BR112020018501A2 - Método e aparelho para purificação e remineralização de água - Google Patents

Abstract

método e aparelho para purificação e remineralização de água. um método e aparelho para purificação de água e remineralização são divulgados. o aparelho compreende uma pluralidade de módulos termoelétricos termicamente acoplados, bem como meios para aumentar as transferências de massa e energia. o método fornece um processo de purificação de água com alta eficiência energética. os aparelhos e métodos da presente invenção podem ser usados para obter água purificada e/ou remineralizada a taxas adequadas para consumo doméstico de água.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “MÉTODO E APARELHO PARA PURIFICAÇÃO E REMINERALIZAÇÃO DE ÁGUA” Campo Técnico da Invenção

[001] A presente invenção se refere ao campo da purificação e remineralização de água. Em particular, a presente invenção está relacionada a um método e aparelho para purificação e remineralização de água compreendendo células termoelétricas.

Fundamentos

[002] O consumo de água engarrafada aumentou a taxas muito maiores do que a população mundial, com algumas fontes estimando e prevendo uma taxa composta de crescimento anual de 8,5% entre os anos de 2005 e 2020. Em 2016, 300.000 milhões de litros de água engarrafada foram vendidos a um preço médio de venda de 0,7 dólares americanos por litro.

Nesse mesmo ano, o volume vendido de água engarrafada superou pela primeira vez o de refrigerante com gás nos Estados Unidos. Essencialmente, toda a água engarrafada está contida em garrafas PET descartáveis. Apenas uma pequena fração dessas garrafas PET é reciclada e, mesmo quando reciclada, o PET reciclado acaba sendo descartado.

[003] O uso generalizado de garrafas PET está associado a micropartículas de plástico nos oceanos. A água engarrafada é frequentemente escolhida pelos consumidores principalmente devido à sua segurança e sabor e odor desejáveis. Embora a água da torneira distribuída na maioria dos países desenvolvidos satisfaça os requisitos de segurança biológica, ela pode conter contaminantes questionáveis, tais como vários produtos químicos, bem como odores desagradáveis que lembram cloro, compostos de cloramina ou seus derivados.

Nos países em desenvolvimento, a água disponível da torneira, rio ou poço pode nem mesmo ser biologicamente segura.

[004] Métodos e aparelhos para purificação e/ou remineralização de água foram descritos na literatura de patentes.

[005] O documento US 3.393.130 descreve um aparelho para destilar água salina empregando bombas de calor termoelétricas. As referidas bombas de calor termoelétricas são configuradas de forma concêntrica, de forma que o fluxo de calor em suas extremidades não pode ser reciclado. Este aparelho é difícil de ser fabricado em escala industrial.

[006] O documento DE 10 2009 010 672 descreve um arranjo de evaporadores de reservatório acoplados a condensadores por meio de elementos termoelétricos. O referido arranjo é vertical, o que significa que os condensadores são colocados acima dos evaporadores. Este arranjo requer que o fluido de condensação seja capturado por uma bandeja, o que pode interromper o fluxo ascendente de vapores e, além disso, introduzir separação desfavorável entre os elementos de evaporação e condensação. O fluxo de calor convectivo livre dentro dos evaporadores do reservatório tende a ser lento, o que significa que um grande gradiente de temperatura é necessário, resultando em baixa eficiência da bomba de calor.

Além disso, a referida disposição vertical torna impossível fechar eficientemente o circuito térmico, isto é, trocando calor entre a superfície final quente e a superfície final fria.

[007] O documento US 6.893.540 descreve uma unidade de destilação que compreende um refrigerador termoelétrico.

Esta invenção requer que a água seja fervida e depois condensada. No entanto, sabe-se que os resfriadores termoelétricos são severamente ineficientes quando a diferença de temperatura entre as duas extremidades é superior a aproximadamente 30°C. Os objetos descritos neste documento podem ser considerados ineficientes em energia.

[008] O documento US 4.584.061 descreve um dispositivo de dessalinização a vácuo, em que água salgada é fervida e condensada sob vácuo, com um condensador acima da câmara de evaporação. Os objetos divulgados nos documentos compartilham muitas das desvantagens discutidas anteriormente para o documento DE 10 2009 010 672.

[009] O documento WO 2018/141883 descreve um aparelho para destilar água compreendendo seções discretas de evaporação e condensação de reservatório dispostas verticalmente, onde apenas o calor latente é parcialmente recuperado. Em virtude da referida disposição vertical, o vapor produzido é obrigado a fluir para baixo, o que é fisicamente desfavorável. Além disso, o aparelho descrito efetua a evaporação a quase 100°C, induzindo a formação de incrustações carbonosas. O aparelho inclui um ciclo de refrigeração e deve ser fundido ou usinado a partir de blocos sólidos de metal, o que o torna impraticável para aplicações comerciais de alta escala.

[0010] O documento US 3.212.999 descreve um aparelho que compreende câmaras discretas de ebulição e condensação, separadas por elementos termoeletricamente ativos. O vapor de água deve fluir para cima e depois para baixo na câmara de condensação para produzir o efeito desejado. Conforme divulgado, o aparelho é essencialmente impossível de desmontar e o fluxo de vapor é severamente restringido.

[0011] O documento WO 1999/067004 descreve um aparelho e um método para purificar e resfriar um líquido compreendendo duas câmaras discretas de evaporação e condensação em contato com um mesmo elemento termoeletricamente ativo. Embora seja reivindicado que o aparelho é modular, deve ser entendido que sua modularidade pode ser alcançada colocando vários desses aparelhos juntos.

[0012] O documento WO 2001/045816 descreve um aparelho para destilar água por inserção de água fervente de reservatório a uma temperatura entre 97 e 100°C, acoplando ebulição e condensação no mesmo elemento termoeletricamente ativo. Espera-se que o vapor d'água flua dentro de uma intrincada construção envolvendo várias curvas fechadas, indo para cima e para baixo, o que é considerado desfavorável para todas as aplicações práticas.

[0013] US 2014/0305789 descreve um aparelho para separar componentes de uma mistura líquida por meio de vaporização/condensação de intervalo de difusão. Embora o aparelho descrito apresente uma disposição em série, nenhum elemento ativo é utilizado para recuperar o calor latente envolvido, nem é o aparelho modular ou habilitado para sua fácil desmontagem e manutenção.

[0014] Existe, portanto, a necessidade do fornecimento de métodos e aparelhos para purificação e/ou remineralização de água que abordem as desvantagens da técnica anterior, em particular aquelas relacionadas à eficiência do processo e facilidade de manutenção.

Sumario da invenção

[0015] Os objetivos da presente invenção são o fornecimento de métodos e aparelhos simples, eficientes em termos de energia, de facilidade de manutenção e baratos para obter água de alta qualidade diretamente no ou próximo ao ponto de uso, a partir de uma alimentação de água bruta a ser purificada.

