BRPI0609301A2

BRPI0609301A2 - mÉtodo de purificar um fluido que contÉm uma primeira espÉcie-alvo, uma segunda espÉcie-alvo e uma espÉcie nço-alvo

Info

Publication number: BRPI0609301A2
Application number: BRPI0609301-9A
Authority: BR
Inventors: Evgeniya Freydina; Aytac Sezgi; Li-Shiang Liang
Original assignee: Siemens Water Tech Holdg Corp
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2010-03-23
Also published as: CA2604248A1; EP1877165A2; WO2006112974A3; TW200640563A; US20060231406A1; EP1946822A3; WO2006112974A2; MX2007012742A; CN101218012A; EP1946822A2

Abstract

MÉTODO DE PURIFICAR UM FLUIDO QUE CONTÉM UMA PRIMEIRA ESPÉCIE-ALVO, UMA SEGUNDA ESPÉCIE-ALVO E UMA ESPÉCIE NçO-ALVO. A presente refere-se em geral a métodos, sistema e dispositivos para eletricamente purificar líquidos contendo espécies tais como minerais, sais, lons, orgânicos, e similares. Um aspecto da invenção fornece um aparelho elétrico de purificação, incluindo um dispositivo de eletrodeionização. O dispositivo de eletrodeionização pode ser executado em qualquer modelo, por exemplo, continuamente ou essencialmente de forma contínua, intermitentemente, mediante demanda, com reversões periódicas de polaridade. Em um outro aspecto, métodos de regeneração de meios em um dispositivo "elétrico de purificação" são fornecidos, por exemplo, expondo os meios a certas condições de eluição. Em ainda um outro aspecto, métodos para seletivamente remover um ou mais íons, orgânicos, e/ou outras espécies de um líquido a ser purificado são fornecidos, através de remoção seletiva de um ou mais ions, ou orgânicos, e seus similares da solução que pode facilmente precipitar, e/ou causar a ocorrência de incrustação ou contaminação. Em ainda um outro aspecto, a invenção fornece um método de tratar uma solução contendo ions, orgânicos, e/ou outras espécies usando um aparelho elétrico de purificação de uma forma contínua ou semicontinua, enquanto também executando regeneração dos meios contidos no aparelho.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "REGENERAÇÃO DE MEIOS DE ADSORÇÃO EM APARELHOS ELÉTRICOS DE PURIFICAÇÃO".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção está relacionada, de modo geral, a métodos, sistemas e dispositivos para a purificação de líquidos via purificação elétrica e, mais especificamente, a métodos, sistemas e dispositivos para apurificação de líquidos contendo minerais, sais, íons, orgânicos e outros elementos similares, com um dispositivo elétrico para purificação com meiosde adsorção que podem ser regenerados no dispositivo de eletrodeionização.

DISCUSSÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

Dispositivos capazes de purificar líquidos utilizando campos elétricos para tratar água e outros líquidos contendo espécies iônicas dissolvidas. Há dois tipos de dispositivo elétricos de purificação, os dispositivos deeletrodiálise e de eletrodeionização. Dentro destes dispositivos encontramse compartimentos de concentração e diluição separados por membranas seletivas a ânions - cátions. Um campo elétrico aplicado provoca a migraçãode íons dissolvidos, através da membrana seletiva a ânions-cátions, resultando em um líquido isento de íons no compartimento de diluição, enquantoo líquido no compartimento de concentração é enriquecido com os íonstransferidos. Geralmente, o líquido no compartimento de diluição é o desejado (o produto líquido), enquanto o líquido no compartimento de concentraçãoé descartado (o rejeito líquido). A resina de troca de íons, dentro do dispositivo de eletrodeionização, poderá agir como passagem para a transferênciade íons, e/ou poderá servir como ponte de condutividade crescente entre asmembranas para facilitar a movimentação de íons dentro do citado dispositivo. Uma vez que a resina de troca de íons está saturada com as espécies deíons adsorvidos, a troca de íons atinge o seu equilíbrio; assim, não haverámais trocas netas na concentração de íons adsorvidos pela resina.

Geralmente, para estender a vida útil e operacional da resina detroca, executa-se um estágio de pré-operação (tal como pré-amaciar) parareduzir a concentração de espécies na entrada do líquido que possam cau-sar incrustação e contaminação. Diversas descrições de dispositivos de eletrodeionização têm sido reveladas, por exemplo, Giuffrida et outros nas Patentes US N°s 4.632.745 e 5.211.823; por Ganzi nas Patentes US N°s5.259.936 e 5.316.637; por Orei e outros na Patente US N° 5.154.809; e porTowee outros na Patente US N° 6.235.166.

Em certos regimes operacionais conhecidos, o dispositivo elétrico de purificação, poderá ocasionalmente ser limpo submetendo-o a soluções com baixas concentrações de ácidos, salmoura ou soda cáustica. Convencionalmente, a limpeza é executada somente quando o dispositivo estáobstruído ou sem utilidade para obter a purificação da água, por exemplo,devido à contaminação da resina. Tal limpeza é prevista e executada somente para desobstruir o dispositivo elétrico de purificação, e permitir quereassuma suas operações. No entanto, pouca, se alguma regeneração éefetivada por tais regimes esporádicos de limpeza.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente revelação geralmente está relacionada a métodos,sistemas, e dispositivos elétricos para purificação de líquidos contendo espécies tais como minerais, sais, íons, orgânicos e outros similares. O objetodesta invenção envolve, em alguns casos, produtos inter-relacionados, soluções alternativas para um problema específico, e/ou pluralidade de um ou mais sistemas e/ou objetos.

