BRPI0413732B1

BRPI0413732B1 - dispositivo para filtração de água.

Info

Publication number: BRPI0413732B1
Application number: BRPI0413732-9A
Authority: BR
Inventors: John D Tanner; David James Emmons; Richard P Riedel
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2012-11-27
Also published as: EP1656326A1; US20040129617A1; EP1656326B1; ZA200601260B; MA27992A1; CA2536252C; MXPA06001967A; US7615152B2; EG24082A; RU2006104644A; RU2329084C2; CN100463865C; HK1099000A1; AR045280A1; MX263082B; JP2007515262A; CA2536252A1; US7850859B2; US20100006507A1; IL173646A0

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PARA F1LTRAÇÃO DE ÁGUA".

Campo da Invenção

Dispositivo para tratamento de água, destinado a tratar água po- tável não-tratada. Antecedentes da Invenção

A água pode conter muitos tipos diferentes de contaminantes in- cluindo, por exemplo, particulados, produtos químicos nocivos e organismos microbiológicos, como bactérias, parasitas, protozoários e vírus. Em uma variedade de circunstâncias, esses contaminantes precisam ser removidos para que a água possa ser usada. Quaisquer contaminantes nocivos preci- sam ser removidos da água antes que a mesma se torne potável, isto é, própria para o consumo.

Em países não-desenvolvidos, há conseqüências mortais associ- adas à exposição a água contaminada. Ao mesmo tempo, há diversos fato- res que contribuem para a contaminação das águas, inclusive: aumento da densidade populacional, recursos hídricos progressivamente escassos, au- sência de instalações para filtração de água e, freqüentemente, ausência de eletricidade (inclusive de baterias, que são demasiadamente dispendiosas). Em alguns casos, casas que estão geograficamente próximas umas às ou- tras podem apresentar grandes variações na pressão da água potável não- tratada disponível para as mesmas. Além disso, é comum que fontes de á- gua potável estejam bastante próximas de dejetos humanos e de animais, de modo que a contaminação microbiológica é um importante problema de saúde pública. Como resultado da contaminação microbiológica transporta- da pela água, estima-se que seis milhões de pessoas morram a cada ano, metade das quais são crianças com menos de 5 anos de idade.

Em 1987, a Agência de Proteção Ambiental (EPA, Environmental Protection Agency) dos Estados Unidos lançou o "Guide Standard and Pro- tocol for Testing Microbiological Water Purifiers" (Guia Padrão e Protocolo para Teste de Purificadores Microbiológicos de Água). O protocolo estabele- ce requisitos mínimos para o desempenho de dispositivos destinados à fil- tração de água potável que são projetados para reduzir os contaminantes específicos relacionados à saúde em empresas de abastecimento de água públicas e privadas. Os requisitos são que o efluente de uma fonte de abas- tecimento de água apresente 99,99% (ou, de modo equivalente, 4 log) de remoção de vírus e 99,9999% (ou, de modo equivalente, 6 log) de remoção de bactérias. De acordo com o protocolo da EPA, no caso de vírus, a con- centração afluente deve ser de 1x107 vírus por litro e, no caso de bactérias, a concentração afluente deve ser de 1x108 bactérias por litro. Por causa da predominância de Escherichia coli (E. coli, bactéria)em sistemas de abaste- cimento de água e dos riscos associados a seu consumo, esse microorga- nismo é usado como a bactéria na maioria dos estudos. Analogamente, o bacteriófago MS-2 (ou, simplesmente, fago MS-2) é tipicamente usado como o microorganismo representante para a remoção de vírus porque seu tama- nho e sua forma (isto é, cerca de 26 nm e icosaédrico) são similares aos de muitos vírus. Portanto, a capacidade de um filtro para remover o bacteriófa- go MS-2 demonstra a sua capacidade para remover outros vírus.

Portanto, alguns dos desafios incluem a obtenção de um disposi- tivo para filtração de água que pode fornecer a uma casa de porte médio um suprimento diário de água potável para beber e cozinhar, quando a água potável não-tratada estiver contaminada com vírus e bactérias, quando a água for escassa, quando eletricidade e baterias não estiverem disponíveis, quando houver grandes variações na pressão da água em uma mesma ge- ografia, e quando houver períodos sem pressão de água. Sumário

Um dispositivo para filtração de água para tratamento de água potável não-tratada, compreendendo um conector para oferecer comunica- ção fluida entre o dispositivo para filtração de água e uma fonte de água po- tável não-tratada. O dispositivo para filtração de água pode compreender um filtro de água de baixa pressão em comunicação fluida com o conector. O filtro de água pode compreender um material para filtração de água. O filtro de água pode compreender um LRB-F superior a cerca de 2 logs. O disposi- tivo para filtração de água pode compreender um alojamento de armazena- gem em comunicação fluida com o filtro de água de baixa pressão. O dispo- sitivo para filtração de água pode compreender uma válvula de fechamento automático em comunicação fluida com o alojamento de armazenagem. O dispositivo para filtração de água pode compreender um dispensador em comunicação fluida com o alojamento de armazenagem. A água potável tra- tada pode entrar no alojamento de armazenagem a uma taxa de ao menos cerca de 5 ml/min, porém não superior a cerca de 2.000 ml/min, até ativar a válvula de fechamento automático, de modo que o fluxo de água potável tratada para dentro do dito alojamento seja interrompido. O dispositivo para filtração de água pode ser um dispositivo não-elétrico para filtração de água.

Um método para tratamento de água potável não-tratada e em baixa pressão pode compreender a obtenção de um dispositivo para filtra- ção de água em baixa pressão. O dispositivo para filtração de água em bai- xa pressão pode compreender um conector, para ligá-lo a uma fonte de á- gua potável não-tratada. Um filtro de água de baixa pressão pode compre- ender partículas de carvão ativado mesoporoso e um alojamento de arma- zenagem. O método pode compreender, ainda, fazer passar a água potável não-tratada, proveniente de uma fonte com baixa pressão, através do filtro de água de baixa pressão. A água potável não-tratada com baixa pressão pode compreender vírus e bactérias, de modo que o tempo de contato mé- dio do fluido será maior que cerca de 2 segundos. O filtro de água pode compreender um LRB-F superior a cerca de 2 Iogs e um LRV-F superior a cerca de 1 log. O método pode compreender, ainda, encher um alojamento de armazenagem com água potável tratada, a uma taxa superior a cerca de .5 ml/min.

Um método para incorporar um dispositivo modular para filtração de água, destinado ao tratamento de água potável não-tratada. O método pode compreender a obtenção de uma unidade de dispositivo modular para filtração de água. A unidade de dispositivo modular para filtração de água pode compreender um filtro de água de baixa pressão para tratamento de água potável não-tratada. O filtro de água de baixa pressão pode compre- ender um material para filtração de água e uma válvula de fechamento au- tomático, para interromper o fluxo de água potável tratada. O método pode compreender, ainda, a incorporação do dispositivo modular para filtração de água em um alojamento de armazenagem, para armazenar a água potável tratada. A unidade de dispositivo modular para filtração de água pode ser um dispositivo não-elétrico para filtração de água. Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista em perspectiva explodida de um dispositi- vo para filtração de água.

A figura 2-A é uma vista em perspectiva do conector do dispositi- vo para filtração de água da figura 1, na "posição aberta", e uma vista parcial de uma mangueira de conexão do dispositivo para filtração de água da figu- ra 1.

A figura 2-B é uma vista em perspectiva de um conector do dis- positivo para filtração de água da figura 1, na "posição fechada", e uma vista parcial de uma mangueira de conexão do dispositivo para filtração de água da figura 1.

A figura 3 é uma vista em perspectiva explodida do filtro de água do dispositivo para filtração de água da figura 1.

A figura 4 é uma vista em planta inferior do dispositivo para filtra- ção de água da figura 1

A figura 5 é uma vista lateral em seção transversal do dispositivo para filtração de água da figura 1, tomada ao longo da linha A-A1 em que o regulador de fluxo é detalhado como Detalhe A.

A figura 6 é uma vista lateral em seção transversal parcial de uma modalidade alternativa do dispositivo para filtração de água da figura 1, tomada ao longo da linha A-A, em que uma abertura é formada através do recipiente do filtro.

A figura 7 é uma vista em perspectiva explodida do cabeçote de controle do dispositivo para filtração de água da figura 1.

A figura 8 é uma vista em perspectiva de uma modalidade alter- nativa do dispositivo para filtração de água da figura 1, em que o suporte para montagem em parede está fixado a uma parede. A figura 9 é uma vista em perspectiva explodida do cabeçote de controle, do filtro de água e do recipiente do filtro do dispositivo para filtração de água da figura 1. Descrição Detalhada

I. Definições

Para uso na presente invenção, a expressão "partículas de car- vão ativado" e seus derivados referem-se a partículas de carvão que foram submetidas a um processo no qual a substância carbonizada é tornada mais porosa.

Para uso na presente invenção, o termo "ativação" e seus deri- vados referem-se a um processo em que uma substância carbonizada se torna mais porosa.