[0016] Os referidos objetivos são alcançados através da incorporação de elementos para fenômenos de transferência de massa e energia aprimorados dentro de uma série de células termoelétricas termicamente acopladas, como aqui divulgado.

Surpreendentemente, a incorporação dos referidos elementos permite uma purificação e/ou remineralização com alta eficiência energética geral da água bruta a temperaturas anormalmente baixas, isto é, mais baixas do que o ponto de ebulição da água à pressão prevalecente, resultando em várias características vantajosas. Além disso, a construção física divulgada resulta em uma fácil higienização das partes internas, o que não foi abordado, divulgado nem resolvido na técnica anterior. As características vantajosas incomuns e não discutidas anteriormente incluem, mas não estão limitadas a (a) a natureza modular do aparelho, que favorece sua construção industrial, embalagem, transporte e aumento de escala, (b) a natureza desmontável do aparelho, que permite que as partes internas sejam lavadas à mão por um usuário final ou em uma máquina de lavar louça, (c) a fácil adição de novos ou a remoção de módulos defeituosos a fim de aumentar, diminuir ou reparar um aparelho de trabalho, (d) a rugosidade adicionada das superfícies compreendendo película descendente ou elementos de evaporação úmida, de modo que a taxa de umedecimento mínima seja reduzida a taxas de fluxo praticamente úteis.

[0017] Ao usar os métodos e aparelhos da presente invenção, a necessidade de abastecimento, transporte, armazenamento, distribuição, uso de garrafas de plástico e venda de água potável pode ser substancialmente minimizada ou eliminada.

[0018] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um aparelho para purificação e/ou remineralização de água compreendendo uma pluralidade de módulos termoelétricos em um arranjo horizontal, cada um dos referidos módulos compreendendo um lado quente e um lado frio, em que pelo menos uma primeira superfície quente é termicamente acoplada ao referido lado quente e pelo menos uma primeira superfície fria é termicamente acoplada ao referido lado frio, a referida superfície quente compreendendo meios para contactar um líquido com a referida primeira superfície quente, os referidos meios sendo selecionados a partir de um elemento de película descendente ou um elemento de evaporação úmido poroso, fibroso, com frita, sinterizado, padronizado, aletado ou esculpido.

[0019] Em uma modalidade preferida do aparelho da presente invenção, a separação entre a referida superfície quente e a referida superfície fria está entre 1 e 40 mm.

[0020] Em uma outra modalidade preferida do aparelho da presente invenção, a separação entre a referida superfície quente e a referida superfície fria está entre 5 e 15 mm.

[0021] Em ainda outra modalidade preferida do aparelho da presente invenção, a temperatura da referida superfície quente, dependendo da posição do módulo termoelétrico dentro da sequência, está na faixa de aproximadamente 30 a 100°C, de preferência entre 40 a 70°C, e de forma semelhante, a temperatura da referida superfície fria, dependendo da posição do módulo termoelétrico dentro da sequência, está na faixa de aproximadamente 10 a 90°C, de preferência de 20 a 50°C.

[0022] Em ainda outra modalidade preferida do aparelho da presente invenção, o referido aparelho compreende ainda um elemento desinfetante selecionado do grupo que consiste em uma lâmpada UV, um gerador de hipoclorito, um gerador de oxidantes mistos e um gerador de ozônio.

[0023] Em uma outra modalidade preferida do aparelho da presente invenção, pelo menos uma das superfícies quente ou fria é feita a partir de um material metálico ou de um material polimérico termoplástico.

[0024] Em ainda outra modalidade preferida do aparelho da presente invenção, o referido material metálico é selecionado a partir do grupo que consiste em aço inoxidável de vários graus, titânio, cobre, alumínio, latão e bronze.

A superfície correspondente pode ser tornada áspera de modo que a taxa mínima de umedecimento do filme descendente seja reduzida.

[0025] Em uma modalidade preferida do aparelho da presente invenção, cada um dos referidos módulos termoelétricos compreende uma meia-célula de evaporação e uma meia-célula de condensação em lados opostos, e uma célula de destilação é configurada pela montagem de duas meias- células compreendidas em dois módulos termoelétricos contíguos, cada um dos referidos módulos termoelétricos compreendendo meios de vedação de modo que a umidade, jatos de água ou borrifos não possam entrar. O meio de vedação pode compreender adesivos ou selos mecânicos.

[0026] Em ainda outra modalidade preferida do aparelho da presente invenção, o referido material é polipropileno ou polietileno ou misturas dos mesmos.

[0027] Em outra modalidade preferida do aparelho da presente invenção, o referido material compreende ainda partículas à base de cobre, grafite ou níquel.

[0028] É outro objetivo da presente invenção fornecer um método para purificação de água, compreendendo as etapas de: alimentar uma alimentação de água bruta para um aparelho para purificação e/ou remineralização de água de acordo com a presente invenção, contactar pelo menos uma porção da referida inserção de alimentação de água bruta com pelo menos uma superfície quente,

evaporar pelo menos uma parte da referida porção da referida inserção de alimentação de água bruta para obter uma corrente de vapor, transportar a referida corrente de vapor para pelo menos uma superfície fria, e condensar a referida corrente de vapor na referida superfície fria.

[0029] Em uma outra modalidade preferida do método da presente invenção, a etapa de evaporação é realizada a uma temperatura na faixa de aproximadamente 30 a 100°C.

[0030] Em ainda outra modalidade preferida do método da presente invenção, a etapa de condensação é realizada a uma temperatura na faixa de aproximadamente 10 a 90°C.

[0031] Em outra modalidade preferida do método da presente invenção, a etapa de condensação é realizada a uma temperatura na faixa de aproximadamente 20 a 50°C.

[0032] Em ainda outra modalidade preferida do método da presente invenção, o método compreende ainda a etapa de remineralização da referida corrente de vapor condensado.

[0033] Em outra modalidade preferida do método da presente invenção, a etapa de remineralização é realizada em um recipiente externo ao referido aparelho.

Breve Descrição dos Desenhos

[0034] A Figura 1 é uma vista lateral de uma modalidade preferida do aparelho da presente invenção compreendendo um elemento de evaporação úmida.

[0035] A Figura 2 é uma vista lateral de uma modalidade preferida do aparelho da presente invenção compreendendo um elemento de evaporação de película descendente.

[0036] A Figura 3 é uma vista superior de uma modalidade preferida de um aparelho regular de 6 células da presente invenção.

[0037] A Figura 4 é uma vista de cima de uma modalidade geral de um aparelho termicamente fechado irregular da presente invenção.

[0038] A Figura 5 é um fluxograma representativo do método de purificação/remineralização da presente invenção.