Em um aspecto, a invenção compreende um sistema que incluium dispositivo de eletrodeionização configurado para produzir um fluxo diluído e um fluxo concentrado, e um controlador configurado para manter acondutividade e/ou a concentração de Ca2+ do fluxo concentrado abaixo deum valor desejado.

O sistema, ainda conforme um conjunto de outras modalidades,inclui um dispositivo de eletrodeionização energizado, usando uma fonte deenergia, e um aparelho construído e desenhado para suprir de líquido o dispositivo de eletrodeionização em caso de falha da fonte de energia e/ou faltade alimentação do fluxo de água para o referido dispositivo.

Outras vantagens e novas características da invenção irão apa-recer na descrição detalhada a seguir, dás várias e não limitantes modalidades, quando consideradas em conjunto com os desenhos anexados. Nos casos em que a presente especificação e um documento incorporado porreferência incluam revelação conflitante e/ou inconsistente, a presente especificação prevalecerá.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Modalidades não limitantes da presente invenção serão descritas por meio de exemplos com referência aos desenhos anexados, que são apenas esquemáticos e não foram desenhados em escala. Nos desenhos,cada componente idêntico, ou medianamente idêntico, está representadopor um único número. Para maior clareza, nem todos os componentes estãorotulados em cada desenho, e nem todos os componentes de cada modalidade mostrada, onde a ilustração não é necessária para àqueles com conhecimento da tecnologia para entender a invenção. Nos desenhos:

A figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando aparelho elétrico de purificação, em conformidade com uma modalidade da invenção;

A figura 2A e 2B são diagramas esquemáticos ilustrando o movimento de íons dentro de um dispositivo de eletrodeionizaçao;

A figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplo deum aparelho elétrico de purificação, em conformidade com uma modalidadeda invenção;

A figura 4 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplo deum aparelho elétrico de purificação, em conformidade com outra modalidadeda invenção;

A figura 5 é um gráfico ilustrando, com relação a tempo, a concentração de Ca2+ nos fluxos de alimentação e produto, em um dispositivo de eletrodeionizaçao da invenção, em conformidade com uma modalidadeda invenção;

A figura 6 é um gráfico ilustrando a remoção de varias espéciesde um líquido sendo purificado em um dispositivo de eletrodeionizaçao dainvenção;

A figura 7 é um gráfico ilustrando a remoção de Ca2+, com rela-ção a tempo, em um dispositivo de eletrodeionizaçao da invenção;

A figura 8 é um gráfico ilustrando a remoção de sal de um líquidosendo purificado, em um exemplo de dispositivo de eletrodeionizaçao dainvenção, no 99 dia de operação do referido dispositivo;

A figura 9 é um gráfico ilustrando a remoção de sal de um líquidosendo purificado, em um exemplo de dispositivo de eletrodeionizaçao dainvenção, no 179 dia de operação do referido dispositivo;

A figura 10 é um gráfico ilustrando a remoção de Ca2* de umexemplo de dispositivo de eletrodeionizaçao da invenção, com e sem a regeneração do meio;

A figura 11 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplode um aparelho elétrico de purificação, em conformidade com uma modalidade da invenção;

A figura 12 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplode um aparelho elétrico de purificação, em conformidade com outra modalidade da invenção;

A figura 13 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplode um aparelho elétrico de purificação, ainda em conformidade com outramodalidade da invenção;

A figura 14 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplode um aparelho elétrico de purificação, todavia em conformidade com outramodalidade da invenção;

A figura 15 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplode um aparelho elétrico de purificação, em conformidade com outra modalidade da invenção;

A figura 16 é um gráfico ilustrando a remoção de sal, com relação a tempo, em um dispositivo de eletrodeionizaçao, em conformidade com uma modalidade da invenção;

A figura 17 é um gráfico ilustrando a remoção de sal, com relação a tempo, em um dispositivo de eletrodeionizaçao, em conformidade com outra modalidade da invenção;

A figura 18 é um gráfico ilustrando uma modalidade da invençãoonde a fração remanescente de capacidade de adsorção, para uma determinada espécie, se altera em função do tempo, após um número de ciclos deoperações/regenerações; e