Para uso na presente invenção, o termo "partículas de carvão a- tivado" ou "partículas filtrantes de carvão ativado", bem como seus deriva- dos, referem-se a partículas de carvão que foram submetidas a um proces- so de ativação.

Para uso na presente invenção, as expressões "tempo de per- manência médio do fluido" e/ou "tempo de contato médio do fluido" referem- se à média de tempo em que o fluido encontra-se em contato com as partr- cuias filtrantes no interior do filtro, conforme passa através do material fil- trante, e que é calculada como a razão entre o volume dos poros do material filtrante e a taxa de fluxo de fluidos.

Para uso na presente invenção, a expressão "fluxo axial" refere- se a um fluxo através de uma superfície planar, e perpendicularmente âque- Ia superfície.

Para uso na presente invenção, o termo "básico" refere-se a par- tículas filtrantes com um ponto de carga zero superior a 7.

Para uso na presente invenção, o termo "descartável" significa um filtro projetado e produzido para tratar de cerca de 189 I (50 galões) a cerca de 757 I (200 galões) de água potável não-tratada, ou para fornecer esse tratamento ao longo de um período de cerca de 30 dias a cerca de 120 dias. Para uso na presente invenção, a expressão "área de face" refe- re-se à área de material filtrante inicialmente exposta à água afluente. Por exemplo, no caso de filtros de fluxo axial, a área de face é a área em seção transversal do material filtrante no ponto de entrada de fluido e, no caso do filtro de fluxo radial, a área de face é a área externa do material filtrante.

Para uso na presente invenção, a expressão "Log de Remoção de Bactérias pelo Filtro (LRB-F)" refere-se à capacidade de remoção de bac- térias do filtro, após o fluxo dos primeiros 2.000 volumes dos poros do mate- rial filtrante. O LRB-F é definido e calculado como:

LRB-F = -Iog [(concentração efluente de E. coli}/(concentração a- fluente de E. coli)],

em que a "concentração afluente de E. coir está definida para cerca de 1x108 UFC/I continuamente ao longo do teste, e a "concentração efluente de E. cotí' é medida após um fluxo de cerca de 2.000 volumes dos poros do material filtrante através do filtro. Note-se que o LRB-F tem unida- des de "log" (onde "log" significa logaritmo). Note-se que, se a concentração efluente está abaixo do limite de detecção da técnica usada para o ensaio, então a concentração efluente para o cálculo do LRB-F é considerada como o limite de detecção. Além disso, note-se que o LRB-F é medido sem a apli- cação de agentes químicos que proporcionam efeitos bactericidas.

Para uso na presente invenção, a expressão "profundidade do material filtrante" refere-se à distância linear percorrida pela água afluente, desde a entrada até a saída do material filtrante. Por exemplo, no caso de filtros de fluxo axial, a profundidade do filtro é a espessura do material fil- trante e, no caso do filtro de fluxo radial, a profundidade do filtro é metade da diferença entre os diâmetros externo e interno do material filtrante.

Para uso na presente invenção, a expressão "volume dos poros do material filtrante" refere-se ao volume total dos poros interpartículas no material filtrante, com tamanhos maiores que 0,1 pm.

Para uso na presente invenção, a expressão "volume total do material filtrante" refere-se à soma dos volumes dos poros interpartículas e do volume ocupado pelas partículas filtrantes. Para uso na presente invenção, a expressão "partícula filtrante" refere-se a um elemento ou peça individual que é utilizado para formar pelo menos parte de um material filtrante. Por exemplo, uma fibra, um grânulo, uma conta, etc., são considerados partículas filtrantes na presente invenção.

Para uso na presente invenção, as expressões "porosidade do fil- tro" e/ou "porosidade do leito filtrante" referem-se à razão entre o volume dos poros do material filtrante e o volume total do material filtrante.

Para uso na presente invenção, a expressão "Log de Remoção de Vírus pelo Filtro (LRV-F)" refere-se à capacidade de remoção do filtro, após o fluxo dos primeiros 2.000 volumes dos poros do material filtrante. O LRV-F é definido e calculado como:

LRV-F = -Iog [(concentração efluente de MS-2)/(concentração a- fluente de MS-2)],

em que a "concentração afluente de MS-2" é definida em cerca de IxIO7 UFP/I, continuamente ao longo do teste, e a "concentração efluen- te de MS-2" é medida após um fluxo de cerca de 2.000 volumes dos poros do material filtrante através do filtro. Note-se que o LRV-F tem unidades de "log" (onde "log" significa logaritmo). Note-se que, se a concentração efluen- te está abaixo do limite de detecção da técnica usada para o ensaio, então a concentração efluente para o cálculo do LRV-F é considerada como o limite de detecção. Além disso, note-se que o LRV-F é medido sem a aplicação de agentes químicos que proporcionam efeitos bactericidas.

Para uso na presente invenção, o termo "baixa pressão" significa uma pressão de cerca de 7 kPa (1 libra por polegada quadrada (aqui men- cionada como "psi")) a cerca de 138 kPa (20 psi).

Para uso na presente invenção, o termo "filtro de água de baixa pressão" significa um filtro de água que produz de cerca de 5 mililitros/mi- nuto (aqui mencionado como "ml/min") a cerca de 400 ml/min de água potá- vel tratada, quando a fonte de água potável não-tratada apresenta uma pressão de ao menos cerca de 7 kPa (1 psi).

Para uso na presente invenção, o termo "macroporo" refere-se a um poro intraparticular que tem largura ou diâmetro superior a 50 nm (ou, de modo equivalente, 500 A).

Para uso na presente invenção, o termo "mesoporo" refere-se a um poro intraparticular que tem largura ou diâmetro entre 2 nm e 50 nm (ou, de modo equivalente, entre 20 Ae 500 A).

Para uso na presente invenção, o termo "dispositivo para filtração de água em baixa pressão" significa um dispositivo para filtração de água 'que produz de ao menos cerca de 5 ml/min a cerca de 400 ml/min de água potável tratada, quando a fonte de água potável não-tratada apresenta uma pressão de ao menos cerca de 7 kPa (1 psi).

Para uso na presente invenção, a expressão "partícula filtrante de carvão ativado mesoporoso" refere-se a uma partícula filtrante de carvão ativado em que a soma dos volumes dos mesoporos e macroporos pode ser maior que 0,12 mililitros/grama (aqui mencionado como "ml/g").

Para uso na presente invenção, a expressão "partícula filtrante de carvão ativado mesoporoso e básico" refere-se a uma partícula filtrante de carvão ativado em que a soma dos volumes dos mesoporos e macropo- ros pode ser maior que 0,12 ml/g, e que tem um ponto de carga zero maior que 7.

Para uso na presente invenção, a expressão "partícula filtrante de carvão ativado mesoporoso, básico e com oxigênio reduzido" refere-se a uma partícula filtrante de carvão ativado em que a soma dos volumes dos mesoporos e macroporos pode ser maior que 0,12 ml/g, que tem um ponto de carga zero maior que 7, e que tem uma porcentagem de volume de oxi- gênio, em peso, de 1,5% ou menos.

Para uso na presente invenção, os termos "microorganismo", "organismo microbiológico" e "patógeno" são usados de maneira intercam- biável. Esses termos referem-se a vários tipos de microorganismos que po- dem ser caracterizados como bactérias, vírus, parasitas, protozoários e germes.

Para uso na presente invenção, o termo "microporo" refere-se a um poro intraparticular, o qual tem largura ou diâmetro inferior a 2 nm (ou, de modo equivalente, 20 Â). Para uso na presente invenção, a expressão "volume de micro- poros" e seus derivados referem-se ao volume de todos os microporos. O volume de microporos é calculado a partir do volume de nitrogênio adsorvido a uma pressão relativa de 0,15, utilizando o processo de Brunauer, Emmett e Teller (aqui mencionado como "BET"), (norma ASTM D 4820 - 99), um processo bem-conhecido na técnica.

Para uso na presente invenção, o termo "dispositivo não-elétrico para filtração de água" significa um dispositivo para filtração de água que não usa corrente alternada ou contínua para aumentar a pressão da água.

Para uso na presente invenção, a expressão "ponto de carga ze- ro" refere-se ao pH acima do qual a superfície total das partículas de carvão é carregada negativamente. Um procedimento de teste bem-conhecido para determinar o ponto de carga zero é exposto mais adiante neste documento.

Para uso na presente invenção, a expressão "distribuição do ta- manho de poro na faixa de mesoporos" refere-se à distribuição do tamanho de poro conforme calculado pelo processo de Barrett, Joyner e Halenda (B- JH), um processo bem-conhecido na técnica.

Para uso na presente invenção, a expressão "fluxo radial" tipica- mente refere-se a um fluxo através de superfícies essencialmente cilíndricas ou essencialmente cônicas, e perpendicularmente àquelas superfícies.

Para uso na presente invenção, a expressão "soma dos volumes dos mesoporos e macroporos" e seus derivados referem-se ao volume de todos os mesoporos e macroporos. A soma dos volumes dos mesoporos e macroporos é igual à diferença entre o volume total dos poros e o volume de microporos, ou de maneira equivalente, é calculado a partir da diferença en- tre os volumes de nitrogênio adsorvido a pressões relativas de 0,9814 e 0,15 utilizando o processo BET (norma ASTM D 4820 - 99), um processo bem- conhecido na técnica.

