BRPI0416580B1 - método de tratar de água e prover água potável. - Google Patents

Abstract

"sistema e método de tratamento de água". método e aparelho para produzir água purificada. a água tratada pode ser provida para uso doméstico, onde a água pode ser tratada com a remoção de espécies dissolvidas selecionadas enquanto retém propriedades que podem aperfeiçoar as propriedades ou a estética da água.

Description

"MÉTODO DE TRATAR ÁGUA E DE PROVER ÁGUA POTÁVEL" ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção A invenção refere-se a um método e aparelho para tratar água e, mais particularmente, à provisão de uma água de alta qualidade para o consumo e uso. 2. Descrição da Técnica Relacionada A água que contém espécies de dureza, tais como cálcio e magnésio, pode ser indesejável para alguns usos em aplicações industriais, comerciais e domésticas. As diretrizes típicas para uma classificação da dureza da água são: de zero a 60 miligramas por litro (mg/l) tal como carbonato de cálcio sendo classificada como branda; de 61 a 120 mg/l como moderadamente dura; de 121 a 180 mg/l como dura; e mais de 180 mg/l como muito dura. A água dura pode ser abrandada ou purificada com a remoção das espécies de íons de dureza. Exemplos de sistemas que removem tais espécies incluem aqueles que usam camadas de troca de íons. Em tais sistemas, os íons de dureza se tornam ionicamente ligados às espécies iônicas opostamente carregadas que são misturadas na superfície da resina de troca de íons. A resina de troca de íons fica eventualmente saturada com espécies de íons de dureza ionicamente ligados e deve ser regenerada. A regeneração envolve tipicamente a substituição das espécies de dureza ligadas por espécies iônicas mais solúveis, tais como cloreto de sódio. As espécies de dureza ligadas na resina de troca de íons são substituídas pelos íons de sódio e as resinas de troca de íons estão novamente prontas para uma subsequente etapa de abrandamento da água. Tais sistemas foram descritos. Por exemplo, Dosch, na Patente Norte Americana 3.148.687, ensina uma máquina de lavar que inclui uma disposição de abrandamento da água que usa resinas de troca de íons. Similarmente, Gadini e outros, na Publicação de Pedido de Patente Internacional N°. WOOO/64325, descrevem um utensílio dojméstico que usa água com um dispositivo aperfeiçoado para reduzir a dureza da água. Gadini e outros ensinam um utensílio doméstico que apresenta um sistema de controle, um sistema de suprimento de água a partir de uma fonte externa e um sistema de abrandamento com uma célula eletroquímica. A eletrodesionização (EiDI) é um processo que pode ser usado para abrandar a água. A eletrodesionização é um processo que remove as espécies ionizáveis de líquidos com o uso de meios eletricamente ativos e de um potencial elétrico para influenciar ò transporte de íons. Os meios eletricamente ativos podem funcionar para alternadamente coletar e descarregar espécies ionizáveis, ou para facilitar o transporte de íons continuamente por mecanismos de substituição iônicos ou eletrônicos, Os dispositivos de eletrodesionização podem incluir meios due apresentam uma carga permanente ou temporária e podem ser operados para provocar reações eletro-químicas destinadas a alcançarem ou intensificarem o desempenho. Estes dispositivos também incluem membranas eletricamente ativas, tais como membranas bipolares ou de troca de íons semipermeáveis. A eletrodesionização contínua (CEDI) é um processo no qual o parâmetro de dimensionamento principal é o transporte através dos meios, não a capacidade iônica dos meios. Um tí pico dispositivo de eletrodesionização inclui membranas alternadas eletroativas semipermeáveis de troca de cátions e ânions. Os espaços entre as membranas são configurados para criarem os compartimentos de fluxo de 1'quido com entradas e saídas. Um campo elétrico de corrente contínua transversal é imposto por uma fonte de energia externa com o uso de eletrodos nas divisas das membranas e dos compartimentos. Freqüentemente, os compartimentos de eletrólito são providos de modo que o produto de reação dos eletrodos possa ficar separado dos outros compartimentos de fluxo. Mediante a imposição do campo elétrico, os íons no líquido são atraídos para seus respectivos contra-eletrodos, Os compartimentos adjacentes ligados pela membrana permeável de ânion eletroativo virada para o anodo e peda membrana de cátion eletroativo virada para o catodo tipicamente se tornam ionicamente esgotados, e os compartimentos ligados pela membrana permeável de cátion eletroativo virada para o anodo e pela membrana de ânion eletroa ivo virada para o catodo tipicamente se tornam ionicamente concentrados. O volume dentro dos compartimentos de esgotamento de íons e, em algumas concretizações, dentro dos compartimentos de concentração de íons, também inclui meios eletricamente ativos. Nos dispositivos de eletrodesionização, os meios podem incluir resinas de troca de ânions e de cátions intimamente misturados. Os meios de troca de íons tipicamente intensificam o transporte de íons dentro dos compartimentos e podem participar como unj substrato para reações eletroquí-micas controladas. Dispositivos de eletrodesionização foram descritos, por exemplo, por Giuffrida e outros nas Patenjtes U.S. Nos. 4.632.745,4.925.541 e 5,211.823, por Ganzi nas Patentes U.S. Nos. 5.259.936 e 5.316.637, por Oren e outros na Patente U.S. No. 5.154.|δ09, e por Kedem na Patente U.S. No. 5.240.579.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em um aspecto, a invenção apresenta um método de produzir água, que compreende a passagem de urji primeiro fluxo de água através de um compartimento de esgotamento de um dispositivo de eletrodesionização para produzir um segundo fluxo de água apresentando um LSI (índice de Saturação Langelier) menor do que cerca que 0, e a passagem do segundo fluxo de água através de um compartimento de catodo do dispositivo de eletrodesionização para produzir um terceiro fluxo de água, o terceiro fluxo de água sendo menos corrosivo do que o primeiro fluxo de água e apresentando um LSI de menos de cerca de 0.

Em outro aspecto, a injençãò apresenta um método de prover água potável, que compreende a passagem de um primeiro fluxo de água através de um compartimento de catodo de um dispositivo eletroquímico para produzir um segundo fluxo de áciua, e a passagem do segundo fluxo de água através de um compartimento de esgotamento de um dispositivo eletroquímico para produzir um terceiro fluxo de água apresentando um LSI menor do que cerca de 0, o terceiro fluxo de água sendo menos corrosivo do que o primeiro fluxo de água.

Em outro aspecto, a imjenção apresenta um método de reter um nível de cloro residual na água, que compreende a remoção de mais de 90% de cloro ativo de um primeiro fluxo de água, a passagem de fluxo de água através de um compartimento de esgotalrtento· de um dispositivo eletroquí-mico, a remoção de uma porção de quaisquer íons dissolvidos no fluxo de água, a introdução do fluxo de água em Jum circuito, o circuito incluindo um recipiente de armazenamento, e a introdução de cloro ativo em um segundo fluxo de água no circuito em uma taxa adequada para manter uma concentração de cloro média efetiva no circuito.

Em outro aspecto, a im/ençãb apresenta um método de seletivamente reter os íons em um suprimentoj de água, que compreende a passagem de uma água de alimentação através de um compartimento de esgotamento de um dispositivo eletroquímico, a água de alimentação compreendendo íons monovalentes e divalerttes, a remoção de pelo menos 30% de cátions divalentes da água de alimentação e a retenção de pelo menos cerca de 80% de uma espécie selecionada de sílica, de boro e de fluoreto, para produzir uma água tratada, e o suprimento da água tratada para consumo doméstico.

Em outro aspecto, a invenção apresenta um método de produzir uma água purificada, que compreende a passagem de um fluxo de água a-través de um compartimento de esgotamento de um dispositivo eletroquímico e o ajuste de uma tensão aplicada ao dispositivo eletroquímico para controlar a corrente que passa através do dispositivo eletroquímico em um nível adequado para remover mais de cerca de 25% de qualquer cálcio no fluxo de água e inadequado para removei mais de cerca de 10% de qualquer espécie de fluoreto ou de sílica do fluxo de água.