A figura 19 é um gráfico ilustrando outra modalidade da invençãoonde a fração remanescente de capacidade de adsorção, para uma determinada espécie, se altera em função de tempo, após um número de ciclos deoperação/regeneração.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A presente revelação está relacionada, de modo geral, a métodos, sistemas, e dispositivos elétricos para purificação de líquidos contendoespécies tais como minerais, sais, íons, organismos e outros similares, incluindo métodos de manufatura, promoção e uso de tais métodos, sistemas edispositivos. Um aspecto da invenção contempla um aparelho elétrico depurificação. O aparelho elétrico de purificação pode incluir um dispositivo deeletrodeionização. O dispositivo de eletrodeionização pode ser operado deforma adequada, como por exemplo, de forma contínua ou quase contínua,intermitentemente, sob comando, etc. Em alguns casos, o dispositivo de eletrodeionização poderá ser operado com reversão de polaridade periódica,por exemplo, como descrito por Gallagher, e outros, na Patente N°5.558.753, que está aqui incorporada como referência. Em outro aspecto,estão contemplados os métodos de regeneração de meio dentro do dispositivo elétrico de purificação, e os sistemas estão desenhados e configuradospara implementar tais métodos. Por exemplo, em certas modalidades da invenção, a regeneração de meios contidos no dispositivo purificador elétrico,é efetuada expondo o meio a uma ou mais soluções de eluição, por exemplo, soluções de sal, e/ou íons de dessorção seletiva, orgânicos, e/ou outrasespécies de meios expondo-o a condições de eluição seletivas, como descrito detalhadamente a seguir. Ainda em outro aspecto, estão contemplados osmétodos de remoção seletivos de um ou mais íons, orgânicos, e outras espécies, do líquido a ser purificado, a um ponto que difere do ponto de remoção de outras espécies, por exemplo, por remoção seletiva de um ou maisíons, ou orgânicos, etc, de solução de fácil precipitação, e/ou que podemprovocar a ocorrência de incrustação e contaminação. Todavia em outro as-pecto, a invenção contempla um método para tratar a solução contendo í-ons, orgânicos, e/ou outras espécies, usando um aparelho elétrico de purifi-cação em modo contínuo ou semi-contínuo, enquanto também executa re-generação de meios contidos no parelho.

Como utilizado aqui, um dispositivo elétrico de purificação é ca-paz de purificar um líquido contendo uma ou mais espécies (íons, por exem-plo) dissolvidas e/ou em suspensão, através da utilização de um campo elé-trico capaz de influenciar e/ou, induzir ao deslocamento ou mobilidade dasreferidas espécies dentro do líquido (direta ou indiretamente), a pelo menosum efeito parcial de separação do líquido das espécies. As espécies, dissol-vidas e/ou em suspensão no líquido, a serem removidas pelo aparelho elé-trico de purificação, em alguns casos serão referidas aqui como espécies"alvo" (adicionalmente descritas a seguir). Um aparelho elétrico de purifica-ção inclui um ou mais dispositivos elétricos de purificação, e opcionalmente,outras unidades associadas, por exemplo, canos, bombas, tanques, siste-mas de controle, sistemas de geração/suprimento/distribuição de eletricida-de, etc, (exemplos adicionais discutidos a seguir). Exemplos não-limitantesde dispositivos de purificação elétricos, incluem dispositivos de eletrodiálisee eletrodeionização. Como usados aqui, os termos "eletrodiálise" e "eletro-deionização" são definidos comumente como usados na tecnologia. Geral-mente um dispositivo de eletrodiálise contempla vários compartimentos paradiluir soluções concentradas de íons e/ou outras espécies em um líquido.Um dispositivo de eletrodeionização é similar ao dispositivo de eletrodiálise;mas inclui "meios" sólidos (por exemplo, meio de adsorção, tal como meiode troca de íons) em um ou mais compartimentos dentro do dispositivo. Omeio é capaz de coletar ou descarregar íons e/ou outras espécies, por e-xemplo, por adsorção e remoção. O meio poderá levar carga elétrica perma-nente e/ou provisória, e pode operar em certas circunstancias para facilitaras reações eletroquímicas projetadas para atingir ou melhorar o desempe-nho do dispositivo de eletrodeionização, por exemplo, separação, adsorçãoquímica, adsorção física, eficiência de separação, etc. Exemplos de meiosincluem, mas não estão limitados a, meio de troca de íons em formatos taiscomo partículas, fibras, membranas, e similares. Tais materiais são bem conhecidos na tecnologia e agora estão disponíveis no mercado.

Uma espécie "alvo", como usado aqui, é uma espécie dissolvidae/ou em suspensão contida em um líquido que se deseja remover de umasolução alimentadora, utilizando um dispositivo elétrico de purificação paraproduzir uma solução produto. Geralmente, o meio de adsorção utilizado emum dispositivo elétrico de purificação é selecionado por ter uma afinidadecom espécies alvo, pelo menos sob certas condições de operação, que é maior que sua afinidade sob as mesmas condições, que com espécies nãoalvo na solução alimentadora. Exemplos de espécies alvo que se deseja remover de um líquido usando um aparelho elétrico de purificação da invençãoincluem certas espécies iônicas, moléculas orgânicas, outras substânciasionizadas semanalmente, e organismos em alguns casos. Espécies alvo quese desejam remover podem ser um ou mais íons capazes de precipitar-se dasolução, e/ou são capazes de reagir com outras espécies e/ou íons em umasolução para formar sais e/ou outros compostos que são capazes de precipitar-se da solução, de modo a provocar bastante incrustação durante a operação do aparelho elétrico de purificação, isto é, a formação de um depósito insolúvel de grandes proporções (incrustação).