Para uso na presente invenção, o termo "de auto-enchimento" significa um dispositivo para filtração de água que pára de tratar a água po- tável não-tratada automaticamente, uma vez que o alojamento de armaze- nagem esteja cheio até um nível predeterminado. Para uso na presente invenção, a expressão "área superficial ex- terna específica" refere-se à área superficial externa total por unidade de massa das partículas filtrantes, conforme discutido em detalhe mais adiante neste documento.

Para uso na presente invenção, a expressão "área superficial ex- terna total" refere-se à área superficial externa geométrica total de uma ou mais partículas filtrantes, conforme discutido em detalhe mais adiante neste documento.

Para uso na presente invenção, o termo "não-tratada" significa água que não foi tratada por meio do dispositivo para filtração de água aqui descrito.

Para uso na presente invenção, o termo "filtro de água" ou "filtro" refere-se a estruturas e mecanismos, respectivamente para remoção ou neutralização de contaminantes mediante, por exemplo, um processo ou uma combinação de processos como exclusão por tamanho, eletrólise, ab- sorção, adsorção, oxidação, redução, desinfecção química, troca iônica, etc.

Para uso na presente invenção, a expressão "material filtrante para água" refere-se a um agregado de partículas filtrantes. O agregado de partículas filtrantes formando um material filtrante pode ser homogêneo ou heterogêneo. As partículas filtrantes podem ser distribuídas de maneira uni- forme ou não-uniforme (por exemplo, camadas de diferentes partículas fil- trantes) dentro do material filtrante. As partículas filtrantes que formam um material filtrante tampouco precisam ser idênticas em formato ou tamanho, e podem ser apresentadas sob uma forma solta ou interconectada.

II. Dispositivo para filtração de água

Números com os mesmos três dígitos representam elementos iguais ou similares em todas as figuras (por exemplo, 122, 1122 e 2122 ou .020, 1020 e 2020).

Conforme mostrado na figura 1, uma modalidade da invenção pode ser um dispositivo para filtração de água 20 que pode compreender um conector 22 para ligar uma fonte de água potável não-tratada, uma mangueira de conexão 24 para colocar o conector 22 e o cabeçote de con- trole 34 em comunicação fluida, um filtro de água 26 para tratamento de á- gua potável não-tratada, um recipiente do filtro 28 para conter o filtro de á- gua 26, um alojamento de armazenagem 30 para armazenar a água potável tratada pelo filtro de água 26, uma tampa do alojamento de armazenagem .32 para tampar o alojamento de armazenagem 30, um dispensador 36 para dispensar a água potável tratada, armazenada no alojamento de armazena- gem 30, um suporte para montagem em parede 38 para instalação do dis- positivo para filtração de água 20, um regulador de fluxo 39 (mostrado na figura 5) para controlar o fluxo de água potável através do dispositivo para filtração de água 20, e/ou um mostrador de vida útil 40 para exibir a vida útil do filtro de água 26. A. A mangueira

Conforme mostrado na figura 1, a mangueira de conexão 24 po- de colocar o conector 22 em comunicação fluida com o cabeçote de controle .34. A mangueira de conexão 24 pode ter diversos comprimentos e diâme- tros. A mangueira de conexão 24 pode ser feita de um ou mais de diversos materiais, incluindo, mas não se limitando a, um plástico ou uma combina- ção de plásticos, etc.

Β. O conector

Conforme mostrado nas figuras 2-A e 2-B, o conector 22 pode compreender um corpo do conector 42, um penho do conector 44, uma vál- vula, uma entrada do conector 46, uma primeira saída do conector 48, e uma segunda saída do conector 50. A entrada do conector 46 pode ser co- nectada de modo liberável (por exemplo, ajustada por atrito, rosqueada, fi- xada por pinos, parafusada, presa, encaixada, travada, etc.) ou permanente (por exemplo, moldada, unida por adesão, soldada, fundida, fundida por pla- cas quentes, etc.) a uma fonte de água potável não-tratada (por exemplo, uma torneira de água de tipo residencial, ao encanamento sob uma pia, a um tanque montado sobre o telhado, etc.) para introduzir a água potável não-tratada no dispositivo para filtração de água 20. A primeira saída do co- nector 48 pode ser conectada à mangueira de conexão 24. A segunda saída do conector 50 pode ser, também, rosqueada para a conexão de um aera- dor, para um adaptador de desconexão rápida para lavadora de pratos, etc. O punho do conector 44 pode ser usado para direcionar (mediante um giro de 90 graus) o fluxo de água potável não-tratada, de modo que o usuário possa escolher entre o uso imediato de água potável não-tratada através da segunda saída do conector 50 (a "posição aberta" mostrada na figura 2-A), ou o tratamento da água potável não-tratada através da primeira saída do conector 48 (a "posição fechada" mostrada na figura 2-B).

O conector 22 pode ser feito de um ou mais dentre diversos ma- teriais, incluindo, mas não se limitando a, um plástico ou uma combinação de plásticos, metais e suas ligas, fibra de vidro, etc. C. Q filtro de água

Conforme mostrado na figura 3, o filtro de água 26 pode compre- ender um invólucro do filtro 52, uma entrada do filtro 54, uma saída do filtro .56, e um material para filtração de água 58. Além disso, conforme descrito no pedido de patente U.S. N0 60/473.271, o filtro de água 26 pode ter um primeiro tubo 60, um segundo tubo 62 (que pode ser suportado por nervuras .63), e um terceiro tubo 64 (explicado com mais detalhes abaixo, vide figura .6).

O invólucro do filtro 52 pode fechar as porções de extremidade do material para filtração de água 58. O invólucro do filtro 52 pode ser cilín- drico, mas também pode ter diversos formatos e tamanhos. O invólucro do filtro 52 pode ser feito de um ou mais dentre diversos materiais, incluindo, mas não se limitando a, um plástico ou uma combinação de plásticos, me- tais e suas ligâs, fibra de vidro, etc. Alternativamente, o invólucro do filtro 52 pode formar um alojamento bem definido que contém o material para filtra- ção de água 58.

A entrada do filtro 54 pode ser uma porção de material para fil- tração de água 58 exposto (por exemplo, uma porção de um bloco de car- vão), ou um pré-filtro 120, terminado pelo invólucro do filtro 52 em ambas as extremidades. Ou seja, a água pode entrar no filtro de água 26 através da porção exposta do material para filtração de água 58, ou do pré-filtro 120.

A saída do filtro 56 pode ser uma abertura circular, concêntrica e coaxial ao eixo longitudinal 68 do filtro de água 26. A entrada do filtro 54 e a saída do filtro 56 podem ter tamanhos variados, e estar orientadas de qual- quer maneira que melhor sirva ao pedido de patente. Portanto, a entrada do filtro 54 e a saída do filtro 56 podem ser orientadas de modo a ficarem na mesma vizinhança (por exemplo, compartilhando a mesma abertura), em vizinhança próxima (por exemplo, compartilhando a mesma superfície ou extremidade), ou em vizinhanças distantes uma da outra (por exemplo, situ- adas em extremidades opostas).

O material para filtração de água 58 pode estar contido no interi- or do invólucro do filtro 52. O material para filtração de água 58 pode estar sob a forma de um bloco, o qual pode ter uma região do núcleo 70.

Exemplos do material para filtração de água 58 são descritos nas patentes U.S. N0 2.167.225, 2.335.458, 4.172.796, 4.493.772, 4.764.274, .4.025.438, 4.094.779, 5.679.248, 6.274.041 e 6.337.015, e nos pedidos de patente U.S. N0 09/935.810, 09/935.962, 09/628.632, 09/832.581, .09/832.580, 09/736.749, 09/574.456, 09/564.919 e 09/347.223. Por exem- plo, o material para filtração de água pode incluir, porém não se limita a, um item ou uma combinação de itens como carvão (por exemplo, carvão ativa- do, inclusive carvão ativado básico mesoporoso proveniente de madeira, como um tubo de carvão poroso, ou um bloco de carvão poroso, ou pó ou partículas de carvão, sinterizados com um aglutinante plástico ou similares), material de troca iônica (por exemplo, sob a forma de contas de resina, membranas filtrantes planas, estruturas filtrantes fibrosas, etc.), partículas ou revestimentos à base de zeólito (por exemplo, carregados com prata), polietileno, ou mantas de vidro com carga modificada, produzidas por pro- cessos de fiação via sopro ou microfibra, alumina, terra diatomácea, etc.

O material para filtração de água 58 pode compreender de cerca de 7 gramas (aqui mencionado como "g") a cerca de 600 g, de cerca de 15 g a cerca de 300 g, ou de cerca de 30 g a cerca de 170 g de partículas de car- vão ativado (conforme descrito nos pedidos de patente U.S. N0 10/464.210 e .10/464.209) para tratar água potável não-tratada e com baixa pressão. As partículas de carvão ativado podem ter uma densidade aparente de cerca de 0,2 g/ml a cerca de 0,8 g/ml, de cerca de 0,3 g/ml a cerca de 0,7 g/ml, ou de cerca de 0,35 g/ml a cerca de 0,65 g/ml. O carvão ativado pode ser for- mado em blocos mediante processos descritos nas patentes U.S. N0 .4.664.673, 4.859.386, 5.019.311, 5.189.092, 5.249.948, 5.679.248, .5.679.248, 5.928.588, 5.976.432, e no WO 98/43796, de acordo com as se- guintes especificações para blocos de carvão ativado:

Taxa de fluxo:

De cerca de 5 ml/min a cerca de 100 ml/min/polegada de com- primento do bloco, a 69 kPa (10 psi).