Descrição Detalhada

[0039] A presente invenção será descrita em detalhes abaixo, com referência às figuras e exemplos, que são incluídos apenas com o propósito de ilustrar a invenção e não devem ser interpretados como limitantes da mesma.

[0040] O termo "aproximadamente", conforme usado neste documento, quando se refere a um valor mensurável, significa que compreende variações de ± 10% da quantidade especificada.

[0041] Conforme usado neste documento, os termos "compreende", "tem" e "inclui" e suas conjugações significam "incluindo, mas não se limitando a".

[0042] Conforme usado neste documento, o termo "purificação" se refere à remoção de impurezas, minerais e/ou eletrólitos de uma alimentação de água bruta. Os produtos obtidos com tais processos são comumente conhecidos como "água purificada", "água desmineralizada", "água destilada", que são usados indistintamente aqui.

[0043] O termo "água bruta", tal como aqui utilizado, se refere em geral a líquidos contendo água não potável, contendo impurezas ou, pelo menos, questionáveis, tais como por exemplo água do mar, água salobra, água subterrânea, água da torneira, urina ou água da chuva. O termo "impurezas" se refere a vários sais orgânicos ou inorgânicos, gases dissolvidos, matéria particulada ou substâncias mais ou menos voláteis do que a água, tal como por exemplo 1,2- dicloroetano, N-nitrosodimetilamina ou derivados dos mesmos.

[0044] Conforme usado neste documento, o termo "remineralização" se refere à adição de compostos a água previamente purificada. O termo deve ser interpretado de forma ampla, não necessariamente limitada estritamente aos minerais, mas sim à adição de qualquer composto que possa ser considerado razoável ou desejável na água. Por exemplo, sais de carbonatação, agentes aromatizantes, açúcar, agentes corantes também podem ser adicionados.

[0045] O termo "módulo termoelétrico", tal como aqui utilizado, se refere a um dispositivo que compreende elementos termoelétricos, tal como uma célula Peltier, que pode atuar como uma bomba de calor, em geral transferindo calor de um reservatório frio ou "lado frio" ou para um reservatório quente ou “lado quente”, e através da condensação e evaporação de um líquido, em particular água, no ar nas respectivas meias-células em lados opostos.

[0046] Conforme usado neste documento, o termo "célula" se refere a uma unidade de repetição que compreende pelo menos uma primeira superfície quente termicamente acoplada a um lado quente de um primeiro módulo termoelétrico e pelo menos uma primeira superfície fria termicamente acoplada a um lado frio de um segundo módulo termoelétrico.

[0047] Tal como aqui utilizado, o termo "termicamente acoplado" se refere a uma relação de componentes identificados da presente invenção, de modo que a energia térmica possa ser transferida de um elemento para outro componente, por exemplo, por condução térmica.

[0048] Conforme usado neste documento, o termo "arranjado horizontalmente" ou "arranjo horizontal" significa que todos os módulos termoelétricos ou células no aparelho estão dispostos substancialmente no mesmo plano horizontal, com seus lados quente e frio perpendiculares ao referido plano.

[0049] O termo "meio para entrar em contato com um líquido", conforme usado neste documento, se refere a elementos usados para conduzir um líquido em contato com uma determinada superfície, em particular com uma superfície quente sobre a qual um fenômeno de evaporação pode ocorrer.

Por exemplo, o referido contato pode ser na forma de uma película descendente de líquido em contato com uma superfície ao usar um "elemento de evaporação de película líquida", tal como um bocal ou conduíte posicionado de modo que o líquido caia sobre a superfície formando filme descendente, ou o referido contato pode ser conduzido por efeito capilar usando um "elemento de evaporação úmida", como será descrito neste documento. O termo "elementos de condensação", conforme usado neste documento, se refere a elementos usados para recuperar um fluxo de vapor condensado, tal como uma bandeja.

[0050] Tal como aqui utilizado, o termo "evaporação" significa a transição de pelo menos alguma quantidade de uma substância de uma fase líquida para uma fase gasosa, sem que a pressão de vapor da referida substância seja necessariamente maior ou igual à pressão prevalecente. Da mesma forma, o termo "condensação" significa a transição de pelo menos alguma quantidade de substância de uma fase gasosa para uma fase líquida, sem que a pressão de vapor da referida substância seja necessariamente menor ou igual à pressão prevalecente. Desta forma, os termos "evaporação" e "condensação" estão respectivamente relacionados aos termos "umidificação" e "desumidificação", comumente usados para sistemas que compreendem água e ar.

[0051] Os termos "vapor de água" ou "fluxo de vapor", conforme usados neste documento, se referem em geral à água na fase gasosa e, possivelmente, pelo menos outra substância ou substâncias gasosas, condensáveis ou não, tal como o ar.

Os termos não devem ser interpretados no sentido estrito de que se referem exclusivamente à água.

[0052] Na modalidade exemplar da presente invenção mostrada na Figura 1, o aparelho compreende uma sequência de um número Ntotal de células variando de 6 a 60 células termodinamicamente acopladas, de preferência de 10 a 20 células. Na Figura 1, as células N e N+1 são representadas, juntamente com uma porção das células N-1 e N+2, N sendo um numeral que varia de 2 a N total - 2. Cada célula tal como N compreende pelo menos uma superfície quente 101 adequada para trocar calor com o mesmo interior 105 da célula N, e pelo menos uma superfície fria 103 adequada para trocar calor com o mesmo interior 105 da célula N, a referida pelo menos primeira superfície quente 101 sendo termicamente acoplada a pelo menos o lado quente 102 de pelo menos um elemento termoelétrico adjacente 106 e a referida pelo menos uma primeira superfície fria 103 sendo termicamente acoplada a pelo menos o lado frio 104 de pelo menos um outro elemento termoelétrico adjacente 107.

[0053] Em tal modalidade, a sequência não pode ser termicamente fechada, o que significa que a superfície quente

101 da célula 1 pode ser termicamente isolada do exterior e ser aquecida por meio de um elemento de aquecimento diferente de um elemento termoelétrico, ou não ser aquecida e em vez disso, funcionam apenas como um elemento mecânico para suportar o elemento de evaporação 108 ou elemento de evaporação 201 na Figura 2, enquanto a água recirculante dentro do aparelho está a uma temperatura alta o suficiente para efetuar pelo menos parte da evaporação desejada dentro da referida célula 1. Da mesma forma, a superfície fria 103 da célula Ntotal pode ser resfriada por meio de um ventilador de resfriamento, aletas de resfriamento passivas, ou por contato da superfície externa com inserção de água bruta fria para efetuar pelo menos parte da condensação desejada dentro da referida célula N total.

[0054] A evaporação de água na referida superfície quente 101 gera uma corrente de vapor que é transportada através do interior 105 da célula em direção à referida primeira superfície fria 103. O referido vapor de água é condensado na referida primeira superfície fria 103.