Em outro aspecto, a invenção apresenta um método que compreende o abrandamento de uma água de alimentação através de uma camada de material de troca de íons para remover mais de 30% de quaisquer íons de dureza da água de alimentação para produzir uma água abrandada, o suprimento da água abrandada para conçumo doméstico, e a descarga de uma solução concentrada compreendendo cálcio, onde a soma do teor tônico da água abrandada e do teor tônico dá solução concentrada não é maior do que o teor iônico total suprido pela água de alimentação.

BREVE DESCRICÃO DOS DESENHOS

Concretizações preferidas e não-limitativas da presente invenção serão descritas por meio de exempo e com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um dispositivo ou módulo eletroquímico, de acordo com uma ou mais concretizações da invenção. A Figura 2 é um diagrama e^quemático de outro módulo eletroquímico, de acordo com uma ou mais conjcretizações da invenção. A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um sistema, de a-cordo com uma ou mais concretizações da invenção. A Figura 4 é um gráfico que mostra cobre extraído de um corpo de prova de cobre através de três amostras diferentes de água. A Figura 5 é um gráfico que mostra cobre extraído de um corpo de prova de cobre depois da exposição às três águas diferentes para várias durações de tempo. A Figura 6 é um gráfico que mostra a quantidade de cobre extraído dos corpos de prova de cobre depois da exposição às três águas diferentes, quando a água estiver sendo trocada em vários intervalos. A Figura 7 ilustra graficamente a condutividade da água de produto e a corrente aplicada, de acordo com uma ou mais concretizações da invenção.

E a Figura 8 ilustra graficamente a condutividade da água fora de uma pilha e fora de um tanque, Dem tjomo a corrente aplicada durante a operação, de acordo com uma ou mais concretizações da invenção. DESCRICÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção apresenta um método e aparelho para prover água purificada ou tratada origir ária dje uma variedade de tipos de fonte. As possíveis fontes de água incluem água de poço, água de superfície, água municipal e água da chuva. 0 produto tratado pode ser para uso comum ou para consumo humano ou outros usos domésticos, por exemplo, banhos, lavanderia e lavagem de pratos.

Em geral, a água potável de qualidade é associada com água altamente purificada. Entretanto, visto que a água é isenta de contaminação microbial, a melhor água potável po,de não ser necessariamente a mais qui-micamente pura. Por exemplo, a água que foi purificada a uma alta resistivi-dade, por exemplo, maior do que cerca ce 1 megaOhm, pode, portanto, ser isenta de teor iônico, se tornando "faminta" e corrosiva ao material, tal como cobre, que pode ser usado em sistemas de tubulação de água. O sabor pode também ser afetado, por exemplo, pela remoção de espécies de bicarbo-nato. Adicionalmente, produtos químicos benéficos ou desejáveis que foram acrescentados à água, por exemplo, espjécies de fluoreto e de cloreto, podem ser removidos juntamente com espécies indesejáveis, resultando em uma água que pode precisar ser refortificada.

Se um domicílio for suprido com água dura, isto é, água contendo mais de cerca de 60 ppm de carbonato de cálcio, ela será geralmente tratada antes do uso com a passagem através de um dispositivo de abrandamento de água. Tipicamente, o dispositivo de abrandamento de água é de um tipo recarregável de troca de íons e é carregado com resina de cátion na forma de sódio e resina de ânion na forma de cloreto. À medida que a água passa através da camada de resina contribuidores principais para a dureza, tais como espécies de cálcio e de magnésio, são trocados por sódio. Desta maneira, a água pode ser abrandada à medida que a concentração dos cá-tions divalentes e, em particular, dos íons de cálcio e de magnésio diminui. Entretanto, um equivalente de sódio é acrescentado à água tratada para cada equivalente de cálcio que é removido. Desse modo, embora a água seja abrandada, a dureza é substituída por íons de sódio que alguns consumidores podem achar indesejáveis. Adicionalmente, quando estas camadas de troca de íons forem recarregadas com a lajvagem com solução de cloreto de sódio, a salmoura resultante terá que ser descartada e será geralmente descarregada em um sistema séptico, onde a salmoura é disponibilizada para novamente entrar na água subterrânea. Em algumas jurisdições, a descarga de salmoura em um sistema séptico doméstico é regulada ou proibida.

Outros métodos de abrandamento da água inciuem o uso de dispositivos de osmose inversa que podem suprir água de pureza elevada, mas fazem isto, em geral, em uma oaixa taxa e exigem o uso de uma bomba de pressão elevada. Além disso, rruitas membranas de osmose inversa podem ficar sujas pela presença de materiais dissolvidos, tal como sílica, que podem ser geralmente encontrados na água do poço.

Embora os exemplos descritos aqui usem dispositivos de eletro-desionização, outras técnicas de tratamento de água, tal como a desioniza-ção capacitiva, podem também ser aplicáveis. A desionização contínua pode também ser usada para remover componentes de dureza de um suprimento de água. Entretanto, a maioria dos sistemas de eletrodesionização con ínua apresenta exigências de potência, de espaço e de serviço que os tornam impraticáveis para uso doméstico. Além disso, devido ao fato de o cloro poder ser indesejável na presença de resinas de troca de íons, se um suprimento de água clorada for abrandado, o cloro deverá frequentemente ser primeiramente removido da água. Isto significa que qualquer água, assim tratada, não se beneficia das propriedades bactericidas residuais do suprimento de água clorada.

Frequentemente, os sis temas de eletrodesionização se destinam a remover tantos íons quanto possível, e espécies facilmente ionizáveis, tais como cálcio e sódio, são eficientemente rèmovidas, de modo que menos que 1% dos cátions presentes na água de alimentação permaneça na água tratada. Para muitos usos industriais e comerciais, esta água altamente purificada pode ser benéfica; contudo, este nível de pureza pode ser indesejável para um suprimento de água doméstico no qual um certo nível de teor de cátion pode ser benéfico. Adicionalmente, esta água altamente purificada pode ser corrosiva e pode tender a atacar tubos de cobre que se encontram geralmente presentes em sistemas domésticos de distribuição de água. Alguns sistemas domésticos de distribuição de água podem incluir juntas soldadas de chumbo, e metais pesados, tais como chumbo, podem também ser lixiviados para a água que passa ajtravés dos tubos.

Em algumas jurisdições, níveis mínimos de cálcio podem ser necessários a fim de estarem de acordo com os regulamentos de saúde e segurança. Desse modo, um sistema de pureza elevada que remove, por exemplo, mais de 90 ou 99% de cálcio do suprimento de água, pode ser inadequado nestas localizações. ; A presente invenção, de acordo com uma ou mais concretizações, pode utilizar a tecnologia de eletrodesionização para produzir água purificada ou tratada com propriedades que podem ser a água ideal para consumo doméstico. Por exemplo, o aparelho pode abrandar um suprimento de água dura ou muito dura, ainda retendo um certo nível de cálcio, em um nível abaixo de cerca de 60 ppm de carbonato de cálcio. Além disso, o cloro poderá ser retido na água, de modo que ele retenha pelo menos suas qualidades bactericidas, se a água, apcs o tratamento, for armazenada por qualquer duração de tempo. As espécies de bicarbonato podem também ser retidas em níveis que forneçam uma água. de sabor melhor. O fluoreto pode também ser retido, de modo que suplementos adicionais de fluoreto possam ser desnecessários. Além disso, os compostos, tal como sílica, boro e outras espécies menos ionizáveis, podem também ser retidos em níveis desejáveis maiores do que outros métodos de eletrodesionização. Com a retenção de alguns destes materiais de vestígio, tais como boro e sílica, as propriedades da água tratada podem ser aperfeiçoadas sobre a água que apresentou uma quantidade maior destes materiais removidos. Em algumas concretizações da presente invenção, pelo menos 80 ou 90% destes compostos podem ser retidos enquanto mais de 25%, 30% ou 50% de compostos de contribuição de dureza, tais como cálcio, são removidos.

