, de acordo com a invenção, é fornecido que o suprimento de água do tubo de alimentação para dentro do tanque de armazenamento seja consubstanciado em uma forma descontínua de modo que nenhuma conexão elétrica exista entre o sensor redox por um lado, que é situado dentro do tanque de armazenamento, e o reator realizando a oxida

Petição 870180142865, de 22/10/2018, pág. 8/20

4/8 ção anódica, por outro lado, o que significa que nenhuma conexão elétrica existe entre o circuito de controle e o circuito de carga. O circuito de controle compreende os sensores, em particular, o sensor redox; o circuito de carga compreende o reator de oxidação.

[008] A fim de suprir água de forma descontínua para dentro do tanque de armazenamento, em particular, uma disposição é fornecida, que pode, por exemplo, ser consubstanciada como um tubo, onde o tubo compreende um número de aberturas através das quais a água é descarregada para dentro do tanque de armazenamento na forma de um jato de água descontínuo ou na forma de gotas. Nesse contexto, é concebível também que a disposição seja consubstanciada como um disco interrompendo o jato de água ou como uma extensão que gira abaixo do jato de água em uma velocidade respectiva.

[009] De acordo com outra característica da invenção, o dispositivo compreende um controle, onde a voltagem aplicada ao reator é controlada pelo dito controle dependendo da magnitude do potencial redox. Mais precisamente, o dito controle é conectado a uma bomba dentro do tubo de alimentação. Isso significa que a voltagem aplicada ao reator é controlada com relação à quantidade de água que é suprida através da bomba, dependendo do potencial redox medido, a condutância da água, e a contaminação bacteriana. Pelo menos um sensor de nível é disposto dentro do tanque de armazenamento a fim de impedir que o tanque de armazenamento tenha um fluxo excedente ou uma quantidade particular de água seja armazenada e impedida de cair abaixo de um determinado valor.

[0010] Adicionalmente, o tubo de alimentação compreende um medidor de fluxo que também é conectado ao controle.

[0011] As figuras abaixo descrevem a invenção em maiores detalhes.

[0012] A figura 1 ilustra uma ilustração do dispositivo para purifica

Petição 870180142865, de 22/10/2018, pág. 9/20

5/8 ção de água; A figura 1a ilustra a disposição para a geração de um jato de água descontínuo;

[0013] A figura 1b ilustra de forma esquemática uma extensão rotativa para interrupção do jato de água;

[0014] A figura 2 ilustra o controle.

[0015] A invenção se refere a um dispositivo para purificação de água, onde tal dispositivo deve, particularmente, ser aplicado em países em desenvolvimento. Pode ser utilizado como um equipamento transportável para purificação de água potável. O dispositivo é fornecido com um suprimento de energia, preferivelmente, um gerador fotovoltaico (1), que supre ambas a bomba (3) e o reator de oxidação anódica (4) com corrente elétrica por meio de um controle (2). Um conversor AC/DC (6) é disposto entre o reator de oxidação anódica e o controle. O sensor redox (5) é conectado ao controle (2) por meio de uma linha de medição (7). Os dois sensores de nível (11) e (12) dispostos dentro do tanque de armazenamento (10) são conectados ao controle pelas linhas de medição adicionais (13), onde o controle é conectado à bomba por uma linha (14).

[0016] O tubo de alimentação marcado (15), dentro do qual também o medidor de fluxo (16) é disposto, constitui a conexão entre a bomba (3), o reator de oxidação anódica (4), o medidor de fluxo (16) e o tanque de armazenamento (10). Como já explicado, o sensor redox (5) é disposto dentro do tanque de armazenamento (10), medindo o potencial redox como uma voltagem. O valor medido propriamente dito, isso é, o potencial redox, é muito fraco de modo que as interferências levem diretamente a uma falsificação do valor medido de modo que o dito valor não seja adequado para o fornecimento de uma declaração com relação à qualidade da água. Nesse contexto é fornecido que o tubo de alimentação (15) compreende uma disposição (20) para o suprimento de água descontínuo em sua extremidade acima do tan

Petição 870180142865, de 22/10/2018, pág. 10/20

6/8 que de armazenamento (10). Tal dispositivo para suprimento de água descontínuo pode ser consubstanciado de acordo com a figura 1a como uma seção de tubo ou como um cilindro, compreendendo várias aberturas (21) a fim de permitir a descarga de água para dentro do tanque de armazenamento (10) na forma de gotículas ou, pelo menos, em uma forma descontínua. De acordo com a figura 1b, uma extensão rotativa (25) abaixo de uma saída de água é fornecida, que interrompe de forma contínua o jato de água. Se um jato contínuo de água for capaz de entrar no tanque de armazenamento (10) a partir do tubo de alimentação (15), uma conexão elétrica entre o sensor redox dentro do tanque de armazenamento e o reator de oxidação anódica existe através do jato de água. Isso significa que as interferências causadas dentro do reator de oxidação pela voltagem e a corrente elétrica é transferida pela água para o sensor redox dentro do tanque de armazenamento. Por meio de desenfeixamento do jato de água em jatos parciais, ou por uma interrupção de curto prazo contínua, não existe conexão direta entre o sensor redox, por um lado, e o reator de oxidação por outro. Quaisquer interferências no sensor redox podem, portanto, ser completamente eliminadas, que, em particular não necessita de qualquer custo adicional com relação a um uso possível de circuitos particulares que devem impedir tais interferências.