Tempo-alvo para enchimento:

De cerca de 20 minutos a cerca de 10 horas para 3.000 ml de água potável tratada a 69 kPa (10 psi). Dimensões:

Comprimento do bloco: De cerca de 5 cm (2 polegadas) a cerca de 15 cm (6 polegadas).

Diâmetro externo: De cerca de 3,8 cm (1,5 polegadas) a cerca de 10 cm (4 polegadas).

Diâmetro interno: De cerca de 0,76 cm (0,3 polegadas) a cerca de 2,54 cm (1 polegada).

Tempo de contato mínimo médio do fluido: Ao menos cerca de 3 segundos.

Um material para filtração de água 58 compreendendo partículas de carvão ativado pode capacitar o dispositivo para filtração de água 20 para tratar cerca de 100% de toda a água potável não-tratada que entra no dis- positivo para filtração de água 20 através do conector 22. A única água que pode ser desperdiçada (ou seja, que entra no dispositivo para filtração de água 20 e não é tratada) é aquela que possa permanecer no conector 22, na mangueira de conexão 24, e no recipiente do filtro 28 quando o dito reci- piente do filtro 28 é removido para a troca do filtro de água 26 (a água des- perdiçada pode ser menos que cerca de 0,5%, em comparação ao volume de água potável não-tratada que é tratada pelo filtro de água 26 ao longo de sua vida útil). Assim, aproximadamente a totalidade (100%) da água potável não-tratada que entra no dispositivo para filtração de água 20 através do dito conector 22 é disponibilizada para consumo no alojamento de armazena- gem 30.

Conforme mencionado acima, o filtro de água 26 pode compre- ender, ainda, um pré-filtro 120. O pré-filtro 120 pode evitar o entupimento do material filtrante 58, especialmente em geografias nas quais a água contém um alto teor de particulados ou de contaminação orgânica (inclusive lodo bacteriano). O pré-filtro 120 pode incluir, porém não se limita a, um item ou uma combinação de itens como materiais filtrantes à base de polipropileno fundido e sobrado, polímero não-tecido, microfibra de vidro, não-tecido de celulose, etc. O pré-filtro 120 pode consistir em uma ou múltiplas camadas.

O filtro de água 26 pode ter um LRB-F superior a cerca de 2 logs, superior a cerca de 3 logs, superior a cerca de 4 logs, ou superior a cerca de .6 logs, e um LRV-F superior a cerca de 1 log, superior a cerca de 2 logs, superior a cerca de 3 logs ou superior a cerca de 4 logs. Também, o filtro de água 26 pode, em adição aos LRB-F/LRV-F acima mencionados, ter uma saída de cerca de 5 ml/min a cerca de 2.000 ml/min, de cerca de 25 ml/min a cerca de 1.000 ml/min, ou de cerca de 50 ml/min a cerca de 400 ml/min, durante o tratamento de água potável não-tratada com baixa pressão. (i) Material para filtração de água - Exemplo 1

Cerca de 18,3 g de carvão ativado mesoporoso e básico RGC Nuchar® em pó (com Dvfi5 igual a cerca de 45 pm) disponível junto à Me- adWestvaco Corp. de Covington, VA, EUA, são misturados a cerca de 7 g de aglutinante à base de polietileno de baixa densidade (LDPE) Microthe- ne® FN510-00, disponível junto à Equistar Chemicals, Inc. de Cincinnati, OH, EUA, e cerca de 2 g de aluminossilicato em pó Alusil® 70 disponível junto à Selecto, Inc., de Norcross, GA, EUA. Os pós são, então, vertidos so- bre um molde circular de alumínio com cerca de 7,62 centímetros (aqui mencionados como "cm") (cerca de 3 pol.) de dâmetro interno e cerca de .1,27 cm (cerca de 0,5 pol.) de profundidade. O molde é fechado e colocado em uma prensa aquecida com placas mantidas a cerca de 204 °C, durante .1 h. Em seguida, o molde é deixado esfriar até a temperatura ambiente, é aberto, e o filtro de fluxo axial é removido. As características do filtro são: área de face de cerca de 45,6 centímetros ao quadrados (aqui mencionados como "cm2"); profundidade do filtro de cerca de 1,27 cm; volume total do filtro de cerca de 58 ml; porosidade do filtro (para poros maiores que cerca de 0,1 nanômetros (aqui mencionados como pm)) de cerca de 0,43; e volu- me dos poros do material filtrante (para poros maiores que cerca de 0.1 pm) de cerca de 25 ml (conforme medido por porosimetria de mercúrio), (ii) Material para filtracão de água - Exemplo 2

Cerca de 26,2 g de carvão ativado básico microporoso de coco, em pó (com Dvfi5 igual a cerca de 92 pm) são misturados a 7 g de agluti- nante à base de polietileno de baixa densidade (LDPE) Microthene® FN510- .00, disponível junto à Equistar Chemicals, Inc. de Cincinnati1 OH, EUA, e a cerca de 2 g de aluminossilicato em pó Alusil® 70, disponível junto à Selec- to, Inc., de Norcross, GA,. Os pós são, então, vertidos sobre um molde circu- lar de alumínio com cerca de 7,62 cm (cerca de 3 pol.) de diâmetro interno e cerca de 1,27 cm (cerca de 0,5 pol.) de profundidade. O molde é fechado e colocado em uma prensa aquecida com placas mantidas a cerca de 204 °C, durante 1 h. Em seguida, o molde é deixado esfriar até a temperatura ambi- ente, é aberto, e o filtro de fluxo axial é removido. As características do filtro são: área de face de cerca de 45,6 cm2; profundidade do filtro de cerca de .1,27 cm; volume total do filtro de cerca de 58 ml; porosidade do filtro (para poros maiores que cerca de 0,1 pm) de cerca de 0,44; e volume dos poros do material filtrante (para poros maiores que cerca de 0.1 pm) de cerca de .25,5 ml (conforme medido por porosimetria de mercúrio). D. O recipiente do filtro

Conforme mostrado anteriormente na figura 1, o recipiente do fil- tro 28 pode ser conformado de maneira a envolver o filtro de água 26 (que pode estar conectado ao cabeçote de controle 34, conforme mostrado na figura 5, e conforme descrito no pedido de patente U.S. N0 60/473.271), co- nectando-se de modo liberável (por exemplo, ajustado por atrito, rosqueado, fixado por pinos, parafusado, preso, encaixado, travado, etc.) e formando uma vedação fluida com o cabeçote de controle 34, ou outra parte do dispo- sitivo para filtração de água 20, de modo que o recipiente do filtro 28 possa estar em comunicação fluida com o dito cabeçote de controle 34. Anéis de vedação, copos de sifão, outras vedações ou gaxetas elastoméricas, etc. (não-mostrados) podem ser usados para obter uma vedação fluida. O reci- piente do filtro 28 pode ser do tipo "de fácil abertura", para que um adulto médio seja capaz de conectá-lo e desconectá-lo do cabeçote de controle 34 usando apenas as mãos (ou seja, sem quaisquer ferramentas), de modo que sejam necessários apenas de cerca de 0,56 N m (cerca de 5 polegadas- libra (aqui mencionado como "polegada-lbs")) a cerca de 11,2 N m (cerca de100 polegada-lbs), de cerca de 0,8 N m (cerca de 7 polegada-lbs) a cerca de5,6 N m (cerca de 50 polegada-lbs), ou de cerca de 1,1 N m (cerca de10 polegada-lbs) a cerca de 3,4 N m (cerca de 30 polegada-lbs) de torque para abri-lo. Alternativamente, o recipiente do filtro 28 pode ser total ou par- cialmente liberado do dispositivo para filtração de água 20 por meio da atua- ção de um botão (não-mostrado), de modo que o botão libere uma trava (não-mostrada) ou uma lingüeta (não-mostrada) que mantém o recipiente do filtro 28 em uma orientação conectada ao dispositivo para filtração de água20. O botão pode, alternativamente, impactar diretamente ou causar um im- pacto no recipiente do filtro 28, de modo que este se solte da trava ou aba.

O recipiente do filtro 28 pode ter o formato de uma cápsula, ten- do uma primeira extremidade aberta 76, uma segunda extremidade fechada78, e um volume interno 80. O recipiente do filtro 28 pode ser feito de um ou mais dentre diversos materiais, incluindo, mas não se limitando a, um plásti- co ou uma combinação de plásticos, metais e suas ligas, fibra de vidro, etc.