Um íon "não-precipitável" ou "íon não-alvo" como usado aqui,refere-se a um íon que não é comumente capaz de precipitar-se de uma solução ou reagir com outras espécies e/ou íons em uma solução para formarsais e/ou outros compostos capazes de precipitar-se de uma solução, de modo a provocar bastante incrustação, em concentrações encontradas naoperação de um aparelho elétrico de purificação. Por exemplo, Na+, Cl", K+,OH", e H+ compreendem uma lista não exclusiva de íons não-precipitáveis.Tais "íons não-precipitáveis" ou "íons não-alvo" podem compreender exemplos de "espécies matrizes", que geralmente referem-se a espécies dissolvidas e/ou em suspensão em um líquido, onde o meio de adsorção no dispositivo elétrico de purificação em certas modalidades da invenção, possui umabaixa afinidade quando comparada com sua afinidade com "espécies alvo"sob um conjunto selecionado de condições. Em certas modalidades, comodescrito detalhadamente a seguir, espécies matrizes e meios de adsorçãopodem ser selecionados de tal maneira que uma ou mais espécies matrizescompreendam uma espécie eluente ou regeneradora. Uma espécie eluenteou renegeradora, como usado aqui, geralmente tem uma afinidade com omeio de adsorção contido no dispositivo elétrico de purificação que é menorque aquela da espécie alvo, mas quando presente em suficientemente altasconcentrações é capaz de forçar a espécie alvo a separar-se do meio deadsorção. Como usado aqui, incrustação substancial refere-se às condiçõesnas quais os depósitos de incrustações criados pelos íons das espécies alvoafetam adversamente o correto funcionamento do aparelho elétrico de purificação. Os depósitos de incrustações são normalmente insolúveis, isto é, odepósito não perde substancialmente sua massa (isto é dissolve) quandodeixados em repouso e expostos a água pura em condições ambiente porextensos períodos de tempo, por exemplo, pelo menos um dia. Por exemplo,um depósito substancialmente insolúvel reterá pelo menos 95% de sua massa inicial após ser deixado em repouso e exposto em água pura em condições ambiente por um dia.

Exemplos não limitantes de espécies íons alvo poderão incluirCa2+, Mg2+, Si4+, Cu2+, Al3+, Fe3+, Mn2+, Pb4+, S042', Si042", HC03', e similares assim como combinações de qualquer uma ou mais desses, por exemplo, Ca2+, e Mg2+, Ca2+ e Fe3+, Mg2+ e Fe3+, Mg2+ e Pb3+, e similares. Geralmente, concentrações não limitantes de espécies iônicas alvo na água alimentadora incluem: pelo menos 50mg/l ou mais, pelo menos 60 mg/l oumais, pelo menos 70 mg/l ou mais, pelo menos 80 mg/l ou mais, pelo menos90 mg/l ou mais, pelo menos 100 mg/l ou mais, pelo menos 110 mg/l oumais, pelo menos 120 mg/l ou mais, pelo menos 130 mg/l ou mais, pelo menos 140 mg/l ou mais, pelo menos 150 mg/l ou mais, pelo menos 160 mg/lou mais, pelo menos 170 mg/l ou mais, pelo menos 180 mg/l ou mais, pelomenos 190 mg/l ou mais, pelo menos 200 mg/l ou mais, pelo menos 250mg/l ou mais e pelo menos 500 mg/l ou mais.

Como usado aqui, íons de dureza são Ca2+ e Mg2+. íons de du-reza são exemplos de espécies alvo típicos, em certas modalidades. Também como usado aqui, "água dura" é água (ou uma solução aquosa) contendo uma substancial quantidade de um ou mais íons de dureza, geralmente em quantidades que permitam a ocorrência de substanciais incrustações(freqüentemente referidas, no coletivo, como a dureza da água). Por exemplo, água dura poderá conter uma dureza de pelo menos 50 mg/l de um oumais tipos de íons de dureza presentes, e em alguns casos pelo menos 75mg/l, pelo menos 100 mg/l, pelo menos 125 mg/l, pelo menos 150 mg/l, pelomenos 175 mg/l (10 gr/gal (grãos por galão)), pelo menos 200 mg/l, pelomenos 225 mg/l, ou pelo menos 250 mg/l ou mais em alguns casos. Comooutro exemplo, a água dura poderá conter a dureza de pelo menos 10 ppmde um ou mais tipos de íons de dureza, e em alguns casos, pelo menos 20ppm, pelo menos 25 ppm, pelo menos 50 ppm, pelo menos 75 ppm, ou pelomenos 100 ppm de um ou mais tipos de íons de dureza presente. Em algunscasos, uma espécie de íon alvo poderá ser ionizada semanalmente, tal como, por exemplo, sílica.

Outro exemplo de espécie alvo, em certas modalidades, é umamolécula orgânica, que poderá ocorrer e/ou de outra forma estar presentedentro do líquido, por exemplo, como um poluente. Exemplos não limitantesde moléculas orgânicas, que podem ser espécies alvo, incluem ácidos orgânicos formados naturalmente, tais como ácido húmico, ácido fúlvico, ácidosúlmicos ou similares, os que, em alguns casos, podem ser criados a partir dadegradação da matéria orgânica. Outros exemplos de moléculas orgânicasalvo a serem removidas incluem moléculas orgânicas de formação não natural, por exemplo, pesticidas, herbicidas, disruptores de endócrinas, cafeína,hormônios ou hormônios análogos, hidrocarbonetos (por exemplo, gasolinaou óleos), ou similares. Outros exemplos de espécies orgânicas alvo podemincluir produtos de organismos, tais como endotoxinas bacterianas, enzimas,proteínas, ou similares. Em alguns casos, a espécie orgânica alvo pode incluir organismos inteiros, tal como vírus, bactérias, cistos, oocistos, ou similares.