[0055] Em tal arranjo, o calor liberado, ou seja, calor latente por condensação, na célula N-1 é absorvido pela célula N, e o calor liberado na célula N é absorvido pela célula N+1. Isso é ilustrado pelas setas horizontais que representam a transferência de calor convectiva e de condensação entre células adjacentes, bem como a transferência de calor condutiva dentro dos módulos termoelétricos. As setas verticais representam o trabalho elétrico consumido pelos elementos termoelétricos.

[0056] As referidas superfícies frias 103 e quentes 101 podem ser substancialmente planas e não são necessariamente paralelas entre si nem, em geral, necessariamente paralelas a qualquer outra das superfícies frias ou quentes na sequência. A separação entre as superfícies 103 fria e 101 quente de qualquer célula está entre 1 e 40 mm, de preferência entre 5 a 15 mm. A referida separação forma uma câmara fina cheia com um gás inerte substancialmente insolúvel na água de alimentação, de preferência ar, possivelmente incluindo ainda gases evacuados da água bruta.

[0057] O vapor de água é gerado nas superfícies quentes por vários mecanismos, principalmente pela evaporação da água na pele, devido à pressão do vapor da água estar acima da pressão parcial da água no interior da câmara, mas possivelmente em adição devido à ebulição do reservatório ou nucleação de bolhas de vapor na superfície de elementos ásperos.

[0058] O vapor de água gerado é transportado para baixo por gradiente através da referida câmara preenchida com um gás inerte, a partir de uma zona rica em umidade perto de uma superfície quente para uma zona sem umidade perto de uma superfície fria. Uma vez que o transporte do referido vapor de água ocorre naturalmente no gradiente, isto é, não pode ser assistido ou forçado, é vantajoso que a referida câmara seja tão fina quanto possível, de modo que o transporte seja melhorado. A taxa de transporte é, com uma boa aproximação, inversamente proporcional à referida espessura.

[0059] A configuração de sequência horizontal divulgada neste documento permite a construção vantajosa de câmaras finas. As superfícies quente 101 e fria 103 devem entrar em contato íntimo com os lados quente 102 e frio 104, respectivamente, de uma célula. O referido contato íntimo pode ser alcançado por (a) contato direto, (b) pressão com o auxílio de rebites, parafusos ou elementos elásticos, (c) a deformação elástica para fora de um invólucro que pressiona as superfícies durante o relaxamento, (d) a adição de uma graxa termicamente condutiva, adesivo, silicone ou grafite, (e) qualquer combinação de métodos (a) a (d).

[0060] É vantajoso que as superfícies de evaporação e condensação estejam voltadas uma para a outra e tão próximas quanto possível, a fim de aumentar a taxa de condensação.

Algumas disposições da técnica anterior são desvantajosas, na medida em que requerem que o ar úmido viaje para cima e depois para baixo a fim de condensar em uma superfície muito afastada da superfície de evaporação. Na ausência de um gradiente de pressão imposto, isso resulta em uma taxa de condensação muito baixa para fins práticos.

[0061] A largura e a altura das superfícies quentes e frias devem corresponder aproximadamente às dimensões dos lados quente e frio dos elementos termoelétricos empregados.

Quando elementos termoelétricos disponíveis comercialmente são usados, a largura normalmente varia entre 20 e 200 mm.

Segue-se que a largura das superfícies quentes e frias varia entre 20 e 250 mm, de preferência entre 20 e 80 mm. As alturas apresentam valores semelhantes.

[0062] É vantajoso que a espessura das superfícies quentes e frias seja tão fina quanto possível, de modo que o gradiente térmico seja o mais plano possível para qualquer fluxo térmico em unidades de potência por unidade de área de superfície. Quando a superfície tem uma baixa condutividade térmica, por exemplo, 1 W/mK ou inferior, a espessura está entre 0,1 e 2 mm, de preferência de 0,1 a 0,5 mm. Quando a superfície tem uma alta condutividade térmica, por exemplo, 50 W/mK, a espessura está entre 0,1 e 5 mm, de preferência de 1 a 3 mm.

[0063] As células compreendem ainda elementos de evaporação úmida porosos, fibrosos, fritos, sinterizados, padronizados, aletados ou esculpidos 108, acoplados a pelo menos uma primeira superfície quente 101 de modo que a alimentação de água bruta de entrada 109 possa pelo menos parcialmente aumentar por efeito capilar e úmida em pelo menos parcialmente o referido elemento, aumentando assim a área de contato entre a superfície quente 101 e a alimentação

109. Os referidos elementos de evaporação 108 podem ser feitos de (a) polímeros inertes, tais como politetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno (b), esponjas metálicas ou cerâmicas, porosas ou materiais porosos sinterizados, (c) polímeros gofrados ou metais, (d) superfícies padronizadas obtidas em moldagem por injeção, (e) fibras unidas termicamente, mecanicamente ou quimicamente. A referida célula pode compreender ainda válvulas de ventilação 110, um distribuidor de alimentação 111, meios 112 de coleta de condensado 114, vários termômetros 113, bem como outros elementos ou arranjos de detecção, incluindo sensores de umidade, manômetros, medidores de fluxo de calor e semelhantes. A sequência pode ainda compreender material ou materiais isolantes 115 pelo menos parcialmente circundando as paredes externas, de modo que uma eficiência térmica satisfatória seja obtida. Além disso, algumas partes podem ficar expostas à atmosfera ou em contato com dissipadores de calor, ativos ou passivos, para que seja obtido um correto equilíbrio de calor dentro de cada célula. Com efeito, cada bomba de calor está introduzindo mais calor do que absorve, a uma razão de (COP+1)/COP. Uma característica vantajosa da presente disposição é a possibilidade de este calor adicional ser facilmente controlado.

[0064] Uma vez que a alimentação de entrada 109 pode conter patógenos ou substâncias não voláteis dissolvidas ou não dissolvidas, tal como vários sais, matéria particulada ou carbonatos formadores de incrustações ou cátions alcalinos, pode ser vantajoso lavar a célula e, em particular, o elemento poroso, fibroso, fritado, sinterizado, padronizado, aletado ou de evaporação úmida esculpido 108, de modo que as referidas substâncias não voláteis não se acumulem durante a operação sustentada ou que, tendo-se acumulado, possam ser removidas satisfatoriamente ou pelo menos diagnosticadas. Para que a referida lavagem seja eficaz, a alimentação de entrada 109 pode ser introduzida de uma maneira controlada, inundando assim as referidas células e efetuando a referida lavagem.