Além disso, a invenção proporciona a adição de hidrogênio (H2) à água, o que pode contribuir para reduzir a corrosividade da água tratada. A adição de hidrogênio à água pode se manifestar por um aumento detectável em um hidrogênio dissolvido ou um decréscimo resultante na concentração de espécies oxidantes. Isto pode prover propriedades antioxidantes desejáveis também. O pH, caso seja alterado sob qualquer condição, está geral- mente próximo àquele da água dè suprimento e não terá, portanto, efeitos prejudiciais sobre o equipamento ou os sistemas que são projetados para usar uma água de torneira não-abrandada em um pH aproximadamente neutro. O aparelho da invenção, enquanto apresenta uma área de cobertura relativamente pequena e usa menos energia do que muitos sistemas de tratamento de eletrodesionizaçêo ou outros sistemas de tratamento, pode ainda suprir quantidades de água tratada ou abrandada que satisfaçam as situações de demanda doméstica de pico. Ele pode também ser capaz de suprir água abrandada continuamente, já que nenhum ciclo de recarga é exigido e uma reserva de água tratada pode ser formada.

Além disso, o método e o aparelho da presente invenção podem prover água tratada sem aumentar a carga iônica descarregada do sistema de tratamento. Sistemas de tratamento cjuímico convencionais podem exigir a recarga, por exemplo, com cloreto de sódio, que, por sua vez, é substituído por espécies de dureza que são removidas da água. Isto significa que tanto as espécies de dureza como as espécies substituídas estão presentes ou na água abrandada ou na salmoura descarregada. Isto pode ajudar a carga iônica de águas perdidas descarregadas da residência e pode resultar, por exemplo, em prejuízo para a água subterrânea. Algumas concretizações da presente invenção, contudo, podem descarregar apenas esse material iônico que entra na residência através da água de alimentação. Adicionalmente, a quantidade total de águas perdidas descarregadas como resultado do processo de abrandamento pode ser significativamente menor do que com as águas convencionalmente abrandadas, por exemplo, menos de 10% ou 5% do volume de água tratada.

Uma concretização de Um sistema da invenção é ilustrada es-quematicamente na Figura 3. A Figi ra 3 mostra um sistema de abrandamento de água 10 que pode ser usado em uma variedade de instalações, tal como em uma residência. A água de alimentação é suprida no ponto de entrada 14, que pode ser, por exemplo, água de poço ou um suprimento de água municipal.

Na derivação 24, a água pode entrar em cada ou em ambos os condutos 26 e 28. A água que passa através do conduto 26 é tipicamente direcionada para o conduto 94 na derivação 22 e alimenta o recipiente de armazenamento 12 depois de passar pe o indicador de pressão 20a e através da entrada 62. Quando houver uma demanda para água a jusante do dispositivo de armazenamento, a água sairá através da saída 64, passará pelo sensor de pressão 20b e entrará ou no conduto 96 ou no conduto 98, ou em ambos, dependendo da fonte de demanda. O conduto 98 conduz a-lém do sensor de pressão 20d e das válvulas 32a e 32b para o ponto de serviço 18. O ponto de serviço 18 pode ser fluidicamente conectado a um sistema de encanamento ou pode ser seletivamente ligado a um ponto específico de uso, tal como um utensílio ou banho. A água que passa através do conduto 96 pode entrar ou no conduto 52 ou no conduto 54, ou em ambos. Em uma configuração, a água que entra no conduto 52 é direcionada pela válvula 32c para o conduto 70 e para a bomba 30a. Depois de passar através do conduto 72 e do dispositivo de pré-tratamento opcional 28a que pode ser, por exemplo, um filtro de carbono, um filtro particulado, ou um dispositivo de aeração, a água é direcionada para o conduto 60 em cujo ponto ela entra no módulo de eletrodesionização 100. A água que entra através do conduto 60 é purificada com a passagem através de um ou mais compartimentos de esgotamento de íons (esgotamento) e pode também passar através de um compartimento de eletrodo, por exemplo, o compartimento de catodo.

Com o encanamento pos compartimentos de esgotamento (quando tratada, a água de produto é produzida), seja a montante, seja a jusante do compartimento de catodo, o sistema poderá ser aterrado através do catodo. Isto pode ser particularmente vantajoso em uma instalação doméstica, visto que pode reduzir os riscos à segurança para o consumidor. Além disso, o gás de hidrogênio que pode^ ser formado no catodo pode ser dissolvido na água de produto que atravessa, resultando em uma água de produto que pode ser menos corrosiva do que a água derivada do compartimento de catodo. A água de produtq pode alimentar (ou receber água do) catodo, do anodo, ou de ambos. Se a agua de produto se comunicar com ambos os eletrodos, o sistema pode ser canalizado, de modo que os compartimentos de esgotamento sejam dispostos em série ou paralelos com os compartimentos de eletrodo. Depois de sair do módulo de eletrodesioniza-ção 100 através do conduto 63, a água de produto pode ser direcionada pela válvula 32e para o conduto 92 e paira o dispositivo de leitura de pressão 20c. A água procede então para a derivação 22 e é direcionada para o conduto 94 antes de entrar no recipiente de armazenamento 12. Desse modo, o recipiente de armazenamento 12 pode incluir água purificada originária do conduto 92, bem como água não tratada, ou minimamente tratada que é provida a partir do ponto de entrada 14.0 recipiente de armazenamento 12 pode ser configurado de modo que estas duas fontes de água sejam misturadas, ou, alternativamente, que as duas fontes de jágua sejam segregadas, por exemplo, uma das fontes de água pode entrar no fundo do recipiente de armazenamento 12 e proceder como fluxo de tomada de água ascendentemente para a saída 64. O desempenho do módulo de eletrodesionização 100 pode ser aperfeiçoado com o pré-tratarriento que inclui a remoção de cloro, um suprimento de água municipalmente tratado pode ser passado através de um filtro de redução de cloro, tal como o filtro de carbono 28a, ou de outro dispositivo de pré-tratamento antesj de entrar no módulo de eletrodesionização 100.

Dispositivos de pré-tratamento podem também ser colocados em algum lugar no circuito. A água que entra no recipiente de armazenamento 12 depois de ser tratada no módulo de eletrodesionização 100 pode conter pouco ou nenhum cloro (ou desinfetante alternativo) e, para reter um nível de cloro residual no tanque de arrrictzenarnento 12, a água pode ser misturada com água não-tratada originária do ponto de entrada 14. Preferivelmente, a água clorada é acrescentada ern uma taxa adequada para resultar em uma água misturada que contém espécies suficientes para inibir a atividade bacteriológica. O cloro ativo refere-se àquele cloro contendo espécies que exibem uma atividade antimicrobial. Umà concentração de cloro efetiva é definida aqui como uma concentração de| compostos de cloro ativos, por e- xemplo, hipoclorito de sódio, que inibe cj crescimento de bactérias, tal como a e-Coli, no recipiente de armazenamento 12. Por isso, a taxa na qual a á-gua de alimentação e a água tratada são misturadas no recipiente de armazenamento 12 pode ser dependente de inúmeros fatores incluindo a eficiência do dispositivo de eletrodesionização 100, uma concentração de cloro efetiva desejada, a taxa na qual a ágpa contida no reservatório de armazenamento 12 será esgotada, a temperatura do reservatório de armazenamento 12 e a fonte e a qualidade da água de alimentação. Naturalmente, se a água de poço ou outra fonte de água não-tratada for usada, a manutenção de um nível desinfetante efetivo poderá ser desconsiderada.