O recipiente do filtro 28 pode ter um eixo longitudinal 82, e pode estar verticalmente orientado quando conectado ao cabeçote de controle 34. Além disso, conforme mostrado na figura 4, o recipiente do filtro 28 pode ser orientado na porção frontal e/ou uma combinação das porções frontal e late- ral, Áreas A2, A3 e A4 (ou seja, cerca dos 75% anteriores do dispositivo pa- ra filtração de água 20) versus a porção posterior, Área A1 (ou seja, cerca dos 25% posteriores do dispositivo para filtração de água 20).

A orientação frontal ou lateral, e/ou a facilidade de abertura, po- dem aumentar a conformidade do usuário quanto à troca do filtro de água26. Adicionalmente, quanto menos elementos o usuário precisar desmontar para trocar o filtro de água 26, menor será a chance de uma contaminação das partes internas do dispositivo para filtração de água 20. Quando o reci- piente do filtro 28 está orientado de maneira frontal e/ou lateral, e é de fácil abertura, o mesmo pode ser conectado e/ou removido, e o filtro 26 pode ser trocado de maneira que o dispositivo para filtração de água 20 possa per- manecer na mesma posição em que se encontra quando está sendo usado pelo usuário (que pode, normalmente, estar com o dispensador 36 voltado para o usuário, e pode incluir a montagem do dispositivo para filtração de água 20 em uma parede, ou sua instalação em um balcão).

O volume interno do recipiente do filtro 28 pode ser de cerca de75 mililitros (aqui mencionado como "ml") a cerca de 3.000 ml, de cerca de150 ml a cerca de 2.000 ml, ou de cerca de 300 ml a cerca de 1.500 ml. Conforme mostrado na figura 5, a distância L1, a altura do recipiente do filtro28, pode ser cerca de 5 centímetros (aqui mencionado como "cm") a cerca de 75 cm, de cerca de 7 cm a cerca de 50 cm, ou de cerca de 10 cm a cerca de 25 cm. O diâmetro do recipiente do filtro 28 pode ser cerca de 2 cm a cerca de 40 cm, de cerca de 4 cm a cerca de 20 cm, ou de cerca de 6 cm a cerca de 12 cm.

A altura do recipiente do filtro 28 (ou do filtro de água 26, caso o invólucro do filtro 52 seja usado como um recipiente do filtro 28) pode ser inferior a 75%, inferior a 50%, ou inferior a 25% da altura do dispositivo para filtração de água 20 (a distância L2, a altura do dispositivo para filtração de água 20, pode ser de cerca de 5 cm a cerca de 80 cm, de cerca de 10 cm a cerca de 40 cm, ou de cerca de 20 cm a cerca de 30 cm). Assim, se o dis- positivo para filtração de água 20 é colocado em uma superfície planar (por exemplo, um balcão), o fundo do recipiente do filtro 28 (ou do filtro de água26, caso o invólucro do filtro 52 seja usado como um recipiente do filtro 28) pode estar a cerca de 1 mm a cerca de 70 mm, de cerca de 3 mm a cerca de 50 mm, ou de cerca de 5 mm a cerca de 25 mm da dita superfície planar, de modo que o recipiente do filtro 28 (ou do filtro de água 26, caso o invólu- cro do filtro 52 seja usado como um recipiente do filtro 28) possa ser facil- mente removido do dispositivo para filtração de água 20.

Alternativamente, conforme descrito no pedido de patente U.S. N0 10/424.200, o recipiente do filtro 28 pode encerrar completamente o filtro de água 26, de modo que este se conecte fisicamente ao recipiente do filtro 28, e o recipiente do filtro 26 se conecte fisicamente ao cabeçote de controle 34, colocando o recipiente do filtro 26 e o filtro de água 26 em comunicação fluida com o dito cabeçote de controle 34. Esse recipiente do filtro 26 pode, em vez de ter uma primeira extremidade aberta 76, ter uma ou mais abertu- ras pequenas que o colocam em comunicação fluida com o cabeçote de controle 34.

Alternativamente, o invólucro do filtro 52 pode ser usado como um recipiente do filtro 28 (de modo que o invólucro do filtro 52 encerre, em vez de tampar, o material filtrante 58, para que o invólucro do filtro 52 se conecte, de modo liberável (por exemplo, ajustado por atrito, rosqueado, fixado por pinos, parafusado, preso, encaixado, travado, etc.) e forma uma vedação fluida com o cabeçote de controle 34, ou outra parte do dispositivo para filtração de água 20, de modo que o filtro de água 26 possa estar em comunicação fluida com o cabeçote de controle 34. Em uma aplicação como essa, o recipiente do filtro 28 pode ser descartável. Os recipientes de filtro 28 descartáveis podem não ser práticos em locais economicamente depri- midos, já que o custo de uso do dispositivo para filtração de água 20 é fre- qüentemente aumentado por esse tipo de abordagem.

O filtro de água 26 pode ser encaixado no interior do recipiente do filtro 28 de modo que, quando o recipiente do filtro 28 for removido do cabeçote de controle 34, o filtro de água 26 permaneça no volume interno do recipiente do filtro 28. Conforme descrito no pedido de patente U.S. N0 60/473.271, e conforme mostrado na figura 6, o recipiente do filtro 6028 po- de ter um envoltório do tampão 82 situado em sua segunda extremidade, de modo que seja formada uma abertura 86 através do recipiente do dito filtro 6028. Um anel de vedação 84 pode encerrar o envoltório do tampão 82, ou o terceiro tubo 64 do filtro de água 6026, de modo que o terceiro tubo 64 do filtro de água 6026 e o envoltório do tampão 82 do recipiente do filtro 6028 se conectem de maneira vedante. Portanto, quando o recipiente do filtro6028 for removido do cabeçote de controle 34, e estiver cheio com água po- tável não-tratada, pode ser levado em posição vertical até uma pia, e o filtro de água 6026 pode ser removido do mesmo, removendo a vedação do en- voltório do tampão 82 e permitindo que a água potável não-tratada saia a- través da abertura 86 do recipiente do filtro 6028. Ε. O alojamento de armazenagem

Conforme mostrado na figura 1, o alojamento de armazenagem30 pode ter uma porção superior aberta 31 para receber a água potável tra- tada, uma porção inferior fechada 33, e um volume interno 35. O alojamento de armazenagem 30 pode, também, ter uma abertura em sua porção inferior33, para receber o dispensador 36. O alojamento de armazenagem 30 pode ser conformado para conter uma quantidade predeterminada de água potá- vel tratada. O alojamento de armazenagem pode ter qualquer formato capaz de conter uma quantidade predeterminada de água potável tratada. O alo- jamento de armazenagem 30 pode ser produzido a partir de um ou mais de uma variedade de materiais, incluindo, mas não se limitando a, um plástico ou uma combinação de plásticos, metais e suas ligas, fibra de vidro, etc.

O alojamento de armazenagem 30 pode ter uma janela 88 verti- calmente orientada para exibir o nível de água potável tratada contido no interior do mesmo. Outros meios, como um tubo com um objeto flutuante (por exemplo, uma cápsula colorida flutuante), também podem ser usados para indicar o nível de água potável tratada no interior do alojamento de ar- mazenagem 30.

O alojamento de armazenagem 30, ou uma porção do mesmo, pode ser separado do dispositivo para filtração de água 20, de modo a ser removido sem que qualquer outro componente do dispositivo para filtração de água 20 esteja conectado ao mesmo ou contido em seu interior. O alo- jamento de armazenagem 30 pode, então, ser mais facilmente limpo, já que nenhum outro componente do dispositivo para filtração de água 20 irá obs- truir qualquer porção do mesmo, e já que o alojamento de armazenagem 30 poderá ser orientado de qualquer maneira que o usuário ache mais cômoda para a limpeza. Além do mais, quando o alojamento de armazenagem 30 é removido, podem-se usar limpadores que, de outro modo, não poderiam ser usados, pois poderiam migrar para dentro das partes internas do cabeçote de controle 34, se o alojamento de armazenagem 30 fosse limpo com lim- padores enquanto conectado ao dispositivo para filtração de água 20. No entanto, quando o alojamento de armazenagem 30 é removido, esses lim- padores podem ser usados e o alojamento de armazenagem 30 pode ser cuidadosamente lavado. Quando o alojamento de armazenagem 30 é remo- vido, os outros componentes também ficam expostos, e podem ser limpos com mais facilidade.

O alojamento de armazenagem 30 pode conter de cerca de0,5 litros (aqui mencionado como "L") a cerca de 20 L, de cerca de 1 L a cerca de 12 L, ou de cerca de 2 L a cerca de 6 L de água potável tratada. Sua capacidade permite que seus usuários obtenham água durante perío- dos em que não há pressão de água. Uma casa de porte médio utiliza de cerca de 4 litros por dia (aqui mencionado como "L/dia") a cerca de 10 L/dia de água potável tratada para cozimento e consumo.

F. A tampa do alojamento de armazenagem

Conforme anteriormente mostrado na figura 1, a tampa do aloja- mento de armazenagem 32 pode ser usada para cobrir completa ou parci- almente a extremidade aberta do alojamento de armazenagem 30. A tampa do alojamento de armazenagem 32 pode evitar que contaminantes atinjam o volume de água potável tratada coletado no alojamento de armazenagem30. A tampa do alojamento de armazenagem 32 pode ser completamente removível, ou pode estar conectada de maneira operacional (por exemplo, dotada de dobradiça, deslizante, etc.) ao alojamento de armazenagem 30.