A referida lavagem pode ser realizada periodicamente ou quando considerada necessária, por exemplo, seguindo estimativas de uso ou usando fluxo de calor ou sensores de condutividade. Em uma aplicação exemplar, o módulo termoelétrico 106 é operado repentinamente no sentido inverso, ou seja, é permitido gerar trabalho (por exemplo, trabalho elétrico) a partir do transporte de energia térmica.

Uma curva de decaimento característica de, por exemplo, voltagem e/ou corrente em função do tempo pode ser obtida.

A referida curva de decaimento característica pode ser correlacionada a várias situações de incrustação,

tipicamente o transporte de energia térmica sendo mais lento com o aumento da incrustação da célula. Em outra aplicação exemplar, o acúmulo de substâncias no elemento de evaporação úmida 108 é medido medindo a condutividade elétrica dos líquidos que umedecem o referido elemento 108. Normalmente, a condutividade é positivamente correlacionada com a incrustação ou pelo menos o acúmulo de substâncias condutoras, tais como sais.

[0065] Quando operando sob condições de pressão aproximadamente atmosférica, a evaporação pode ser efetuada a uma temperatura em uma faixa de aproximadamente 30 a 100°C, de preferência entre 40 e 70°C, de modo que a geração de depósitos carbonáceos seja minimizada, mantendo uma taxa de evaporação razoavelmente alta e deslocando pelo menos parte do ar dentro da célula, o que de outra forma reduziria a eficiência geral por meio da troca de calor sensível entre as superfícies quentes e frias.

[0066] A condensação pode ser efetuada a uma temperatura na faixa de aproximadamente 10 a 90°C, de preferência entre 20 e 50°C, a temperatura de condensação em uma superfície fria de uma célula sendo mais baixa do que a temperatura de evaporação de uma superfície quente da referida célula.

[0067] A diferença de temperatura entre quaisquer dois lados quente e frio de qualquer célula é de cerca de 1 a 40°C, de preferência de 10 a 20°C, de modo que a referida bomba de calor funcione com uma eficiência térmica razoavelmente boa ou alto coeficiente de desempenho (COP) de pelo menos acima de 1, e de preferência entre 2 e 7.

Dispositivos termoelétricos comercialmente disponíveis, como a série Thermonamic TEC1, podem atingir valores COP na faixa de 2 a 5 quando a diferença de temperatura entre os lados quente e frio está na faixa de 5 a 20°C e o calor absorvido no lado frio é de cerca de 5 a 50 W.

[0068] Para qualquer fluxo de calor finito (potência por unidade de área de superfície), haverá algum gradiente de temperatura dentro dos elementos de evaporação e condensação. Assim, a diferença de temperatura entre a evaporação e a condensação será, em geral, menor do que a diferença de temperatura entre os lados quente e frio das bombas de calor. A referida diferença de temperatura entre a evaporação e a condensação é de cerca de 0,1 a 20°C, de preferência de 0,5 a 10°C.

[0069] Outros valores podem ser obtidos usando diferentes dispositivos termoelétricos. Além disso, os avanços na tecnologia ou na fabricação certamente tornarão os módulos termelétricos mais eficientes e poderosos prontamente disponíveis.

[0070] Em outra modalidade, nenhuma superfície quente adicional 101 ou superfície fria 103 está acoplada à bomba de calor 106 ou 107. Em vez disso, qualquer referida bomba de calor é diretamente exposta a vapor e condensado em 105.

Neste caso, o aparelho pode ser fabricado mais facilmente.

[0071] Em outra modalidade exemplar mostrada na Figura 2, o aparelho compreende um elemento de evaporação de filme descendente 201 de modo que a alimentação de entrada 202 seja introduzida a partir do topo por meio de um distribuidor de líquido e deixe-se formar um filme descendente de água em cada superfície quente em que pelo menos uma fração do referido filme é evaporado. Uma bomba de recirculação pode ser usada para reciclar a fração não evaporada para a alimentação de entrada.

[0072] Em outra modalidade, um agente desinfetante é adicionado em pelo menos um ponto do sistema para desinfetar alguns de seus elementos. O referido agente desinfetante, tal como hipoclorito, pode ser gerado in situ, por exemplo, através da eletrólise de água rica em cloreto ou através da eletrólise da água bruta de alimentação, que pode conter quantidades úteis ou adicionadas de cloreto.

[0073] Em outra modalidade, um elemento de desinfecção, tal como uma lâmpada UV, um gerador de hipoclorito, um gerador de oxidantes mistos ou um gerador de ozônio, está incluído em pelo menos uma das células, de modo que possa ser usado para desinfetar alguns dos elementos.

[0074] Em outra modalidade, pelo menos uma primeira superfície quente ou pelo menos uma primeira superfície fria é feita de um material metálico ou um material polimérico termoplástico, tal como aço inoxidável de vários graus, titânio, cobre, alumínio, latão ou bronze, ou polipropileno, polietileno, opcionalmente incluindo intensificadores de condução de calor, tal como partículas à base de cobre, grafite ou níquel. Com a utilização do referido material polimérico, a corrosão é minimizada em relação aos elementos metálicos crus, compreendendo, por exemplo, alumínio ou cobre.

[0075] Em outra modalidade, a referida primeira superfície quente pode ter uma rugosidade superficial média (Ra) entre 1,2 e 50 micrômetros, de modo que a taxa de umedecimento mínima do filme descendente seja reduzida, permitindo uma taxa de fluxo de água em estado estacionário mais baixa dentro do aparelho. A taxa de umedecimento mínima é a taxa de fluxo (em unidades de massa por unidade de tempo e por unidade de comprimento perpendicular ao fluxo) que produz uma película descendente que cobre substancialmente a maior parte ou toda a superfície disponível sobre a qual está caindo. Surpreendentemente, a taxa de umedecimento mínima de uma película descendente mostra uma forte histerese no domínio da área de superfície coberta em função da taxa de fluxo, o que significa que uma taxa de fluxo mais alta pode ser inicialmente necessária para cobrir a maior parte ou toda a superfície do material metálico com um filme descendente, mas pode então ser abaixado com segurança até um certo valor mais baixo sem destruir substancialmente o filme formado. Devido ao referido fenômeno de histerese, o referido valor certo inferior pode ser de 1,5 a até 5 vezes menor do que a taxa de fluxo necessária para formar inicialmente o filme descendente.

[0076] Em outra modalidade, a referida rugosidade superficial média pode ser ainda limitada a entre 2 e 20 micrômetros e o referido valor certo mais baixo entre 2 e 3 vezes menor do que a taxa de umedecimento mínima inicial.

[0077] Em outra modalidade, pelo menos algumas partes do aparelho são moldadas por injeção em uma única peça, a referida peça contendo fendas onde os módulos termoelétricos podem ser introduzidos.

[0078] Em outra modalidade, pelo menos algumas partes do aparelho são destacáveis e seguras na máquina de lavar louça.