Enquanto a água estiver sendo reciclada através do circuito de purificação, água extra poderá ser suprida através do conduto 54 para a válvula 32d, onde ela é direcionada para o conduto 88, para a bomba 30b, para o conduto 90, para a unidade de pré-tratamento 28b e para o conduto 80 antes de entrar no módulo de eletrodesionização 100. A partir do conduto 80, a água pode alimentar um ou mais cdmpartimentos de concentração de íons (concentração) que podem também ser canalizados em série com o compartimento de anodo. O compartimento de anodo pode ficar ou a montante ou a jusante do compartimento de J concentração. Com a passagem através do compartimento de anodo, o pH da água pode ser diminuído e pode resultar em um LSI mais baixo. 0 LSI mais baixo, que pode ser reduzido para menos de 0 (sem incrustação) diminui o potencial de incrustação da água e proporciona assim uma majiutençjão inferior, uma recuperação de água mais elevada, uma maior longevidade e um sistema mais confiável. O concentrado que sai do módulo de eletrodesionização 100 tipicamente entra no conduto 82 e pode ser direcionado pela válvula 32f para os condutos 84 e 67 onde uma porção do concentrado pode ser descartada para refugo, seja constantemente, seja intermitentemente através da válvula 32g e do dreno 26. Uma porção adicional da água pode ejntrar no conduto 66 e pode ser reciclada para o módulo de eletrodesionização 100 através do conduto 86 e da válvula 32d. Desta maneira, uma solução de concentrado pode aceitar íons até que um nível específico seja alcarjçado, por exemplo, um LSI pré- escolhido, de modo que uma quarlitidadè mínima de água possa ser descarregada enquanto mantém um ambiente jsem incrustação por todo o circuito. A conservação da água pode ser aperfeiçoada adicionalmente com o uso do concentrado para aplicações, tal como irrigação, que não exijam água a-brandada.

Se for usado um sisteína ou uma técnica de inversão de polaridade, os circuitos anteriormente descritos poderão ser trocados, de modo que o circuito de purificação opere como o circuito de concentração e o circuito de concentração opere comq o circuito de purificação. De acordo com uma ou mais concretizações da invenção, quando a polaridade do anodo e do catodo for trocada, a função dos compartimentos de concentração e de esgotamento será também mudada e a bomba 30a, o dispositivo de pré-tratamento 28a, o conduto 60 e o conduto 63, bem como a válvula 32e, se tornam, cada qual, parte do circuito de concentração. Do mesmo modo, a bomba 30b, o dispositivo de pré-tratamento 28b, os condutos 80 e 82 e a válvula 32f se tornam parte da água de suprimento de circuito purificado para o recipiente de armazenamento 12. Desse modo, não apenas são trocados os compartimentos de módulo de eletrodesionização, mas todas as partes associadas, tais como dispositivos de pré-tratamento, bombas, válvulas, calibradores e derivações, possivelmente excetuando a válvula 32g, são alternadas entre a água purificada de transporte e a água concentrada, resultando em uma menor oportunidade para uma prolongada incrustação e em uma maior oportunidade para a dissolução de qualquer incrustação que possa ter sido formada. Isto provou ser particiilarmente vantajoso na redução da incrustação em componentes, tais como válvulas, orifícios, filtros ou derivações. Os ciclos de polaridade inversa podem se basear em inúmeros fatores, incluindo tempo, qualidade da água de fonte, temperatura, qualidade da á-gua purificada, qualidade de água desejada e taxas de uso de água.

Além de prover níveis e etivos de cloro no tanque de armazenamento 12, o sistema pode ser operado para manter níveis de outros componentes, tais como bicarbonato, fluoreto, sí ica e boro. O módulo de eletrodesionização 100 pode conter material de troca de íons e pode ser operado em uma taxa de fluxo e corrente destinada a minimizar a remoção de parte ou de todas essas espécies. Além disso, paite do cálcio, do magnésio, do ferro, do manganês ou de outros componentes de dureza presentes na água pode ser retida para prover uma água purificarja contendo, por exemplo, cerca de 200,300,400 ou 500 ppm de dureza. Isto pode resultar em uma água que é menos corrosiva, exibindo melhores; qualidades estéticas do que a água que foi reduzida a um nível mais baixo de dureza. Com a remoção, por exemplo, de cerca de 20,30,40,50 ou 60% dos cations divalentes em uma passagem única através do dispositivo de eierodesionização, o dispositivo pode exigir menos potência e uma menor área de ccjbertura do que um dispositivo destinado para mais completamente remover cátions divalentes da água em uma única passagem.

De acordo com concretizações adicionais, os sistemas e as técnicas da presente invenção podem compreender um sistema de pós-tratamento do subsistema capaz de destruir ou de tornar inativa qualquer bactéria que possa ser dispensada para um ponto de uso. Por exemplo, o sistema de pós-tratamento pode compreender um aparelho ou dispositivo que possa irradiar água tratada ou purificada com radiação actínica ou expor ou remover qualquer bactéria pela ultrafiitração e/ou microfiltração. LSI refere-se ao índice de Saturação Langelier. O índice de saturação Langelier pode não indicar quanta iricrustação pode ocorrer, mas pode prover informação de se uma água irá depositar incrustação (LSI >0), dissolver depósitos de cálcio (LSI < 0) ou ser um equilíbrio (LSI=0) com depósitos de cálcio. Tipicamente, o índice de saturação Langelier é igual à mudança de pH que seria exigida a fim de trazer uma água para as condições de equilíbrio. Por exemplo, uma água que exibe um índice de saturação Langelier de cerca de 1,0 poderia ser trazida para o equilíbrio com a redução do pH da água pela unidade de pH 1,0. O cálculo do índice de saturação Langelier pode ser executado de acordo com o padrão ASTM D-3739.

De acordo com uma ou mais concretizações da presente invenção, é provido um método que reduz qualquer aumento de pH enquanto também reduz o uso da água. A água pod|e ser passada através do compar- timento de catodo, bem como atijavés de um ou mais compartimentos de esgotamento de íons, e a água qje pocleria normalmente ser dedicada ao compartimento de catodo sozinha pode funcionar tanto como água de produto como eletrólito para o compartimenta de catodo. A água pode primeiramente ser alimentada a um ou mais ou èm todos os compartimentos de esgotamento de íons e depois ao compartjmento de catodo, antes de seu uso como água de produto. Alternativamente, a água de alimentação pode pri-meiramente ser passada através do compartimento de catodo, depois através de um ou mais compartimentos de esgotamento de íons e depois para um ponto de uso. Desta maneira, toda a água ou uma porção da água que passa através do compartimento de catodo pode ser usada como a água de produto, resultando em economias de água. Tal disposição onde o compartimento de catodo pode ser fluidicamente conectado a um ou mais compartimentos de esgotamento de íons pode também prover um aterramento efetivo do sistema de água através do catodo, resultando, portanto, em níveis mais altos de segurança e utilidade, que pode ser preferido em instalações específicas, tais como, por exemplo, em sistemas de água domésticos. A água pode ser suprida para o compartimento de catodo em uma taxa que resulta em um aumento no pH de menos de cerca de 2 unidades de pH a partir do momento de entrada para o momento de saída do compartimento de catodo. Em outras concretizações, o aumento do pH pode ser limitado a unidades de cerca de 1,0J5, 0,2, 0,1 pH ou menos. Qualquer técnica para reduzir o aumento do pH pode ser empregada. Uma maneira de controlar o aumento do pH no católito é com o aumento do fluxo de fluido através do compartimento de catodo. Em se comparando o fluxo de água através de um compartimento de catodo com o fluxo através de um dos compartimentos de esgotamento no módulo, uma relação de fluxo de cerca de 1:2, de 1:5, de 1:10, de 1:50 ou maior pode prover a água exibindo um índice de saturação Langelier preferível. Por exemplo, se o fluxo através de um compartimento de esgotamento de íons for de cerca de 40 litros por hora, o fluxo através do compartimento de catodo pode ser de cerca de 400 litros por hora, provendo uma relação de cerca de 1:10 entre o fluxo através de um compartimento de esgotamento de íons e o fluxo através do compartimento de catodo. Se a água que passa através de todos os compartimentos de esgotamento de íons em ura módulo for direcionada através do compartimento de catodo também, a relação de fluxo entre o compartimento de catodo e um compartimento de esgotamento de íons individual (assumindo-se um fluxo igual através de cada compartimento) será igual ao número de compartimentos de esgotamento do íonsj no módulo. Por exemplo, em um módulo que contém 25 compartimentos de esgotamento de íons, se toda a água que passa através dos compartimentos de esgotamento de íons também passar através do compartimento de catodo, a relação do fluxo de água que passa através de qualquer dos compartimentos de esgotamento de íons em relação ao compartimento de catodo será de cerca de 1:25, se o fluxo através de cada dos compartimentos de esgotamento de íons for o mesmo. O uso de água de produto como católito pode parecer ser con-tra-intuitivo por diversas razões, incluindo, por exemplo, a resistividade mais alta da água de produto em um compartimento de catodo que tipicamente tem um melhor desempenho com áciua de baixa resistividade. Entretanto, a água de produto pode ser de resistividade baixa o suficiente, por exemplo, menos de cerca de 1 megaOhm, de tal modo que a condutividade através do compartimento de catodo não seja alterada a um ponto em que o desempenho do módulo seja significativamente degradado. Além disso, a adição de gás de hidrogênio dissolvido na água de produto à medida que ele passa através do compartimento de catodo pode prover uma água de menor corro-sividade sem um aumento concomitante no índice de saturação Langelier. Esta água pode também prover benefícios à saúde como resultado, por e-xemplo, de uma atividade antioxidante. A água produzida com o uso deste pode também ser menos corrosiva ao cobje ou componentes contendo cobre do que água de torneira natural q>u uma água abrandada por meio convencional, A taxa de fluxo através do compartimento de catodo pode ser estabelecida ou ajustada para ser adequada para minimizar a formação de incrustação. Preferivelmente, a taxa de fluxo através do compartimento de catodo é maior do que cerca de 5 litros por minuto de água por ampère de corrente que passa através do módulo, lyiais preferivelmente, a taxa de fluxo através do compartimento de catodo é rriaior ou igual a cerca de 12 litros por minuto de água por ampère aplicado através do módulo. À medida que a elevação no pH que tipicamente ocorre no compartimento de catodo pode ser uma função, entre outros fatores, da corrente que passa através do compartimento, o aumento do pH pode também ser aliviado com o aumento da taxa de fluxo através do compartimento em resposta a um aumento na corrente.