Um "orgânico" ou um "material orgânico", ou um "composto or-gânico", ou uma "molécula orgânica", como usados aqui, são denominadoscomo usados na tecnologia, por exemplo, um ou mais compostos contendocarbono, como tal podem compreender espécies orgânicas alvo. De particular importância, no contexto de modalidades da invenção envolvendo purificação de água, são os orgânicos que estão geralmente presentes em muitasfontes de água comumente utilizadas (por exemplo, de uma fonte natural).Orgânicos, dependendo de sua natureza e composição, podem estar presentes de forma não-ionizada ou ionizada, isto é, com carga positiva ou negativa. Geralmente, orgânicos são de origem biológica. Em alguns casos,por exemplo, se múltiplos orgânicos estão presentes, os compostos orgânicos não necessitam estar especificados individualmente, e podem ser referidos no coletivo.

Por exemplo, o carbono orgânico total (ou "TOC") em um líquidopode ser rapidamente identificado ou estudado sem necessidade de identificá-lo especificamente, ou caracterizar cada composto orgânico presente, jáque é conhecido para àqueles que têm intimidade com a tecnologia. Comousado aqui, o carbono orgânico total (ou "TOC") é definido pela quantidadetotal de um ou mais compostos orgânicos ionizáveis na solução. Um composto orgânico "ionizável" é um composto orgânico que pode ionizar na solução (isto é, tem a habilidade de existir em uma solução em uma forma ionizável, opcionalmente em equilíbrio com uma forma não-ionizável) sob condições normais (isto é, 25° C e 1 atm de pressão, na ausência de um campoelétrico constante). Àqueles com conhecimento da tecnologia serão capazesde determinar o grau de ionização de uma espécie particular em uma solução em condições normais. Quando há presença de múltiplos compostosorgânicos ionizáveis na solução, não é necessário especificá-los individualmente, e podem ser referidos no coletivo. Assim, o TOC de um líquido podeser identificado e/ou estudado sem necessariamente identificar ou caracterizar individualmente cada composto orgânico ionizável. Em alguns casos, omaterial orgânico poderá ser ionizado (ou adicionalmente ionizado) durantea operação do dispositivo de eletrodeionização, por exemplo, quando o material orgânico é exposto a um campo elétrico de pelo menos 100 V/m. Àque-les com conhecimento da tecnologia saberão as técnicas adequadas paradeterminar as concentrações de compostos orgânicos e/ou TOC em um líquido. Por exemplo, a concentração de compostos orgânicos e/ou TOC emum líquido pode ser determinada usando gás cromatográfico/sistema de espectroscopia de massa ("GC/MS") ou um analisador de TOC, isto é, um dispositivo que oxida o substrato e determina a condutividade.

A figura 1 ilustra um aparelho elétrico de purificação utilizadopara trabalhar na invenção, de acordo com uma modalidade. Nesse desenho, o aparelho elétrico de purificação 100 inclui o dispositivo de eletrodeionização 110. Em outras modalidades, os aparelhos elétricos de purificaçãopodem incluir, ao invés de, ou adicionalmente ao dispositivo de eletrodeionização ilustrado, outros dispositivos tais como o dispositivo de eletrodiálisee/ou dispositivos adicionais de eletrodeionização, etc. Na figura 1, um liquidoa ser purificado 120, originado do ponto de entrada 125, entra no dispositivode eletrodeionização 110 através da entrada 128. Dentro do dispositivo deeletrodeionização 110, o líquido 120 entra em uma série de compartimentos130 e 135 pelas respectivas entradas 132 e 137. Os compartimentos 130 e135 estão separados pelas membranas seletivas de íons 140 e 145. Na modalidade mostrada na figura 1, as membranas seletivas de íons estão dispostas em uma série alterada de "membranas seletivas a cátions" 140 (istoé, membranas que permitem preferencialmente a passagem de cátions, relativamente a ânions) e membranas seletivas a ânions 145 (isto é, membranasque permitem preferencialmente a passagem de ânions, relativamente a cátions). Logicamente, em alguns casos, outros tipos e/ou disposição de membranas podem também ser usadas, por exemplo, como adicionalmente descrito a seguir. Um campo elétrico pode ser imposto nos compartimentos 130e 135 através dos eletrodos 150 e 155. Em alguns casos, o campo elétricoimposto pode ser controlado como desejado, por exemplo, a força do campoelétrico pode ser constante, alterada em resposta a uma medição (tal comouma resposta a uma medição de um sensor, por exemplo, pH, resistividade,concentração de um íon ou outras espécies, assim como cálcio ou sódio),periodicamente em reverso, ativado ou desativado por comando, etc.No exemplo mostrado na figura 1, dentro do dispositivo de eletrodeionização 110, o eletrodo 150 pode estar com carga positiva enquantoque o eletrodo 155 pode estar com carga negativa. O campo elétrico criadopelos eletrodos 150 e 155 facilita a migração de espécies com carga, tal como íons, desde dentro dos compartimentos de diluição130 através de membranas seletivas de íons 140 até os compartimentos de concentração 135. Oliquido concentrado 180 sai dos compartimentos de concentração 135 através das saídas 172, então sai do dispositivo de eletrodeionização 110 através da saída 182 (opcionalmente procedendo a operações adicionais dentrodo aparelho elétrico de purificação 100), por exemplo, a um ponto de utilização 190, para ser disponibilizado, etc. De forma semelhante, o liquido purificado 185 sai do compartimento de diluição 130 através das saídas 177, então sai do dispositivo de eletrodeionização 110 através da saída 187 (opcionalmente procedendo a operações adicionais dentro do aparelho elétrico depurificação 100), por exemplo, a um ponto de utilização 195, etc.