É único para a construção do aparelho da presente invenção que as células de destilação não são construídas ou fabricadas discretamente, em vez disso, elas se materializam apenas quando duas meias-células contíguas, uma meia-célula de evaporação e uma meia-célula de condensação, são montadas, estando completamente exposto quando desmontado.

Vantajosamente, um usuário final pode desmontar, lavar, limpar, higienizar, inspecionar, armazenar e substituir os elementos, se assim desejar. Como indicado anteriormente,

uma característica distintiva do aparelho divulgado é que ele compreende uma sequência de células de destilação N total que se materializam apenas quando duas meias-células contíguas, uma meia-célula de evaporação e uma meia-célula de condensação, que são fisicamente parte do mesmo módulo e cujas superfícies ativas estão respectivamente em lados opostos do módulo, são montados da maneira aqui descrita, expondo as referidas superfícies quando desmontadas e protegendo o elemento termoelétrico no seu interior. A montagem e desmontagem de quaisquer duas meias-células compreendidas em dois módulos termoelétricos individuais contíguos podem ser facilmente realizadas.

[0079] Em outra modalidade, a sequência é conectada a pelo menos um compressor, bomba de vácuo, ejetor, superfície de condensação a frio, cilindro e pistão ou meios semelhantes.

Isso permite que a pressão interna seja ajustada em valores pré-determinados, em particular diferentes dos atmosféricos.

[0080] Em outra modalidade, a sequência compreende ainda termômetros fixados a pelo menos algumas das superfícies quentes ou frias. Os referidos termômetros retransmitem suas leituras de temperatura para uma unidade de processamento que controla a operação estável da sequência principalmente controlando a energia fornecida a cada elemento termoelétrico. Em uma malha de controle simples, se a temperatura de uma superfície quente estiver diminuindo, a energia fornecida ao seu elemento termoelétrico correspondente pode ser aumentada. Deve-se levar em consideração que, ao aumentar a potência fornecida, a temperatura em sua superfície fria pode diminuir simultaneamente. Alternativamente, se a temperatura de uma superfície fria estiver aumentando, a energia fornecida ao seu elemento termoelétrico correspondente pode ser aumentada. Assim, a unidade de processamento deve modelar a sequência completa para controlar com sucesso a operação da sequência. A referida unidade de processamento pode ainda controlar os níveis de líquido controlando bombas ou válvulas, espessura de películas caindo controlando bombas ou válvulas ou pressões controlando ventilações.

[0081] Em outra modalidade exemplar mostrada na Figura 3, a sequência de células termicamente acopladas é disposta de modo que a sequência seja termicamente fechada, descrevendo um caminho contínuo, ou seja, qualquer célula dada é capaz de trocar calor com pelo menos duas outras células, o que significa que não há extremidades frias ou quentes, que pode acontecer, por exemplo, se a sequência for uma linha reta de células. Um exemplo de tal arranjo que não contém extremidades frias ou quentes pode ser um na forma de um anel ou bolo, em que cada fatia aproximadamente triangular contém pelo menos uma célula. Para fins de simplicidade, a modalidade exemplar na Figura 3 mostra 6 células. Menos ou mais de 6 células podem estar contidas em outras dessas disposições. Cada uma das referidas fatias aproximadamente triangulares deve ser tal que a câmara formada entre as superfícies quentes e frias seja fina, como discutido anteriormente. Para que a transferência de massa através da câmara 302 seja homogênea, as superfícies onde a evaporação e a condensação ocorrem podem ser paralelas entre si. Ambas as características podem ser alcançadas empregando um pequeno ângulo θ. Alternativamente ou simultaneamente, os elementos de evaporação úmida 301 e os elementos de condensação 303 podem ter a forma de um contra-triângulo de modo a contrariar a forma angular dada por fatias triangulares. Assim, a câmara fina ou espaço 302 entre as superfícies quentes e frias é paralela, embora os lados quente e frio não sejam. Quando elementos termoelétricos comercialmente disponíveis são empregados, dependendo da distância ao centro da torta, o ângulo θ de uma fatia triangular pode atingir aproximadamente entre 1° e 30°, de preferência entre 6° e 15°. Uma torta completa cobre todo o arco circular, ou seja, 360°. Assim, o número de células em uma pizza completa é 360°/θ. 1° se traduz em 360, 30° a 12, 6° a 60 e 15° a 24. O referido arranjo fechado não precisa necessariamente ser regular, como mostrado na Figura 4.

[0082] Na modalidade exemplar mostrada na Figura 5, o método compreende a etapa de receber líquidos contendo água possivelmente não potável, impura ou pelo menos questionável

501, tal como, por exemplo, água do mar, água salobra, água subterrânea, água da torneira, urina, água da chuva, esgoto,

águas cinzas.

Os referidos líquidos contendo água podem ser armazenados em um tanque 503 para seu uso imediato ou posterior.

Quer diretamente através da válvula 502 ou a partir do referido tanque 503, os referidos líquidos contendo água são então alimentados a uma unidade de purificação 504 que retira substancialmente os referidos líquidos de essencialmente todos os seus compostos, exceto a água molecular (ou seja, H2O) em si, incluindo, mas não se limitando a, para íons de exemplo, tais como lítio (Li +),

sódio (Na+), potássio (K+), magnésio (Mg2+), cálcio (Ca2+),

fluoreto (F-), cloreto (Cl-), sulfato (SO42-), sulfito (SO3-),

nitrato (NO3-), nitrito (NO2-), carbonato (CO32-), bicarbonato

(HCO3-), fosfatos (HxPO4(3-x)-), hipoclorito (ClO-), clorato

(ClO3-); cloraminas primárias, secundárias, terciárias ou cloroamina (H2NCl); compostos de metal e metaloide de cromo

(Cr), manganês (Mn), ferro (Fe), cobalto (Co), cobre (Cu),

zinco (Zn), alumínio (Al), arsênio (As), mercúrio (Hg),

chumbo (Pb) como íons puros, hidróxidos, hidratos, íons complexados ou seus derivados.

Os referidos compostos,

exceto água molecular, podem compreender ainda compostos tais como álcoois, ácidos, bases, fenóis, óleos,

hidrocarbonetos, aromáticos, ceras, gases dissolvidos,

material particulado, sólidos suspensos, ureia, vírus, bactérias, cistos, patógenos, líquidos miscíveis ou parcialmente miscíveis, tais como ácido perfluorooctanóico (PFOA), N-nitrosodimetilamina (NDMA), N-nitrosodietilamina (NDEA) ou outras nitrosaminas.

[0083] Os referidos compostos, quer com pelo menos água suficiente para mantê-los em um estado dissolvido ou suspenso, ou em sua forma gasosa, são removidos ou purgados por meio da purga 505 do sistema após uma etapa contínua, de lote ou semilote.