Os módulos de eletrotjiesion)zação contínua convencionais ge-ralmente sofrem de incrustação nos compartimentos de concentração de íons. Isto pode se dar devido a um aumento no índice de saturação Langeli-er que pode ser o resultado de um aumento na concentração de cálcio na água ali.

Em outra concretizaçãò, a incrustação nos compartimentos de concentração de íons pode ser reduzida com a diminuição do índice de saturação Langelier de água que passa através dos compartimentos de concentração. Um método de se obter esta redução é com o uso de pelo menos uma porção do concentrado de fluxo como anólito. Desta maneira, o aumento no índice de saturação Langelier resu tante de uma maior concentração de cálcio e outros componentes icnicos dissolvidos pode ser neutralizado com a diminuição do componente do pH do índice de saturação Langelier. Isto pode ser feito com a passagem de concentrado através do compartimento de anodo. Por exemplo, a água pode primeiramente passar através de um ou mais dos compartimentos de cqncentração em um módulo de ele-trodesionização contínua e pode enão ser direcionada através do compartimento de anodo, como anólito, A água pode ser então descartada para refugo ou pode ser reciclada através dq sistema para formar uma concentração maior de espécies dissolvidas e ass m reduzir ou conservar a quantidade de água que tem que ser descartada. Desse modo, pode ser empregado um "circuito” incluindo pelo menos um compartimento de concentração e pelo menos um compartimento de anodo. Uma porção da água pode ser constan- te ou intermitentemente sangrada òu descarregada de tal circuito de compartimento de concentração/compartirnento de anodo para impedir a formação de cálcio ou de outros componentes iônicos a níveis que poderíam resultar em incrustação. Alternativamente, em vez de passar para o refugo, esta á-gua fortificada por íons pode ser usada em aplicações que não exijam água tratada, por exemplo, irrigação, e em outros usos de água cinza convencionais. A água pode passar ou através do compartimento de anodo primeiro ou através de um ou mais compartimentos de concentração de íons primeiro. Por exemplo, se uma água de um pH mínimo for desejada, então, o tempo de residência do fluido no compartimento de anodo poderá ser aumentado, por exemplo, pela comunicação de fluido com poucos ou apenas um compartimento de concentração de íons. Alternativamente, se todos os compartimentos de concentração de íons estiverem em comunicação com o compartimento de anodo, então, cada destes fluxos de fluido deverão contribuir com fluido, e o fluxo através do compartimento de anodo será maior, resultando em um menor decréscim o do pjli A água pode primeiramente ser passada através do compartimento de anodo e depois através de um ou mais compartimentos de concentração de íons ou, alternativamente, a água pode ser primeiramente passada através de um ou mais compartimentos de concentração de íons e então através do compartimento de anodo. Para impedir a incrustação nos compartimentos de concentração de íons, pode ser preferido primeiramente alimentar o fluxo de fluido no compartimento de anodo e depois no compartimento ou nos compartimentos de concentração de íons. Desta maneira, o pH da alimentação pode ser diminuído (como o índice de saturação Langeli-er) antes de ser introduzido no compartimento de concentração de íons. Quando a água que passa através do compartimento de anodo e dos compartimentos de concentração de íons for parte de um circuito de recircula-ção, poderá ser menos importante passar a água através do compartimento de anodo primeiro, porque o fluido no circuito de recirculação (uma porção do qual tipicamente já terá passado atraiés do compartimento de anodo) pode consistentemente prover água de menor pH para um ou todos os compartimentos de concentração de ícns, nrío obstante a ordem na qual a alimentação fresca é introduzida nos dois compartimentos. 1 Em outra concretização da presente invenção, pelo menos um dos compartimentos de esgotamen o de íons do módulo está em comunicação com o compartimento de catodo e pelo menos um dos compartimentos de concentração de íons do módulo está em comunicação de fluido com o compartimento de anodo. Em ainda outri concretização da presente invenção, a configuração do compartimento de anodo/de concentração pode ser similar ou idêntica à configuração do compartimento de catodo/esgotamento, de modo que os dois fluxos de fluido possam correspondentemente trocar as funções também, quando a polaridade elétrica aplicada do módulo for mudada, logo depois que a inversão de polaridade for completada. Isto pode prover um sistema de inversão de polaridade que diminui o número de válvulas exigidas comparado a muitos sistemas de inversão de polaridade de ele-trodesionização contínua. Desse modo, enquanto a necessidade de inversão de polaridade pode ser diminuída por causa da redução no índice de saturação Langelier devido a outras mudanças no desenho, se a inversão da polaridade for desejada, a função dos circuitos poderá ser mudada para acomodar a mudança de polaridade.

Com a construção de cada dos dois circuitos, de modo que ele possa alternativamente atuar como um circuito de concentração/anodo e circuito de esgotamento/catodo, todo o circjuito, e seus componentes associados, não precisam ficar continuamente expostos ao fluido do índice de saturação Langelier mais elevado. Isto é, cada circuito pode ser configurado e apresentar componentes que propiciem um grau de simetria funcional que permite que cada circuito execute pólos de concentração e esgotamento alternados.