G. O cabeçote de controle

Conforme mostrado na figura 7, o cabeçote de controle 34 pode compreender um alojamento do cabeçote de controle 90, uma válvula de fechamento 92, uma mangueira do cabeçote de controle 94, e/ou uma tam- pa do cabeçote de controle 96. O cabeçote de controle 34 pode conectar-se de maneira fluida ao filtro de água 26 e ao alojamento de armazenagem 30, de modo que os dois estejam em comunicação fluida, e de modo que uma porção do cabeçote de controle 34 esteja dentro do volume interno do alo- jamento de armazenagem 30 e/ou do recipiente do filtro 28. A porção do alojamento do cabeçote de controle 90 que pode estar dentro do volume interno do alojamento de armazenagem 30 pode ter uma porção inferior a- berta, de modo que, quando o nível de água potável tratada sobe, dentro do alojamento de armazenagem 30, também possa subir dentro do alojamento do cabeçote de controle 90, e a água possa entrar em contato com a válvula de fechamento 92 em seu interior.

A válvula de fechamento 92 pode compreender uma bóia 98 e/ou um tampão 100, e um invólucro do tampão 101 conectado à sua porção de base. O tampão 100 pode interromper o fluxo de água potável tratada para dentro do alojamento de armazenagem 30 (explicado com mais detalhes abaixo). A válvula de fechamento 92 pode, alternativamente, incluir um dia- fragma, um pistão com uma mola que responda à pressão da água de um tanque cheio para mover um tampão, etc. (não-mostrado). Conforme anteri- ormente mostrado na figura 5, o cabeçote de controle 34 pode compreender uma primeira entrada do cabeçote de controle 102, uma segunda entrada do cabeçote de controle 104, uma primeira saída do cabeçote de controle 106 e uma segunda saída do cabeçote de controle 108. A segunda entrada do ca- beçote de controle 104 e a segunda saída do cabeçote de controle 108 po- dem estar conectadas por uma mangueira do cabeçote de controle 94. A válvula de fechamento 92 pode estar contida no interior do alojamento do cabeçote de controle 90, de modo que a tampa do cabeçote de controle 96 a encerre. A bóia 98 pode estar conectada de maneira flexível (por exemplo, articulada) ao alojamento do cabeçote de controle 90 de modo que, con- forme o nível da água potável tratada se eleva dentro do mesmo, a bóia 98 possa subir, para que o tampão 100 e o invólucro do tampão 101 possam formar uma vedação fluida na segunda saída do cabeçote de controle 108, interrompendo assim o fluxo de água para dentro do alojamento de armaze- nagem 30. O cabeçote de controle 34 pode ser feito de um ou mais dentre diversos materiais, incluindo, mas não se limitando a, um plástico ou uma combinação de plásticos, metais e suas ligas, fibra de vidro, borracha, etc.

Como o tampão 100 interrompe automaticamente o fluxo de á- gua através do dispositivo para filtração de água 20, o usuário pode ativar a fonte de água potável não-tratada e dar atenção a outras coisas, pois pode confiar no dispositivo para filtração de água 20 para que interrompa a filtra- gem de água potável não-tratada uma vez que a capacidade do alojamento de armazenagem 30 tenha sido atingida, evitando assim uma situação de transbordamento (essa característica torna o dispositivo para filtração de água 20 um dispositivo de auto-enchimento).

H. Q dispensador

Conforme anteriormente mostrado na figura 1, o dispensador 36 pode estar conectado de maneira vedante (por meio de anéis de vedação 117) a uma abertura na porção inferior 33 do alojamento de armazenagem 30. O dispensador 36 pode dispensar água potável tratada armazenada dentro do volume interno do alojamento de armazenagem 30. O dispensa- dor 36 pode compreender um corpo do dispensador 110, um punho do dis- pensador 112, uma entrada do dispensador 116 e uma saída do dispensa- dor 118. O punho do dispensador 112 (mediante giro, levantamento, desli- zamento, etc.) pode ser usado para dirigir o fluxo de água potável tratada. O dispensador 36 pode ser feito de um ou mais dentre diversos materiais, in- cluindo, mas não se limitando a, um plástico ou uma combinação de plásti- cos, metais e suas ligas, fibra de vidro, etc.

I. O suporte para montagem em parede

Conforme anteriormente mostrado nas figuras 1, e conforme mostrado na figura 8, o suporte para montagem em parede 8038 pode ter um formato para fixação a uma parede plana ou a um gabinete, e para co- nexão, de modo liberável, ao alojamento de armazenagem 8030. A conexão com o suporte para montagem em parede 8038 pode ser feita na porção posterior, lateral, superior e/ou inferior do filtro de água 8026. O suporte para montagem em parede 8038 pode ser feito de um ou mais dentre diversos materiais, incluindo, mas não se limitando a, um plástico ou uma combina- ção de plásticos, metais e suas ligas, fibra de vidro, borracha, etc. J. O regulador de fluxo

Conforme anteriormente mostrado na figura 5 (Detalhe A), o re- gulador de fluxo 39 pode ser o alojamento formando a segunda saída do cabeçote de controle 108, de modo que o diâmetro da abertura, a distância L3, possa ter um diâmetro de cerca de 0,2 mm a cerca de 6 mm, de cerca de 0,4 mm a cerca de 3 mm, ou de cerca de 0,7 mm a cerca de 1,5 mm. O regulador de fluxo 39 pode ser qualquer abertura predefinida, capaz de res- tringir a taxa de fluxo para manter um tempo de contato médio do fluido de ao menos cerca de 3 segundos, ao menos cerca de 4 segundos, e/ou ao menos cerca de 5 segundos, a uma pressão de até cerca de 689 kPa (100 psi). O regulador de fluxo 39 pode, adicionalmente, ser uma mangueira tendo um diâmetro predeterminado, um anel de fluxo que é feito de material flexível e reduz o tamanho do orifício conforme aumenta a taxa de fluxo, etc.

A mangueira de conexão 24, a entrada do conector 46, a primei- ra ou a segunda saídas do conector 48 e 50, a primeira ou a segunda entra- das 102 ou saídas 104 do cabeçote de controle podem ser dimensionadas de modo a tornar mais lento o fluxo de água em pressão mais alta através do dispositivo para filtração de água 20, sem causar impacto ao fluxo de á- gua em baixa pressão através do mesmo. O regulador de fluxo 39 pode ser qualquer peça, no interior da parte pressurizada do sistema, que crie uma queda de pressão. O regulador de fluxo 39 permite que o dispositivo para filtração de água 20 esteja operacional (ou seja, um dispositivo para filtração de água 20 que enche o alojamento de armazenagem 30 a uma taxa de ao menos 5 ml/min) a baixas pressões e, ao mesmo tempo, funcione de manei- ra eficaz sob pressões mais altas. Κ. O mostrador de vida útil

Conforme anteriormente mostrado na figura 1, o dispositivo para filtração de água 20 pode compreender um mostrador de vida útil 40 para indicar a vida útil restante, ou utilizada, para o filtro de água 26. O mostrador de vida útil 40 pode estar situado na tampa do alojamento de armazenagem32, mas de fato pode estar situado em qualquer parte do dispositivo para filtração de água 20, de modo que esteja visível para o usuário. O mostrador de vida útil 40 pode ser um calendário com páginas removíveis, uma tela de cristal líquido, diodo emissor de luz (LED), uma lâmpada ou itens similares. O mostrador de vida útil 40 pode ser um temporizador no qual a vida útil do filtro de água 26 se baseia em tempo (isto é, indica o final da vida útil do fil- tro de água 26 com base somente no tempo transcorrido, independentemen- te do volume de água tratado pelo mesmo) ou pode ser baseado em volume (isto é, indica o final da vida útil do filtro de água 26 com base no volume de água tratado pelo filtro de água 26).

O final da vida útil do filtro de água 26 pode ser representado pe- lo aparecimento ou desaparecimento de símbolos (por exemplo, gotas, cru- zes, etc.) e/ou luzes de diferentes cores (por exemplo, vermelho, amarelo, verde, etc.). O mostrador de vida útil 40 pode ser reinicializado mediante a inserção ou remoção de um novo filtro de água 26, ou por meio do aciona- mento de um botão, interruptor, alavanca, etc. O mostrador de vida útil 40 pode ser acionado por corrente alternada, corrente contínua, bateria (inclu- sive uma bateria de longa vida), energia solar, etc. III. Procedimentos de teste

A. Procedimento de teste para BET

A área superficial específica e a distribuição de volume dos poros BET são medidas utilizando-se uma técnica de adsorção de nitrogênio, con- forme descrito em ASTM D 4820-99, por adsorção de nitrogênio multipontos a cerca de 77K com um dispositivo para análise de área superficial e tama- nho de poro Coulter SA3100 Series, fabricado pela Coulter Corp., de Miami, FL, E.U.A. Esse processo pode, também, medir os volumes dos microporos, mesoporos e macroporos.