[0084] Se a referida etapa consistir em um processo contínuo, uma fração dos líquidos alimentados ao aparelho de purificação é descartada como purga 505 após ser enriquecida nos referidos compostos. Por exemplo, pode haver 1 parte de contaminante para cada 100 partes de água de alimentação bruta. Após uma ou mais etapas de purificação, pode permanecer, por exemplo, 1 parte de contaminante para cada 20 partes de água bruta em algum recipiente ou posição dentro do aparelho, isto é, o aparelho enriquece com sucesso água bruta em contaminantes removendo água substancialmente pura, que é subsequentemente obtido como uma substância desejada.

A água enriquecida em contaminantes assim obtidos, que podem conter diferentes concentrações de contaminantes, é purgada do sistema para, por exemplo, uma drenagem, de modo a manter um equilíbrio de massa em estado estacionário médio do tempo dentro do aparelho.

[0085] Se a referida etapa consistir em um processo em lote ou semilote, os referidos compostos podem ser removidos durante uma etapa de lavagem, em que alguns elementos na unidade de purificação que foram progressivamente enriquecidos nos referidos compostos, por exemplo, um filtro, uma membrana de troca iônica ou resina, um recipiente a partir do qual a água é evaporada, um elemento de evaporação úmido poroso a partir do qual a água é evaporada, são lavados com líquidos de alimentação suficientes de modo a dissolver, diluir ou arrastar os referidos compostos.

Alternativamente, o referido líquido enriquecido pode simplesmente ser descarregado sem diluição ou lavagem adicional.

[0086] Em outra modalidade, a água bruta é submetida a uma etapa de separação 510, em que pelo menos alguns compostos voláteis que podem estar presentes são pelo menos parcialmente removidos, tais como amônia, oxigênio, dióxido de carbono, benzeno, tetracloreto de carbono, 1,2- dicloroetano, etilbenzeno, tolueno ou possivelmente contaminantes menos voláteis, tais como atrazina, carbofurano, diquat ou lindano.

[0087] A referida etapa de separação pode ser realizada ventilando pelo menos parte da fase gasosa em contato com a alimentação de água bruta de entrada antes (como na Figura 5) de ser submetida a purificação adicional, entre as etapas de purificação, ou após a água ser purificada de seus contaminantes não voláteis. A referida etapa de separação pode compreender ainda o aquecimento, ou usando um elemento de aquecimento elétrico, o lado quente de um elemento termoelétrico ou recuperando o calor de outras partes de um aparelho, piscando a uma pressão mais baixa e bombeando, bombeando a uma pressão mais alta e piscando, pulverizando ou aeração em contato com um gás carreador, tal como o ar, seja sob convecção natural ou forçada. As taxas de remoção podem ser estimadas por meio da aproximação da lei de Henry para diluições infinitas.

[0088] A referida etapa de remoção pode auxiliar na equalização de temperaturas, removendo o calor latente e, assim, mantendo o equilíbrio de calor em todo o aparelho.

Uma evaporação de cerca de 1% da vazão de entrada coincide aproximadamente com o excesso de calor introduzido pelas bombas de calor de eficiência termodinâmica em geral menor que 1 e por definição igual a (COP+1)/COP.

[0089] Em outra modalidade, a água purificada é obtida por evaporação da alimentação de água bruta de entrada por aquecimento com um elemento de aquecimento elétrico, em que a referida evaporação pode ocorrer no ou abaixo do ponto de ebulição dos líquidos na pressão prevalecente. Os vapores produzidos são condensados rejeitando o calor para a atmosfera circundante. A purificação da água pode compreender ainda uma etapa de separação de pelo menos alguns compostos voláteis.

[0090] Se for necessário remover compostos sólidos que possam ter precipitado irreversivelmente da solução, como por exemplo CaCO3, MgCO3, podem ser adicionados produtos químicos como ácidos, bases ou outros agentes de limpeza.

[0091] Além disso, se a remoção do patógeno for necessária, produtos químicos tais como hipoclorito, hipobromito e peróxido de hidrogênio podem ser adicionados.

[0092] Alternativamente, partes do sistema podem ser submetidas a alta temperatura ou radiação, tal como UV ou raios gama, para obter um efeito de desinfecção.

[0093] A água purificada obtida pode ser armazenada em um tanque 506 ou usada imediatamente. A presente invenção fornece água de qualidade favorável pronta para consumo.

[0094] A referida água purificada é desprovida de quaisquer minerais que deem à água seu odor e sabor agradáveis e desejáveis, bem como eletrólitos suficientes necessários para uma dieta equilibrada.

[0095] A referida água purificada pode ser remineralizada na etapa de remineralização 508 de modo que sua composição eletrolítica ou características organolépticas sejam aprimoradas, podendo atingir ou mesmo ultrapassar as propriedades objetivas e subjetivas encontradas nas melhores águas minerais disponíveis. Água remineralizada de alta qualidade 509 é obtida como o produto final do método.

[0096] A remineralização pode ser efetuada dissolvendo um comprimido de uma composição pré-formulada em um recipiente externo ao aparelho, ou pode ser efetuada pela dosagem manual ou automática 507 de um pó pré-formulado ou sua solução na forma concentrada, tanto em linha ou em um recipiente, dentro ou fora do aparelho, ou pode ser efetuado guiando ou forçando a referida água purificada através de uma cápsula, vagem, saco permeável, resina de troca iônica ou elemento semelhante contendo uma composição pré-formulada de minerais e produtos químicos, de forma semelhante à das máquinas de café à base de cápsulas.

[0097] Uma variedade de várias formulações pode estar disponível, de modo que, por exemplo, águas provenientes de Fiji ou Évian-les-Bains podem ser exatamente replicadas adicionando as quantidades precisas de cada um dos compostos e gases.

Exemplos Desempenho energético

[0098] O desempenho energético de um método e aparelho da presente invenção foi comparado ao dos dispositivos de purificação de água e/ou remineralização da técnica anterior.

[0099] O aparelho da presente invenção foi fabricado usando elementos termoelétricos TEC1-12706. As condições experimentais corresponderam a valores de COP de aproximadamente 3, 4 e 5.

[00100] Cada célula do aparelho compreendia um elemento de evaporação úmido feito de alumínio usinado e uma folha sintética porosa de aproximadamente 2 mm de espessura em contato íntimo, e um elemento de condensação feito de alumínio usinado de forma semelhante. Ambos os elementos estavam em contato íntimo com cada elemento termoelétrico.