De acordo com outra conbretizáção da invenção, um sistema de tratamento de água, preferivelmente um sistema com base em eletrodesioni-zação, tal como aquele ilustrado na F gura 3, é provido em um ponto de uso, de modo que a água tratada possa ser pro|duzida para consumo doméstico em uma base contínua sem regertieração. Um suprimento de água tratada poderá ser interrompido, quando um dispositivo de tratamento de água convencional, tal como um dispositivo de abrandamento recarregável, exigir regeneração. A presente invenção, contudo, pode permitir um suprimento ininterrupto de água abrandada. Adicionalmente, o· sistema pode ser instalado e mantido por técnicos treinados na instalação e na manutenção de sistemas de tratamento de água tradicionais. A Figura 1 ilustra uma concretização da invenção. O módulo 100 é mostrado em seção transversal que ilustra um grupo de compartimentos de esgotamento de íons e de concentração de íons paralelos e alternados, bem como compartimentos associados de catodo e de anodo nas extremidades opostas do módulo. A água provejiiente de uma fonte doméstica, por exemplo, a água de poço ou água municipal, que pode ou não ter sido tratada com a passagem através de um filtro de partículas e/ou de carbono, é alimentada no sistema por um ou mais condutos, tal como o conduto 116. A partir do conduto 116, a água é alimentada através dos compartimentos de esgotamento de íons 140a, 140b e 140c. A água é alimentada a partir do conduto 118 nos compartimentos de concentração de íons 130a, 130b e 130c. Tanto o compartimento de esgotamento como o compartimento de concentração são tipicamente enchidos com um material eletroativo ou um material de troca de íons, tal como uma resina de troca de íons (que pode ser ligada ou não-ligada) ou fibras, e cada dos compartimentos é ligado por uma membrana permeável ao ânion e uma membrana permeável ao cátion, embora, em outras concretizações, um compartimento possa ser ligado por duas de uma membrana de tipo similar. Depois de passar através dos compartimentos de esgotamento de íons 140a, 140b e 140c, uma porção, por exemplo, 30%, do TDS na água, e, em particular, uma porção dos íons de dureza, tais como cálcio e magnésio, tipicamente passam dos compartimentos de esgotamento de íons através das membranas permeáveis a íons adjacentes para o compartimento de concentração de íons adjacente. A água que passa através do fundo de cada dos compartimentos de esgotamento de íons para o conduto 160 que, ppr sua vez, alimenta o compartimento de catodo 120 contendo o catodo 122.0 compartimento de catodo 120 pode ou não conter um material de troca de íons, o pH da água é tipicamente aumentado e o gás de hidrogênio é tipicamente dissolvido na água em quantidades de parte por milhão. Depois de sair do compartimento de catodo através do conduto 180, a água pode ligar urr circuito de recirculação em comunicação com um tanque de armazenamento, ou pode diretamente alimentar um ponto de uso. A água que entra no módulo através do conduto 118 passa através dos compartimentos de concentração 130a, 130b e 130c que são ligados por uma membrana semipermeável de íons, tal como uma membrana permeável ao ânion ou uma membrana permeável ao cátion. Os compartimentos de concentração de íons podem ser enchidos com meios eletroati-vos ou material de troca de íons, tais como fibras ou resinas de troca de í-ons. Depois de passar através dos corJpartimentos de concentração de í-ons, a água é fortificada com materiais ionicos que foram recebidos de compartimentos de esgotamento de íons adjacentes. Esta água, agora contendo um nível maior de TDS do que quando éntrou nos compartimentos, sai dos compartimentos através do conduto 150 e entra no compartimento de anodo 110, contendo o anodo 112, e que pode ou não ser enchido com material de troca de íons. À medida que a água passa através do compartimento de a-nodo 110, o pH da água pode ser diminuído, reduzindo assim o índice de saturação Langelier do fluido concentrado. A água sai então através do conduto 170 onde toda a água ou uma porção da água pode ser sangrada para refugo ou intermitentemente descartada para refugo. A água pode também entrar em um circuito que é reciclado paira alimentar os compartimentos de concentração 130a, 130b e 130c continuamente. Desta maneira, a água pode ser conservada enquanto se elimina por sangria concentrado elevado suficiente, de modo que o cálcio, o magnésio e outras espécies iônicas não sejam formados a tal nível de modo a reduzir a eficiência, tal como por seções de incrustação ou obstrução do módulo ou seus componentes associados de tubulação, filtros e válvulas. Desta maneira, o cálcio e outras espécies contribuintes de dureza podem ser ijemovidos da água enquanto mini- mízam a quantidade de concentrado que tem que ser removida do sistema. Por exemplo, uma quantidade menor dojque cerca de 15,10 ou mesmo 5% do volume de água tratada pode ser descartada para refugo. Além disso, o concentrado que é removido do sístemei pode ser útil em aplicações não-abrandadas, tal como para irrigação, ou em outros usos que podem não ser contrariamente afetados pelos níveis de dureza. A adição de altos níveis de cálcio para elevar ou amortecer o pH pode se beneficiar de algumas aplicações, que são sensíveis ao pH, tal como á manutenção de gramados.

Uma concretização alternativa é ilustrada na Figura 2 que representa o módulo 200 em seção transversal. A água entra no módulo a partir de um suprimento de água natural, tratada ou filtrada que pode ser parte de um circuito de armazenamento, incluindo um tanque de armazenamento, através de cada conduto 218 que a imenta o compartimento de catodo ou do conduto 216 que alimenta o compartimento de anodo 210.0 compartimento de catodo 220 inclui uma placa de catodo 222 enquanto o compartimento de anodo 210 inclui uma placa de anodo 212. Os espaçadores e os eletrodos no sistema podem ser mantidos juntos por conectores que passam através de blocos terminais 214 e 224. A água que passa através do compartimento de anodo 210 sai do compartimento através do conduto 260 em um pH que é mais baixo do que quando ela ertra no compartimento. O pH desta água pode ser controlado por diversos feitores incluindo a taxa de fluxo da água através do compartimento, bem corno a magnitude da corrente elétrica que passa através do módulo. Por exemplo, quanto maior a corrente e mais baixa a taxa de fluxo, maior poderá ser o decréscimo no pH. A partir do conduto 260, a água passa através dos compartimentos de concentração 230a, 230b e 230c. Estes compartimentos podem conter um material de troca de íons, tais como fibras ou resina de troca de íons, e podem ser ligados por membranas semipermeáveis 290 que podem ser permeáveis a ânions, a cátions, ou a ambos. À medida que a água passa através dos compartimentos 230a, 230b e 230c, ela é tipicamente aumentada na concentração iônica devido a uma transferência de materiais iônicos dos compartimentos de esgotamento de íons adjacentes 240a, 240b e 240c. Depois de sair dos compartimentos de concentração de íons, a água é direcionada para o conduto 270 e uma porção da água ou toda a água pode ser direcionada para refugo, seja constantemente, seja intermitentemente. O conduto 270 pode também ser parte de um circuito de reciclagem que serve para alimentar a água de volta para o conduto 216 e para o compartimento cie anodo 210, de modo que a água possa ser adicionalmente concentrada ajntes de ser descartada para refugo. Qualquer volume de água que é perdidcj para refugo pode ser formado com a adição de água de alimentação proveniente da entrada 216. A água que entra através do conduto 218 pode ser direcionada para o compartimento de catodo 220 que contém o catodo 222. A água passa do topo do compartimento de qatodo para o fundo do compartimento de catodo e sai do compartimento em um pH que é mais alto do que quando ela entrou. Ela pode também sair com uma concentração maior de hidrogênio dissolvido do que quando ela entrou no compartimento de catodo. Depois de sair do compartimento de catodo e de entrar no conduto 250, a água pode ser direcionada para os compartimentos de esgotamento de íons 240a, 240b e 240c. Estes compartimentos podem conter o material de troca de íons, por exemplo, fibras ou resinas de troca de íons. O material de troca de íons contido nos compartimentos de esgotamento podem ser um material de troca aníônica, um material de troca de cátion, um material de troca de íons misturado ou camadas alternadas de material de troca de ânions, e um material de troca de cátions e/ou de íons misturados. Preferivelmente, os compartimentos de esgotamento de íons contêm resina de troca de íons misturados como os compartimentos de concentração adjacentes, permitindo que os compartimentos mudem a função com a polarização inversa. Depois de passar através dos compartimentos de esgotamento de íons, a água sai em um estado mais purificado do que quando ela entrou, por exemplo, contendo menos de cerca de 20,40,60 ou 80% da concentração de íons originais (e, particularmente, da concentração de íons ae dureza). A água pode ser então direcionada para o conduto 280 onde ela pode ser enviada para um ponto de uso, ou para um sistema de armazenamento e circuito, onde ela pode ser misturada com água de fonte adicional e reciclada através do módulo uma ou mais vezes. Desta maneira, clom a remoção de porcentagens relativamente pequenas das espécies iônicas contidas na água, por exemplo, de cerca de 10, 20 ou 40%, a água pode ser significativamente mais purificada depois de diversas passagens através do sistema na mesma eficiência de remoção. Por exemplo, dependendo da taxa na qual a água tratada é diluída com água de fonte (que é dependente ca taxa de uso), um módulo que reduz a concentração das espécies de íons de dureza na água em cerca de 40% em cada passagem pode resultar em uma água purificada que contém apenas 20% da dureza da própria água de fonte. Desta forma, a água tratada pode ser provida por um módulo relativamente pequeno que opera em condições de fluxo baixo e de corrente baixa. Por exemplo, em uma base de concentração, uma água de alimentação apresentando uma concentração de dureza de até cerca de 1800 ppm, ou mais, pode ser reduzida a cerca de 600 ppm, ou menos, com a Ímplerr|entaç@.o de um sistema de circuito de reciclagem. O módulo pode tambénh ser óperado em um modo de polaridade inversa. Logo depois que a polaridade djos dois eletrodos é invertida, o circuito, incluindo os compartimentos de anodo e de concentração, pode mudar as funções com o circuito que inclui o compartimento de catodo e de diluição. Desta maneira, o compartimento 220 se torna o compartimento de anodo e o compartimento 210 se torne, o coijnpartimento de catodo. Do mesmo modo, os compartimentos 240a, 240b e 240c podem se tornar os compartimentos de concentração de íons e os compartimentos 230a, 230b e 230c podem se tornar os compartimentos de diluição de esgotamento de íons. Associando-se um compartimento de eletrodo a uma série de compartimentos de mudança de íons, podendo ser reduzido o número de válvula exigidas para serem ativadas com a inversão de polaridade. Por exemplo, no módulo exemplificativamente ilustrado na F gura 2, as funções do conduto 270 e do conduto 280 podem mudar com a simples mudança das duas válvulas. Isto está em contraste aos sistemas que popem conter um maior número de componentes independentemente providos de válvula. Por exemplo, se o compartimento de anodo, o companimentò de catodo, os compartimentos de esgotamento de íons e os compatrtimeritos de concentração de íons forem canalizados separadamente, então, válvulas adicionais poderão ser exigidas para correspondentemente mudar a função de cada destes compartimentos com a inversão da polaridade dos eletrodos, Estas válvulas adicionais podem levar a maiores exigências de custo e manutenção.