O líquido 120 entrando no aparelho elétrico de purificação 100pode ser qualquer líquido onde se deseja a separação entre uma parte "concentrada" (contendo uma alta concentração de espécies dissolvidas ou emsuspensão, isto é, íons, orgânicos, etc. relativamente ao líquido 120 entrando) e uma parte "purificada" (isto é, contendo uma baixa concentração deespécies dissolvidas ou em suspensão, isto é, íons, orgânicos, etc. relativamente ao líquido 120 entrando). Por exemplo, o líquido 120 pode ser um líquido orgânico e/ou uma solução aquosa, assim como uma fonte inferior deágua pura, por exemplo, água fresca, água salobra, água servida, etc. Comooutro exemplo, o líquido 120 pode ter sua origem em uma unidade em operação produzindo um líquido e/ou operando em um líquido, tal como, masnão limitadas a, unidades em operação de ultrafiltragem, nano filtragem, sedimentação, destilação, umidificação, osmose reversa, diálise, extração, reações químicas (por exemplo, aonde um líquido é gerado), troca de calore/ou massa, ou similar. Em certas modalidades, o líquido pode ter sua origem em um reservatório, tal como um recipiente de armazenagem, um tanque, ou uma lagoa, etc, ou, no caso de água, de uma fonte natural ou artifi-cial de água, tal como um lago, um rio, uma lagoa, um canal, um oceano,etc. Entre o ponto de entrada 125 e o dispositivo de eletrodeionização 110,pode haver nenhuma, como em certas modalidades adicionalmente descritas a seguir, o qualquer número de operações adicionais ou redes de distribuição que podem operar no líquido. Por exemplo, em certas modalidades,osmose reversa, filtragens tais como micro filtragem ou nano filtragem, sedimentação, um filtro de carbono ativado, um dispositivo de eletrodiálise oude eletrodeionização, um reservatório, etc. podem ser incluídos. Em algunscasos, o líquido pode ser suprido ao dispositivo de eletrodeionização a partirde uma fonte externa; por exemplo, a fonte de líquido pode ser disposta comunicando o fluido com o dispositivo de eletrodeionização e/ou com o meiocontido dentro do dispositivo de eletrodeionização.

Os pontos de uso 190 e/ou 195 podem ser locais de saída dolíquido no dispositivo elétrico de purificação. Em alguns casos, um ponto deuso é qualquer local onde se deseje o líquido. Por exemplo, um ponto de usopode ser uma torneira, um reservatório, esgoto, um trocador de calor, ouuma unidade em operação onde seja necessário um líquido, tal como podeser encontrado em um sistema de aquecimento, em um sistema de refrigeração, em uma planta de manufatura, em uma planta química ou em similares. O líquido desde o ponto de uso pode ser usado em equipamento queseja capaz de purificar e/ou armazenar o líquido, por exemplo, em garrafasou um tanque. O ponto de uso pode também ser uma cidade, ou um prédiotal como uma casa ou um conjunto de apartamentos, ou o ponto de uso pode ser a descarga ao meio ambiente natural. Entre as saídas do dispositivode eletrodeionização e um ponto de uso pode haver nenhuma ou qualquernúmero de unidades operacionais e/ou componentes de armazenagem/distribuição, por exemplo, operações de filtragem tais como micro filtragem ou nano filtragem, operações de osmose reversa, sedimentação, umdispositivo de eletrodiálise ou de eletrodeionização, um reservatório, e similares.

Na figura 1, nos compartimentos 130 e 135 no dispositivo de eletrodeionização 110, cada um pode ter um número necessário de entradas esaídas e qualquer configuração desejada que permita que o líquido flua como esperado. As membranas seletivas de íons 140 e 145 podem ser selecionadas para permitir espécies carregadas, tal como um íon, tendo umacarga para passar através delas, porém, restringindo ou inibindo (parcial outotalmente) a passagem de espécies, tal como um íon carregado com a carga oposta. Por exemplo, a membrana seletiva de íons poderá permitir a passagem através dela de íons tais como NA+, HC03\ ou Cl". Em alguns casosa membrana poderá evitar a passagem de orgânicos através dela. Com usado aqui, um íon é qualquer espécie que tenha carga elétrica, por exemplo,uma espécie atômica (por exemplo, Na+, K+, Cl", F, Ca2+, Mg2+, etc), umaespécie molecular (por exemplo, HC03", C032\ S042\ etc), um compostoorgânico ionizado, ou similares. íons são comumente, pelo menos parcialmente, solúveis em solução aquosa.

Em um conjunto de modalidades, o dispositivo de eletrodeionização pode incluir uma ou mais membranas, por exemplo, mas não limitadas, a membranas neutras, membranas tamanho excludentes, uma mem-brana que é especificamente impermeável a um ou mais íons específicos ououtras espécies, etc. Em alguns casos, é usada uma série de membranasseletivas a cátions e ânions dentro do dispositivo de eletrodeionização. Amembrana seletiva de íons é qualquer membrana que preferencialmentepermita que pelo menos um ou mais íons passem através dela, relativamente a outros íons. Àqueles que conhecem a tecnologia serão capazes de identificar uma membrana seletiva de íons adequada, sendo que uma grandevariedade já está disponível no mercado.