A sequência completa era composta por 3 dessas células pressionadas entre si por meio de uma pinça externa. A água bruta era alimentada por meio de uma mangueira conectada a orifícios de alimentação que passavam por cada elemento de alumínio e, correspondentemente, contatavam cada folha sintética porosa, que absorvia a água por capilaridade e efeitos umectantes, mantendo um nível de líquido externo de forma que os elementos de evaporação úmida estivessem sempre mantidos molhados. O condensado foi coletado de forma semelhante por meio de outra mangueira conectada a orifícios que passavam por cada elemento de alumínio e correspondentemente coletavam o gotejamento de condensado de cada elemento de condensação. As temperaturas foram medidas internamente com termopares calibrados e também externamente com sensores IR. Sendo um circuito aberto termicamente, o calor era fornecido ao lado frio de um módulo termelétrico terminal com uma resistência elétrica, e o calor era similarmente removido do lado quente do outro módulo termelétrico terminal com um ventilador de resfriamento.

[00101] O dispositivo 1 é um elemento de aquecimento elétrico (ou seja, serpentina de aquecimento) usado para evaporar água bruta, com condensação como uma operação separada.

[00102] O dispositivo 2 é um destilador DV-4, disponível na Kambič d.o.o.

[00103] O dispositivo 3 é um destilador de 4 L, disponível na Life Basis.

[00104] Os consumos de energia obtidos para purificar 1 kg de água a 25°C e 1 atm são mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 - Comparação da presente invenção e técnica anterior para purificação de água Dispositivo Dispositivo Dispositivo Invenção Invenção Invenção 1 2 3 (COP = 3) (COP = 4) (COP = 5) Consumo de 0,715 0,750 0,750 0,218 0,164 0,131 energia (kWh)

[00105] Verificou-se que usando a presente invenção em condições tais que 15 W de calor são absorvidos na superfície fria, aproximadamente 520 g de água destilada são obtidos por dia por célula, em uma operação contínua.

[00106] O método da presente invenção é, portanto, mais eficiente em termos de energia do que os da técnica anterior.

Os aparelhos e métodos da presente invenção podem ser usados para obter água purificada e/ou remineralizada a taxas adequadas para o consumo doméstico de água, reduzindo assim a necessidade de materiais PET para embalagem e distribuição.

Rigidez da superfície

[00107] Folhas de aço inoxidável SAE 304 e SAE 316 disponíveis comercialmente foram cortadas, tornadas ásperas para aproximadamente Ra = 12,5 micrômetros, conforme determinado por comparação com amostras padrão, e colocadas em uma configuração de filme descendente, incluindo uma bomba de recirculação regulada, reservatório de água, termômetro e distribuidor de água. O umedecimento mínimo inicial foi medido como cerca de 0,12 kg/cm-min e, nesta configuração particular, umectação substancial da superfície rugosa pode ser mantida enquanto se reduz a taxa de fluxo para 0,03 kg/cm-min. As folhas não endurecidas (isto é, lisas) mostraram uma taxa de umedecimento mínima inicial de cerca de 0,33 kg/cm-min.

[00108] Pode-se ver a partir do experimento que, não fosse pelo elemento do filme descendente, a vazão seria uma ordem de magnitude maior. Isso diminuiria a eficiência energética do aparelho, uma vez que a potência de bombeamento é comparável em magnitude à potência fornecida aos elementos termoelétricos.

Além disso, a lacuna dentro de cada célula seria maior para conter os filmes descendentes, de espessura aproximadamente proporcional à raiz quadrada da vazão.

Além disso, o fluxo de calor monofásico através do filme descendente é reduzido em um filme descendente mais espesso.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para purificação e/ou remineralização de água caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de módulos termoelétricos em um arranjo horizontal, cada um dos referidos módulos compreendendo um lado quente e um lado frio, em que pelo menos uma primeira superfície quente é termicamente acoplada ao referido lado quente e pelo menos uma primeira superfície fria é termicamente acoplada ao referido lado frio, a referida superfície quente compreendendo meios para contactar um líquido com a referida primeira superfície quente, os referidos meios sendo selecionados a partir de um elemento de película descendente ou um elemento poroso, fibroso, fritado, sinterizado, padronizado, elemento de evaporação úmida com aletas ou esculpido.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida primeira superfície quente tem uma rugosidade superficial média entre 1,2 e 50 micrômetros.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida primeira superfície quente tem uma rugosidade superficial média entre 2 e 20 micrômetros.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a separação entre a referida superfície quente e a referida superfície fria é entre 1 e 40 mm.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a separação entre a referida superfície quente e a referida superfície fria é entre 5 e 15 mm.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura da referida superfície quente está na faixa de aproximadamente 30 a 100°C, dependendo da posição do módulo termoelétrico dentro da sequência e, de uma forma semelhante, a temperatura da referida superfície fria está na faixa de aproximadamente 10 a 90°C, dependendo da posição do módulo termelétrico dentro da sequência.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a temperatura da referida superfície quente está na faixa de aproximadamente 40 a 70°C e a temperatura da referida superfície fria está na faixa de aproximadamente 20 a 50°C.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido aparelho compreende ainda um elemento desinfetante selecionado do grupo que consiste em uma lâmpada UV, um gerador de hipoclorito, um gerador de oxidantes mistos e um gerador de ozônio.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um dos referidos módulos termoelétricos compreende uma meia-célula de evaporação e uma meia-célula de condensação em lados opostos, cada um dos referidos módulos termoelétricos compreendendo meios de vedação.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das superfícies quentes ou a superfície fria é feita de um material metálico ou um material de polímero termoplástico.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das superfícies quente ou fria é feita de um material metálico selecionado do grupo que consiste em aço inoxidável, titânio, cobre, alumínio ou ligas dos mesmos ou de um material polimérico termoplástico selecionado do grupo que consiste em polipropileno ou polietileno ou misturas dos mesmos.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o referido material polimérico termoplástico compreende ainda partículas à base de cobre, grafite ou níquel.

13. Método para purificação de água, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

alimentar uma alimentação de água bruta para um aparelho para purificação e/ou remineralização de água, conforme definido na reivindicação 1, contactar pelo menos uma porção da referida alimentação de água bruta de entrada a pelo menos uma superfície quente, evaporar pelo menos uma parte da referida porção da referida alimentação de água bruta de entrada para obter uma corrente de vapor, transportar a referida corrente de vapor para pelo menos uma superfície fria, e condensar a referida corrente de vapor na referida superfície fria.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a referida primeira superfície quente tem uma rugosidade superficial média entre 1,2 e 50 micrômetros.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a referida primeira superfície quente tem uma rugosidade superficial média entre 2 e 20 micrômetros.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de evaporação é realizada a uma temperatura na faixa de aproximadamente 30 a 100°C.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de condensação é realizada a uma temperatura na faixa de aproximadamente 10 a 90°C.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de condensação é realizada a uma temperatura na faixa de aproximadamente 20 a 50°C.

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de remineralizar a referida corrente de vapor condensado.

20. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de remineralização é realizada em um recipiente externo ao referido aparelho.