[0017] O controle ilustrado na figura 2 age como se segue:

[0018] Se a radiação solar direcionada no gerador fotovoltaico for grande o suficiente, e se houver água suficiente para fins de purificação disponível, e se o tanque de armazenamento (10) não estiver cheio, o controle ligará ambos o conversor DC/DC (6) e a bomba. Dependendo do fluxo de água, um valor alvo de corrente (Isoii) é indicado pelo reator de oxidação anódica. Dessa forma, o controle gera um sinal PWM respectivo, em consequência do qual uma voltagem gerada pelo conversor DC/DC é aplicada às polacas do reator de oxidação

Petição 870180142865, de 22/10/2018, pág. 11/20

7/8 anódica e uma corrente dependendo da condutância da água list aparece. Devido à corrente dentro do reator de oxidação anódica, o cloro livre é formado, que reage com as substâncias presentes na água (bactéria, poeira, etc.) e que é medido por meio do potencial redox. A dita corrente é comparada com o valor alvo redox especificado e amplifica ou reduz o valor alvo de corrente especificado (Iset). Por meio de um sensor de corrente a corrente (Iactual) é constantemente comparada com o valor alvo de corrente (Iset) e adaptada, se necessário. O controle interpreta o efeito da bactéria no sistema como interferência. Nenhum dado medido direto existe em sua influência; no entanto, seu valor é refletido no potencial redox. Se o número de colônias de bactérias for grande, uma quantidade maior de substâncias de oxidação é necessária, ou, respectivamente, utilizada, o que resulta em uma redução da voltagem redox. Uma entrada efetiva de bactéria pode ser considerada com uma constante de tempo de várias horas. Portanto, o potencial redox é a variável de controle verdadeiro do sistema.

[0019] Em uma segunda modalidade a invenção se refere a um processo para a purificação de águam, onde a água a ser purificada é suprida de forma descontínua por um tubo de alimentação, onde a água é submetida à oxidação anódica por meio de um reator disposto dentro do dito tubo de alimentação, subsequentemente a água é levada para dentro de um tanque de armazenamento, onde o potencial redox como um padrão para a qualidade de água é determinado por meio de um sensor redox disposto dentro do dito tanque de armazenamento.

[0020] A oxidação anódica é realizada por meio de uma célula eletrolítica, enquanto os componentes elétricos são operados por meio de um gerador fotovoltaico. O circuito de controle (sensor redox) é separado eletricamente do circuito de carga (reator de oxidação). A voltagem aplicada ao reator é controlada dependendo do potencial redox.

Petição 870180142865, de 22/10/2018, pág. 12/20

8/8

Pelo menos um sensor de nível impede que a água no tanque de armazenamento exceda ou caia abaixo de uma quantidade especificada. A purificação é realizada utilizando-se um único circuito de água.

Claims

1/2

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para purificação de água, caracterizado por compreender os seguintes componentes:

(a) um tanque de armazenamento (10) para retenção de água purificada;

(c) onde um reator (4) para oxidação anódica da água é disposto dentro do tubo de alimentação (15); e (d) o tanque de armazenamento (10) compreende um sensor redox (5) para medir o potencial redox; e (e) o suprimento de água do tubo de alimentação (15) para dentro do tanque de armazenamento (10) é realizado de forma descontínua.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tubo de alimentação (15) compreender uma disposição (20) para o suprimento descontínuo de água para dentro do tanque de armazenamento (10) na descarga para fins de suprimento descontínuo de água para dentro do tanque de armazenamento (10).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a disposição (20) ser consubstanciada como um tubo compreendendo uma multiplicidade de aberturas (21).

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a disposição (20) ser consubstanciada como uma extensão (25) interrompendo o jato de água.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo compreender um controle (2), onde por meio do controle (2) a voltagem aplicada ao reator (4) dependendo da magnitude do potencial redox, da condutividade, do fluxo de água aplicado e do grau de contaminação bacteriana é controlada.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o controle ser conectado a uma bomba (3) que é disposta dentro do tubo de alimentação (15).

Petição 870190010553, de 31/01/2019, pág. 4/9

2/2

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o controle ser conectado a pelo menos um sensor de nível (11, 12) dentro do tanque de armazenamento (10).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tubo de alimentação (15) compreende um medidor de fluxo (16), que é conectado ao controle.

9. Processo de purificação de água através do dispositivo definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a água a ser purificada é suprida de forma descontínua por um tubo de alimentação, no qual a água é submetida à oxidação anódica por meio de um reator disposto dentro do dito tubo de alimentação, subsequentemente a água é levada para dentro de um tanque de armazenamento, onde o potencial redox como um padrão para a qualidade de água é determinado por meio de um sensor redox disposto dentro do dito tanque de armazenamento.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a oxidação anódica é realizada por meio de uma célula eletrolítica.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de os componentes elétricos são operados por meio de um gerador fotovoltaico.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o circuito de controle (sensor redox) é separado eletricamente do circuito local (reator de oxidação).

13. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a voltagem aplicada ao reator é controlada dependendo do potencial redox.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de pelo menos um sensor de nível impede que a água no tanque de armazenamento exceda ou caia abaixo de uma quantidade especificada.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de essa purificação é realizada utilizando-se um único circuito de água.