De acordo com concretizações adicionais, os sistemas e as técnicas da presente invenção podem compreender a provisão de sistemas e métodos para desinfetar qualquer componente umedecido do sistema de tratamento, por exemplo, com a dispensa ou a exposição de pelo menos uma porção do componente umedecido a um desinfetante, tal como halogê-nio, doador de halogênio, e/ou um composto de oxidação, tal como composto de peroxigênio.

Exemplo À medida que a água tratada com um sistema de eletrodesioni-zação contínua pode conter níveis reduzidos de TDS, pH e LSI, quando comparada à água não-tratada, a água tratada por eletrodesionização contínua foi testada para determinar quão corrosiva a água de produto podería ser. Estes resultados poderão ser de pa Hcular importância, quando a água tratada por eletrodesionização contínua for usada em um sistema que inclui o encanamento de cobre, tal como mu tos sistemas de água residenciais. Especificamente, a água tratada, de accrdo com uma concretização da invenção, foi testada quanto à corros ividade do cobre lado a lado com a água não-tratada, a água tratada por eletrodesionização contínua, e a água tratada por um sistema de abrandamento convencional. O ensaio de corrosão, ou de lixiviação, foi executado em tubos de cobre de 25,4 mm (1 polegada) de diâmetro por 50,8 mm (2 polegadas) de comprimento como corpos de prova. As amostras incluíam água tratada por eletrodesionização contínua (2 configurações) como a água em questão com água não-tratada e água abrandada como dois controles. A água não-tratada (DÜRA) era água de poço da Northbrook, Illinois, apresentando um nível de TDS de cerca de 490 ppm, uma dureza de cerca de 18 gpg e um pH de cerca (de 7,8Γ O LSI da água não-tratada variou de 0,8 a 1,0. A água convenciorialmente abrandada (BRANDA) foi obtida com o tratamento da água de poço com um dispositivo de abrandamento de 228,6 mm (9 polegadas) contendo 28,31 litros (1 pé cúbico) de resina CUL-LEX® padrão disponível pela Cu ligan Corporation, Northbrook, Illinois. A água de eletrodesionização contínua foi produzida em um ensaio 1 com um sistema que não incluía um reservatório èm linha. No ensaio 2, a água tratada por eletrodesionização contínua (PRODUTO) foi obtida na saída do tanque do reservatório em linha do sistema cie eletrodesionização contínua ilustrado na Figura 3. Desse modo, o ensaio 2 incluía a passagem da água de produto de eletrodesionização contínua através dos compartimentos de esgotamento e depois através do con|ipartirlento de catodo do módulo de eletrodesionização contínua.

Os corpos de prova de (ensaio foram preparados com o corte de um tubo de cobre de 25,4 mm (1 polegada) de diâmetro em duas peças de 50,8 mm (2 polegadas) de comprimento je com a rebarbação dos mesmos para remover todas as rebarbas. Os corpos de prova foram enxaguados em acetona e depois por água RO para remover qualquer graxa e aparas de metal provenientes da operação de corte! Os corpos de prova foram, cada qual, limpos nos 150 mis de solução HCI i 2N por 1 minuto e capturados em uma solução neutralizante. Eles foram então armazenados em um desseca-dor durante a noite depois de serem enxaguados novamente em água RO e limpos. Um total de 12 corpos de prola foi preparado para o ensaio 2.

Cada categoria de água foi reservada em cinco béqueres de 500 ml; Cada uma das amostras de água foi amostrada periodicamente e em padrões similares. As amostras foranji testadas, como segue: ENSAI01 O primeiro ensaio incluiu menos amostras do que o Ensaio 2 e a análise de corrosão foi executada sob corjdições estagnadas. As amostras de água de produto foram obtidas a partir ao sistema e analisadas no dia 1, no dia 4 e no dia 12. A água foi tratada erji um sistema de eletrodesionização contínua de fluxo baixo sem um reservatório em linha. A água foi passada uma vez através dos compartimejntos de esgotamento (não através do catodo) sob as seguintes condiçõejs: • 25 pares de células ■ pequena pilha de fluxo baixo com operação de passagem única em trabalho contínuo ■! • Tamanho do compartimento: 190,5 mm (7,5 polegadas) por 30,48 mm (1,2 polegadas) de largura • Enchimento de resina: 60% de Resina de Anion IRA-458,40% de Resina de Cátion SF-120 • Taxa de recirculaçãt) de cloncentrado e de fluxo de descarga de produto: ~1 l/min • Taxa de fluxo de descarga contínua de refugo/rejeito: -500 ml/min • Taxa de fluxo contímlio de [eletrodo: -300 ml/min por eletrodo. Água de alimentação fresca enviada pare os compartimentos de eletrodo • Tensão aplicada = 36 V, ou 1,45 V/célula • Condutividade de alimentaçpo = 740 pS • Produto obtido a partir de uijna operação de passagem única Os resultados de corrosão do Ensaio 1 foram relatados nas Figuras 5 e 7 e proporcionam uma comparação da água natural, da água convencionalmente abrandada e da água produzida pelo sistema de eletrodesi-onização contínua, conforme descrito acima. ENSAIO 2 A - Água estagnada foi usada como um controle (controle) sem quaisquer corpos de prova. As amostras de água estagnada não contendo um corpo de prova foram analisadas no 1°, no 5o e no 12° dias, como foram as amostras C, D e E (vide abaixo). B - Cada uma das três aguas proca) foi colocada em um béquer separado e a água foi trocada periodicamente para permitir que o corpo de prova imerso entrasse em contato com a água fresca. Isto foi feito para se observar o efeito da água fresca na lixiviação. A água substituída foi analisada cada vez que a água foi trocada). A água nestas amostras foi trocada no 1o, no 5o, no 9o e no 12° dias. C - Um corpo de prova [foi imerso em cada das três águas (es- tagnadas) por exatamente um dia. A água foi enviada para análise depois de um dia. D - Um corpo de prova foi imerso em cada das três águas (estagnadas) por 5 dias. A água foi enviada para análise depois de cinco dias de estagnação. E - Um corpo de prova. ;foi imerso em cada das três águas (estagnadas) por 12 dias. A água foi enviada para análise depois de 12 dias de estagnação. O Ensaio 2 foi executado com um sistema de eletrodesionização contínua com o uso de um reservatório em linha e tecnologia de produto a-través do catodo sob as seguintes condições: • 25 pares de células - pilha de produto através do catodo com sistema de tanque/reservatório em inha • Tamanho do compartimento: 190,5 mm (7,5 polegadas) por 30,48 mm (1,2 polegadas) de largura • Enchimento de resina: 60% de Resina de Anion IRA-458,40% de Resina de Cátion SF-120 • Taxa de fluxo de recirculação de concentrado e de recirculação de produto: -1,4 l/min • Taxa de fluxo de descarga de refugo/rejeito (periodicamente descarregada): -200 ml/min • Água de produto através do catodo, fluxo de recirculação de concentrado através do anodo • Tensão aplicada = 51V, ou 2,04 V/célula • Condutividade de alirr entação = 740 pS • Amostra da água de produto coletada do tanque no ponto de ajuste de cerca de 220 microssiemens.