Em certas modalidades, um ou mais compartimentos 130 e 135são recheados de meios tal como meios de adsorção, por exemplo, meio detroca de íons. O meio de troca de íons, em algumas modalidades, pode incluir resinas tal como as conhecidas resinas de troca de íons, por exemplo,uma resina cátion (isto é, uma resina que preferencialmente adsorva cátions), uma resina ânion, mistura das duas ou similares. Em alguns casos,um ou mais compartimentos poderão ser recheados com somente um tipode resina (por exemplo, resina cátion ou resina ânion); em outros casos/oscompartimentos poderão ser recheados com mais de um tipo de resina (porexemplo, dois tipos de resina cátion, dois tipos de resina ânion, uma resinacátion e uma resina ânion, etc), exemplos de meios de adsorção incluemuma resina gel acrílico, tal como a resina cátion SF-120 e a resina ânionIRA-458 (ambas de Rohm and Haas Company, Philadelphia, Pennsylvania).O meio contido dentro dos compartimentos estará presente em qualquerformato ou configuração adequada, por exemplo, pequenas partículas comformato substancialmente esférico ou outro qualquer, granulada, fibras, esteiras, membranas, telas extrudadas, grupos, e/ou agregados pré-formadosde partículas (por exemplo, partículas de resinas podem ser misturadas comum agente vinculante para formar conjuntos de partículas), etc. Em algunscasos, o meio pode incluir múltiplas formas ou configurações, por exemplo,partículas e membranas. O meio pode compreender qualquer um adequadopara adsorver íons, orgânicos, e/ou outras espécies de um líquido, dependendo da aplicação particular, por exemplo, sílica, um zeólito, e/ou um ouuma mistura de uma grande variedade de polímeros como meios de troca deíons que já estão disponíveis no mercado, e cujas propriedades e adequação para a aplicação específica seja conhecida para àqueles que conhecema tecnologia. Outros materiais e/ou meios podem estar presentes nos compartimentos, por exemplo, que sejam capazes de catalisar reações, filtrarsólidos em suspensão no líquido tratado, ou similares.

Deverá ser entendido por àqueles que têm conhecimento datecnologia, que uma variedade de configurações poderá existir dentro doscompartimentos 130 e 135. Por exemplo, um compartimento poderá contercomponentes adicionais e/ou estrutura tal que ilustrada, tal como, por exemplo, defletores, malhas, placas, frisos, tiras, telas, canos, partículas de carbono, filtros de carbono, e similares, que podem ser usados, por exemplo,para conter o meio de troca de íons, para controlar o fluxo líquido, e similares. Os componentes podem conter o mesmo tipo e/ou número dós várioscomponentes e/ou ser da mesma configuração ou podem ter componentesdiferentes e/ou estruturas/configurações.

O meio, em certas modalidades da invenção, é selecionado deforma que adsorva um ou mais espécies alvo da solução, por exemplo, Ca,Mg2+, HC03", como previamente descrito. Em alguns casos, o meio poderáser selecionado para preferencialmente adsorver um ou mais espécies alvoda solução, relativamente a outros íons não precipitáveis ou não alvo. Porexemplo, o meio pode ser selecionado para preferencialmente adsorver íonsCa2+, relativamente a íons Na+. Como outro exemplo, o meio pode ser selecionado para preferencialmente remover da solução íons HC03", relativamente a íons Cl". Em alguns casos, o meio poderá ser escolhido de tal formaque o meio seja capaz de, preferencialmente, adsorver pelo menos o triplode espécies alvo da solução, relativamente a uma espécie não alvo (basemolar), e em alguns casos, pelo menos quatro vezes, pelo menos cinco vezes, pelo menos seis vezes, relativamente a uma espécie não alvo. Em alguns casos, o liquido de alimentação pode ser purificado no aparelho elétricode purificação para produzir um fluxo de liquido purificado contendo menosde 50 ppm, menos de 30 ppm, menos de 1 ppm, menos de 500 ppb de umaou mais espécies alvo. Em alguns casos, a concentração total de espéciesalvo no líquido purificado pode ser menos de 50 ppm, menos de 30 ppm,menos de 10 ppm, menos de 5 ppm, menos de 3 ppm, menos de 1 ppm, oumenos de 500 ppb.

Nestas ou outras modalidades, o líquido de alimentação podeser purificado de tal forma que pelo menos 50%, pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos90%, pelo menos 95%, pelo menos 97%, ou pelo menos 99% ou mais deuma ou mais espécies alvo (por exemplo, (íons de dureza) seja removido doliquido de alimentação. Em alguns casos, pelo menos 50%, pelo menos60%, pelo menos 70%, pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos85%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, pelo menos 97%, ou pelo menos99% ou mais de todas as espécies alvo pode ser removido do líquido de alimentação. Em algumas ocasiões, um líquido de alimentação pode ser purificado para produzir um fluxo de água purificada tendo uma resistividade elétrica maior que 0,1 megaohm cm, maior que 1 megaohm cm, maior que 3megaohm cm, maior que 6 megaohm cm, maior que 9 megaohm cm, maiorque 12 megaohm cm, maior que 15 megaohm cm, ou pelo menos 18 mega ohm cm.