B. Procedimento de teste para ponto de carga zero

Uma solução aquosa de KCI a cerca de 0,010 M é preparada a partir de KCI de grau reagente e água recém-destilada sob gás argônio. A água utilizada para a destilação é desionizada por um tratamento seqüencial de osmose reversa e troca de íons. Um volume de cerca de 25,0 ml da solu- ção aquosa de KCI é transferido para seis frascos de cerca de 125 ml, sen- do cada um dotado de um tampão 24/40 de vidro jateado. Alguns microlitros de soluções aquosas padronizadas de HCI ou NaOH são acrescentados a cada frasco, de modo que o pH inicial fique na faixa entre cerca de 2 e cerca de 12. O pH de cada frasco é, então, registrado por meio de um medidor de pH Orion modelo 420A, com um eletrodo Orion modelo 9107BN Triode Combination pH/ATC, produzido pela Thermo Orion Inc., de Beverly, MA1 EUA, e é denominado "pH inicial". Cerca de 0,0750 ± 0,0010 g de partículas de carvão ativado são adicionados a cada um dos seis frascos, e as sus- pensões aquosas são agitadas (a cerca de 15,7 rad/s (150 rpm)) enquanto tampadas, durante cerca de 24 horas e à temperatura ambiente, antes de se registrar o "pH final".

C. Procedimento de teste para porcentagem de volume de oxigênio, em pe- so

A porcentagem de volume de oxigênio, em peso, é medida usan- do-se um analisador PerkinEImer Model 240 Elemental Analyzer (Oxygen Modification; PerkinEImer, Inc.; Wellesley, MA). A técnica é baseada em pi- rólise da amostra em um fluxo de hélio a cerca de 1.000 0C sobre carbono platinizado. As amostras de carvão são secadas de um dia para outro em um forno a vácuo a cerca de 100 °C. D. Procedimento de teste para ORP

O ORP é medido utilizando-se um eletrodo de platina para óxi- redução Modelo 96-78-00, disponível junto à Orion Research, Inc. (Beverly, MA, EUA), e segundo o padrão ASTM D 1498-93. O procedimento envolve a suspensão de cerca de 0,2 g de carbono em cerca de 80 ml de água da re- de pública, registrando-se a leitura do eletrodo, em mV, após cerca de5 minutos de agitação suave. E. Procedimento de teste para LRB-F

Os invólucros para os filtros de fluxo axial com carvão mesoporo- so são feitos de Teflon® e consistem em 2 partes, isto é, uma tampa e uma base. Ambas as partes têm um diâmetro externo de cerca de 2,71 cm (cerca de 5") e um diâmetro interno de cerca de 7,623 cm (cerca de 3"). A tampa se ajusta à base com um lacre de compressão em anel (cerca de 7,6 cm (3") de diâmetro interno e cerca de 3,18 mm (1/8") de espessura). Os conectores em gancho das mangueiras de entrada e saída são rosqueados na tampa e na base com roscas de tubulação NPT de 1,59 mm (cerca de 1/16"). Um desviador em aço inoxidável com cerca de 12,7 mm (1A") de espessura por cerca de 9,5 cm (2 3A") de diâmetro externo (com um orifício de cerca de 4,76 mm (3/16") no lado a montante e uma tela de cerca de 6 mesh no lado a jusante) é encaixado à tampa do invólucro. A função do desviador é distri- buir o fluxo de entrada por toda a face do filtro. A tampa e a base do invólu- cro se engatam de modo a criar um lacre de compressão, selando o filtro no interior do invólucro. A tampa e a base são mantidas unidas por meio de quatro fechos com 6,35 mm (cerca de 1A").

O filtro é montado dentro do invólucro, e a água contaminada com cerca de 1X108 UFC/L de E. coli flui através do mesmo a uma taxa de fluxo de cerca de 200 ml/min. A quantidade total de água fluindo para dentro pode ser de cerca de 2.000 volumes dos poros do material filtrante, ou mais. As bactérias E. coli usadas são as ATCC # 25922 (American Type Culture Collection, Rockville, MD, EUA). O teste de E. coli pode ser realizado utili- zando-se a técnica de membranas filtrantes, de acordo com o processo # 9222 da 20a edição do "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewatei" publicado pela American Public Health Association (APHA), Washington, DC, E.U.A. Outros testes conhecidos na técnica podem ser utilizados (por exemplo, COLILERT®). O limite de detecção (LD) é de cerca de 1x102 UFC/L, quando medido por meio da técnica de membranas filtran- tes, e cerca de 10 UFC/L quando medido pela técnica COLILERT®. A água efluente é coletada após o fluxo de cerca dos 2.000 primeiros volumes dos poros do material filtrante, e é submetida a testes para contar as bactérias

E. coli presente, sendo que o LRB-F é calculado usando-se a definição.

F. Procedimento de teste para LRV-F

Os invólucros para os filtros de fluxo axial com carvão mesoporo- so são os mesmos descritos acima, no procedimento de LRB-F. A água con- taminada com cerca de 1x107 UFP/L de MS-2 flui através de um sistema de invólucro/filtro a uma taxa de fluxo de cerca de 200 ml/min. A quantidade total de água fluindo para dentro pode ser de cerca de 2.000 volumes dos poros do material filtrante, ou mais. Os bacteriófagos MS-2 usados são os ATCC # 15597B (American Type Culture Collection de Rockville, MD1 E.U.A). 0 ensaio MS-2 pode ser conduzido de acordo com o procedimento apresentado em Appl. Environ. Microbiol., de C. J. HurstGO(Si)i 3462 (1994). Outros testes conhecidos na técnica podem ser utilizados. O limite de detec- ção (LD) é de 1x103 UFP/I. A água efluente é coletada após o fluxo de cerca dos 2.000 primeiros volumes dos poros do material filtrante, e é submetida a testes para contar os bacteriófagos MS-2 presentes, sendo que o LRV-F é calculado usando-se a definição.

IV. Exemplo de dispositivo para filtração de água

Cerca de 37 g de carvão ativado mesoporoso e básico RGC Nu- char® em pó, disponível junto à MeadWestvaco Corp. de Covington, VA, EUA, são misturados a cerca de 14 g de aglutinante à base de polietileno de baixa densidade (LDPE) Microthene® FN510-00, disponível junto à Equistar Chemicals, Inc. de Cincinnati, OH, EUA, e a cerca de 4 g de aluminossilicato em pó Alusil® 70, disponível junto à Selecto, Inc., de Norcross, GA, EUA. Os pós misturados são, então, vertidos sobre um molde circular de alumínio. Os pós misturados são, então, vertidos sobre um molde de alumínio. O molde é fechado e colocado em uma prensa aquecida com placas mantidas a cerca de 204 °C, durante 1 h. Em seguida, o molde é deixado esfriar até a tempe- ratura ambiente, é aberto, e o material filtrante 58 é removido. As caracterís- ticas do material filtrante 58 incluem: um diâmetro externo de 5,08 cm, um diâmetro do núcleo de 1,6 cm, um comprimento do filtro de 6,35 cm, e um volume do filtro de 116 ml.

O material filtrante 58 é terminado com um invólucro do filtro 52. conforme descrito acima (usando adesivo termofusível), para produzir um filtro de á- qua 26, conforme descrito acima. O filtro de água 26 é inserido em um ca- beçote de controle 34. conforme descrito acima. Um recipiente do filtro 28 é conectado ao cabeçote de controle 34, conforme descrito acima.

A entrada do conector 46 é conectada a uma fonte de água po- tável não-tratada, a qual é acionada por um usuário. A água potável não- tratada compreendendo 1x106 vírus por litro e 1x107 bactérias por litro flui para dentro da entrada do conector 46 através do corpo do conector 42, desviando-se da primeira saída do conector 48 conectada à mangueira de conexão 24, e desviando-se do restante do dispositivo para filtração de água 20 e passando, então, através da segunda saída do conector 50.

O usuário gira a pega do conector 44 em noventa graus, de uma posição aberta para uma posição fechada, de modo que a válvula do conec- tor dirija o fluxo de água potável não-tratada para a, e através da, primeira saída do conector 48, em vez da segunda saída do conector 50. A água po- tável não-tratada passa, então, pela mangueira de conexão 24 para dentro da primeira entrada do cabeçote de controle 102, e então para dentro do recipiente do filtro 28, enchendo o mesmo e entrando no filtro de água 26 por meio da entrada do filtro 54. A água potável não-tratada entra radialmen- te, então, pelo material para filtração de água 58, e flui radialmente através do mesmo, sendo tratada (o teor de bactérias é reduzido em 6 Iogs e o de vírus é reduzido em 4 logs) para, então, entrar radialmente na região do nú- cleo 70 do material para filtração de água 58 e, então, fluir axialmente atra- vés da dita região do núcleo 70, até a saída do filtro 56 e através da mesma.

A água potável tratada flui, então, da saída do filtro 56 através da primeira saída do cabeçote de controle 106, através da mangueira do cabe- çote de controle 94, através da segunda entrada do cabeçote de controle 104 e, então, através da segunda saída do cabeçote de controle 108 e para dentro do alojamento de armazenagem 30.