Os dados do Ensaio 2 são apresentados abaixo na Figura 8. Uma comparação da concentração de cobre, do pH, do LSI e da alcalinidade da água tratada pelo sistema de eletrodesionização contínua (PRODUTO), da água branda convencionalmente tratada (BRANDA) e da água dura não-tratada (DURA) é provida nas Tabe as de 1 -4 abaixo.

Tabela 1: Concentração de Cobre em pptn Tabela 2: pH

Tabela 3: LSI ® 22 graus C

Tabela 4: Alcaiinidade @ 22 graus C Níveis de TDS: água tratada por CDI - cerca de 135 ppm, água branda - cerca de 480 ppm, água dura - cerca de 490 ppm. A Figura 4 ilustra graficamente os resultados sob condições estagnadas do Ensaio 2. A Figura 5 ilustra graficamente os resultados sob condições estagnadas do Ensaio 1. Ambals as Figuras 4 e 5 mostram que a água tratada por eletrodesionização é menos corrosiva do que tanto a água de alimentação como a água convencional|mente abrandada. A Figura 6 ilustra graficamente os resultados do Ensaio 2, quando as amostras de água foram intermiteijitemente trocadas. Novamente, a água de produto de eletrodesionização da presente invenção se mostrou consistentemente menos corrosiva do que tanto a água de alimentação e a água convencionalmente abrandada. A Figura 7 ilustra a corrente usada e a condutividade da água produzida no ensaio 1. A Figura 8 ilustra a corrente usada e a condutividade da água produzida no ensaio 2 e mostra uma qualidade de água aperfeiçoada sobre aquela obtid^ no ensaio 1 (Figura 7).

Os resultados mostram que a concentração de cobre lixiviado em todos os ensaios e sob todas as condições foi a concentração mais baixa nas amostras tratadas por eletrodesionização. A água de eletrodesionização apresentou valores de pH mais baixos db que tanto a água convencionalmente abrandada como a água dura. Como esperado, os valores do pH, da alcalinidade e de LSI nas amostras de água convencionalmente abrandadas e tratadas por eletrodesionização aumentaram com a estagnação. Os valores de LSI e da alcalinidade para a água dura não-tratada diminuíram com a estagnação. A concentração do cobre lixiviado aumentou com a estagnação, exceto nas amostras de água tratada por eletrodesionização onde o nível de cobre lixiviado foi estabilizado depois de 5 dias, conforme mostrado na Figura 4, ί Desse modo, a água tratada com o uso do aparelho da Figura 3 (produto através de catodo) resultou em uma redução de lixiviação de cobre apesar de exibir um pH mais baixo, um LSI mais baixo (negativo) e uma alcalinidade mais baixa do que a água de alimentação dura ou a água convencionalmente abrandada. Além disso, a água de eletrodesionização do ensaio 2 se mostrou significativamente menos condutiva (mais pura) do que aquela do ensaio 1; contudo, se mostrou tão não-corrosiva quanto se mostrou a água de condutividade mais alta. Isto significa que o método e o aparelho do ensaio 2 podem ser particularrriente adequados para uso em um sistema de suprimento de água apresentándo tubos de cobre ou outros materiais onde a corrosão pode ser uma preocupação. Conforme definido aqui, uma água será considerada como sendo menos corrosiva se exibir uma concentração de cobre mais baixa, quarido submetida a um ou mais dos procedimentos de ensaios descritos acimp. A água de produto da presente invenção pode, portanto, ser menos corrcjsiva do que ou a água de alimentação ou a água convencionalmente abrandada.

Aqueies versados na técnica prontamente apreciariam que todos os parâmetros e configurações descritos aqui se destinam a ser exemplifica-tivos e que os parâmetros e configurações atuais irão depender da aplicação específica para a qual os sistemas e métodos da presente invenção são u-sados. Aqueles versados na técnica irão reconhecer, ou serão capazes de determinar com o uso de não mais que a experimentação rotineira, muitos equivalentes às concretizações específicas da invenção descritos aqui. Por exemplo, aqueles versados na técnica poderão reconhecer que o sistema, e os componentes do mesmo, de acordo com a presente invenção, podem adicionalmente compreender uma rede de sistemas ou ser um componente de um sistema, tal como um sistema de controle doméstico ou residencial. Adicionalmente, os sistemas e as técnicas da presente invenção foram descritos em termos de um dispositivo de e etrodesionização; contudo, outros dispositivos ou sistemas eletroquímicos poderão ser utilizados como um a-parelho de tratamento que reduza uma concentração ou remova, pelo menos parcialmente, quaisquer espécies indesejáveis em um fluido a ser tratado. Outros dispositivos eletroquímicos adequados podem incluir um aparelho de eletrodiálise e um aparelho de desiojiização capacitiva. Portanto, deve ser entendido que as concretizações anteriores são apresentadas por meio de exemplo apenas e que, dentro do escopo das reivindicações e equivalentes anexos, a invenção pode ser praticada de outro modo que o especificamente descrito. A presente invenção é dirigida a cada característica individual, sistema ou método descrito aqui. Além disso, qualquer combinação de duas ou mais de tais características, sistemas ou métodos, se tais características, sistemas ou métodos não forem mutuamente inconsistentes, é incluído dentro do escopo da presente invençcjo.

Claims (7)

1. Método de tratar água, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas: fornecimento de água a ser tratada em um recipiente de armazenagem; passagem de um primeiro fluxo de água a partir do recipiente de armazenagem através de um compartimento de esgotamento (140a, 140b, 140c, 240a, 240b, 240c) de um dispositivo de eletrodeionização; aplicação de uma corrente elétrica através do dispositivo de eletrodeionização para produzir um segundo fluxo de água a partir do compartimento de esgotamento apresentando um índice de Saturação Langelier menor do que 0; passagem do segundo fluxo de água através de um compartimento de catodo (120, 220) do dispositivo de eletrodeionização para produzir um fluxo de água tratada, o fluxo de água tratada sendo menos corrosivo do que o primeiro fluxo de água e apresentando um índice de Saturação Langelier menor do que 0; e introdução de pelo menos uma parte do fluxo de água tratada no recipiente de armazenagem.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrosividade do segundo fluxo de água é reduzida com a passagem da água através do compartimento de catodo (120, 220).

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluxo de água tratado se torna menos corrosivo com a redução da concentração de espécies oxidantes no fluxo de água.

4. Método de prover água potável, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas: fornecimento de água a ser tratada; introdução de uma primeira parte da água a ser tratada em um recipiente de armazenagem; passagem de um primeiro fluxo de água compreendendo uma segunda parte da água a ser tratada através de um compartimento de catodo (120, 220) de um dispositivo de eletrodeionização para produzir um segundo fluxo de água; passagem do segundo fluxo de água através de um compartimento de esgotamento (140a, 140b, 140c, 240a, 240b, 240c) do dispositivo de eletrodeionização para produzir água tratada potável apresentando um índice de Saturação Langelier menor do que 0, a água tratada potável sendo menos corrosiva do que o primeiro fluxo de água; e introdução da a água tratada potável no recipiente de armazenagem.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrosividade do primeiro fluxo de água é reduzida com a passagem da água através do compartimento de catodo (120, 220).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que da a água tratada potável se torna menos corrosiva com a redução da concentração de espécies oxidantes no primeiro fluxo de água.

7. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a etapa de circulação de um terceiro fluxo de água através de um compartimento de concentração e através de um compartimento de anodo do dispositivo de eletrodeionização.