A água potável tratada enche, então, o volume interno 35 do alo- jamento de armazenagem 30, chegando ao dispensador 36, que se encon- tra em uma posição fechada para que o fluxo de água não possa passar através do mesmo. A água potável tratada continua a encher o alojamento de armazenagem 30, passando a envolver o alojamento do cabeçote de controle 90, até que a bóia 98 seja erguida, erguendo assim o tampão 100 para uma posição que forma uma vedação fluida com a segunda saída do cabeçote de controle 108, interrompendo o fluxo de água potável tratada para dentro do alojamento de armazenagem 30, até que se acumule pres- são suficiente para interromper o fluxo de água potável não-tratada para dentro do dispositivo para filtração de água 20.

A água potável tratada é dispensada através do dispensador 36, movendo-se a pega do dispensador 112 para uma posição aberta, de modo que a água potável tratada flua para dentro da entrada do dispensador 116, através do corpo do dispensador 110, e através da saída do dispensador118. A água potável tratada dispensada pode ser capturada em um recipien- te.

V. Unidades Modulares

Conforme mostrado na figura 9, o dispositivo para filtração de água 20 pode ser usado como uma unidade modular que pode compreender o conector 22, o cabeçote de controle 34, o filtro de água 26, e/ou o recipi- ente do filtro 28. A mesma unidade modular pode ser conectada de modo liberável (por exemplo, ajustada por atrito, rosqueada, fixada por pinos, pa- rafusada, presa, encaixada, travada, etc.) ou permanente (por exemplo, moldada, unida por adesão, soldada, fundida, fundida por placas quentes, etc.) a diferentes alojamento s de armazenagem (por exemplo, 30). Portan- to, um fabricante pode produzir a mesma unidade modular para incorpora- ção em uma linha de diferentes alojamento s de armazenagem (por exem- pio, a mesma unidade modular pode ser colocada em alojamento s de ar- mazenagem tendo diferentes volumes internos, cores, formatos, caracterís- ticas, etc.). Além disso, um consumidor pode, de maneira intercambiável, usar a mesma unidade modular para diferentes alojamento s de armazena- gem (por exemplo, alojamento s de armazenagem para uso sobre um bal- cão, em um refrigerador, etc.).

A presente invenção pode, adicionalmente, incluir informações que comuniquem ao consumidor, por meio de palavras e/ou imagens, que o uso da invenção proporciona benefícios associados ao dispositivo para fil- tração de água 20, além de proporcionar os ditos benefícios a uma taxa de fluxo mínima para um número de galões predeterminado. Essas informa- ções podem incluir uma reivindicação de superioridade quanto a outros dis- positivos e produtos para filtração de água. Conseqüentemente, é importan- te o uso de embalagens em associação com informações que comuniquem ao consumidor, por meio de palavras e/ou imagens, que o uso da invenção proporcionará os benefícios específicos e relacionados, conforme anterior- mente mencionado. As informações podem incluir, por exemplo, publicidade em todos os materiais usuais, bem como declarações e ícones na embala- gem, ou no próprio dispositivo para filtração de água 20, para informar o consumidor.

Todos os documentos acima citados estão aqui incorporados a título de referência, sendo que a citação de qualquer documento não deve ser interpretada como admissão de que este represente técnica anterior no que se refere à invenção.

Embora modalidades específicas da invenção tenham sido ilus- tradas e descritas, deve ficar óbvio aos versados na técnica que várias ou- tras alterações e modificações podem ser feitas sem que se desvie do cará- ter e âmbito da invenção. Portanto, pretende-se cobrir nas reivindicações anexas todas essas alterações e modificações que se enquadram no esco- po da presente invenção.

Claims

1. Dispositivo para filtração de água (20) para tratamento de á- gua potável não-tratada, o dispositivo para filtração de água compreenden- do: (a) um conector (22) para proporcionar comunicação fluida entre o dispositivo para filtração de água (20) e uma fonte de água potável não- tratada; (b) um filtro de água de baixa pressão (26, 6026, 8026) em co- municação fluida com o conector (22), o filtro de água de baixa pressão para tratamento de água potável não-tratada, o filtro de água compreendendo um material para filtração de água (58), caracterizado pelo fato de que o ma- terial para filtração de água consiste de partículas de carbono ativado meso- poroso, um Log de Remoção de Bactérias pelo Filtro (LRB-F) maior do que2 log, e um Log de Remoção de Vírus pelo Filtro (LRV-F) maior do que 1 log, em que a soma dos volumes de mesoporos e macroporos das partícu- las de carbono ativado mesoporoso é maior do que 0,12 mililitros/grama; microporo sendo um poro intraparticular tendo um diâmetro entre 2 nm e 50 nm e macroporo sendo um poro intraparticular tendo um diâmetro maior do que 50 nm; (c) um recipiente para filtro (28, 6028) em comunicação fluida com o conector (22), o recipiente para filtro (28, 6028) para conter o filtro de água de baixa pressão (26, 6026, 8026); (d) um regulador de fluxo (39) em comunicação fluida com o filtro de água de baixa pressão (26, 6026, 8026), o regulador de fluxo para con- trolar o fluxo de água potável através do dispositivo para filtração de água (20); (e) um alojamento de armazenagem (30, 8030) em comunicação fluida com o filtro de água de baixa pressão, o alojamento de armazenagem para armazenar água potável tratada pelo filtro de água; (f) uma válvula de fechamento automático (92), em comunicação fluida com o alojamento de armazenagem (30, 8030), a válvula de fecha- mento automático para interromper o fluxo de água potável tratada para dentro do alojamento de armazenagem; e (g) um dispensador (36) em comunicação fluida com o alojamen- to de armazenagem (30, 8030), o dispensador para dispensar água potável tratada a partir do alojamento de armazenagem; em que a água potável tratada entra no alojamento de armaze- nagem (30, 8030) a uma taxa de pelo menos 5 ml/min mas não maior que 2.000 ml/min, até ativar a válvula de fechamento automático (92) que está em comunicação fluida com o alojamento de armazenagem (30, 8030), de modo que o fluxo de água potável tratada para dentro do alojamento de ar- mazenagem (30, 8030) seja interrompido, em que o dispositivo para filtração de água (20) é um dispositivo não-elétrico para filtração de água, e em que pelo menos uma parte do recipiente de filtro (28, 6028) se fixa de modo Iibe- rável a uma parte frontal ou lateral do dispositivo para filtração de água (20), em que o regulador de fluxo (39) regula o fluxo de água potável não-tratada de modo que o tempo médio de contato do fluido é maior que cerca de 2 segundos até cerca de 827 KPa (120 psi).

2. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que as partículas de filtro carbono ativa- do mesoporoso compreendem partículas básicas de carvão ativado meso- porosas.

3. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o filtro de água (26, 6026, 8026) compreende um LRB-F maior que cerca de 3 Iogs e um LRV-F maior que cerca de 2 logs.

4. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para filtração de água compreende ainda um suporte para montagem em parede (8038) para a montagem do dispositivo para filtração de água.

5. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o recipiente do filtro (28, 6028) é a- berto com um torque de cerca de 0,56 N m (5 polegadas-libra) até cerca de 11,2 N m (100 polegadas-libra).

6. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que a água potável não-tratada entra radialmente e flui radialmente através do material de filtro de água.

7. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento de armazenagem (30,8030) é removido de modo separável do dispositivo para filtração de água.

8. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o filtro de água ainda compreende um pré-filtro (120), e o pré-filtro é selecionado a partir do grupo que consiste em materiais filtrantes à base de polipropileno fundido e soprado, polímero não-tecido, microfibra de vidro e celulose não-tecida.

9. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que a água potável não-tratada compre- ende 1 χ 106vírus por litro, e 1 χ 107 bactérias por litro.

10. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que a água potável não-tratada com- preende 1 χ 107vírus por litro, e 1 χ 108 bactérias por litro.

11. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula de fechamento automá- tico (92) compreende uma bóia (98).

12. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que o filtro de água (26, 6026, 8026) compreende um LRB-F maior que cerca de 6 Iogs e um LRV-F maior que cerca de 4 logs.

13. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que o recipiente para filtro (28, 6028) pode ser desprendido do dispositivo para filtração de água (20) usando um botão.

14. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para filtração de á- gua (20) compreende um meio (40) indicando a vida do filtro de água.

15. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento de armazenagem (30, 8030) compreende uma janela (88) para visualização do volume de á- gua potável tratada contida dentro do alojamento de armazenagem (30, 8030).

16. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para filtração de á- gua (20) compreende um regulador de fluxo, em que o regulador de fluxo regula o fluxo da água potável não-tratada de modo que o tempo de contato de fluido médio seja maior do que cerca de 4 segundos até cerca de 827 KPa (120 psi).

17. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para filtração de á- gua (20) compreende ainda um recipiente de filtro (28, 6028) para conter o filtro de água (26, 6026, 8026), em que a altura do recipiente de filtro (28, 6028) é menor do que 75% da altura do dispositivo para filtração de água.

18. Dispositivo para filtração de água, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento de armazenagem (30, 8030) tem um volume interior de cerca de 500 ml até cerca de 2000 ml.