Em algumas modalidades da invenção, o meio poderá, preferencialmente, remover certas espécies alvo da solução, relativamente a outras espécies alvo ou outras espécies matriz, tal como íons não precipitáveis.Assim, o meio poderá ser capaz de remover uma primeira fração de umaquantidade de um primeiro íon (ou outras espécies) e uma segunda fraçãode uma quantidade de um segundo íon (ou outras espécies) de um líquido aser purificado, onde a primeira fração da quantidade é diferente da segundafração da quantidade. Por exemplo, o meio poderá, preferencialmente, remover 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97% ou 100% de uma espécie alvo específica da solução, enquanto remove somente 30% ou menos,40% ou menos, 50% ou menos, 60% ou menos, 70% ou menos, 80% oumenos, 90% ou menos, 95% ou menos, 99% ou menos de outra espécie dasolução. Em outras palavras, na medida em que o meio é capaz de removeruma grande percentagem da espécie alvo da solução, quando comparadoàs percentagens das outras espécies removidas da solução, a remoção preferencial de espécies alvo acontece. Assim por exemplo, um meio pode sercapaz de remover, preferencialmente, uma espécie alvo, removendo 90% deuma espécie alvo e .80% de uma espécie não alvo, tal como um íon não precipitável, de uma solução. Como outro exemplo, um meio poderá adsorveríons de dureza tal como íons de cálcio, íons de magnésio, etc, da solução,relativamente a espécies não alvo, tal como íons não precipitáveis, por exemplo, tal como íons de sódio ou íons de potássio.

Em certas modalidades, um meio de adsorção poderá ser utilizado e selecionado para remover certas espécies alvo orgânicas da solução.Por exemplo, em alguns casos, um líquido de alimentação que inclua taisespécies alvo orgânicas poderá ser purificado dentro de aparelho elétrico depurificação em uma modalidade da invenção para produzir um fluxo de líquido purificado tendo menos de 1 ppm, menos de 500 ppb, menos de 100 ppb,menos de 50 ppb, menos de 10 ppb, ou menos de 1 ppb de pelo menos umcomposto orgânico (ou TOC) na solução. Em outras modalidades, um líquidode alimentação incluindo tal espécie alvo orgânica, poderá ser purificado detal forma que pelo menos 50%, pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90%, pelo menos95%, pelo menos 97%, 99%, 99,5%, 99,9%, 99,99%, ou mais de pelo menosum composto orgânico (ou do TOC) na solução seja removido do líquido dealimentação, o liquido de alimentação incluindo tal espécie alvo orgânicapoderá ter, por exemplo, pelo menos 1 ppm, pelo menos 3 ppm, ou pelo menos 10 ppm ou mais, de pelo menos um composto orgânico (ou TOC) nasolução.

Em um conjunto de modalidades, durante a operação, se aplicaum campo elétrico nos compartimentos de diluição e concentração, a partirdos eletrodos 150 e 155, criando uma gradiente potencial que facilita a migração de íons do compartimento de diluição para o compartimento de concentração. O campo elétrico deve ser aplicado essencialmente de formaperpendicular ao fluxo líquido dentro do dispositivo de eletrodeionização. Ocampo elétrico deve ser substancialmente aplicado de forma uniforme através dos compartimentos de diluição e concentração, resultando em umcampo elétrico uniforme e constante através dos citados compartimentos;em alguns casos, o campo elétrico pode ser aplicado de forma não uniforme,resultando em um campo elétrico com densidade não uniforme através doscompartimentos. Em algumas modalidades da invenção, a polaridade doseletrodos pode ser invertida durante a operação, invertendo a direção docampo elétrico dentro do dispositivo, por exemplo, como descrito por Gallagher, e outros, Patente Norte-Americana N° 5.558.753, ou por Giuffrida, eoutros, na Patente Norte-Americana N° 4.956.071, ambas incorporadas aquicomo referência. Inversões de polaridades podem ser úteis, por exemplo,para facilitar a regeneração do meio dentro do dispositivo de eletrodeionização concomitantemente à purificação do líquido, como descrito a seguir. Oseletrodos 150 e 155 podem ser feitos de qualquer material adequado paracriar um campo elétrico dentro do dispositivo. Em alguns casos, o materialdos eletrodos pode ser escolhido de tal forma que estes possam ser utilizados, por exemplo, por longos períodos de tempo sem risco de corrosão oudegradação significativo. Os materiais adequados e as configurações doseletrodos são bastante conhecidos na tecnologia.

Os aparelhos elétricos de purificação 100 podem incluir adicionalmente, configurações e/ou componentes não ilustrados, tal como eletrodos adicionais, configurações de encanamentos, unidades operacionais,bombas, reservatórios, válvulas, agitadores, tanque de compensação, sensores, elementos de controle, etc, cuja função, utilidade e instalação serãoimportantes para àqueles que conhecem a tecnologia. Em alguns casos, odispositivo de eletrodeionização 110, dentro do aparelho elétrico de purificação 100, pode ter geometrias internas diferentes das ilustradas, por exemplo, compartimentos cilíndricos, retangulares ou em espiral. Diferentes configurações de entrada e/ou saída, também podem ser utilizadas dentro doaparelho elétrico de purificação 100 e/ou do dispositivo de eletrodeionização110. Deve ser entendido então que, os sistemas e métodos da presente invenção, podem ser utilizados relacionados com uma grande variedade desistemas onde a purificação de um ou mais líquidos seja desejada; assim, oaparelho elétrico de purificação pode ser modificado, por àqueles que conhecem a tecnologia, conforme as necessidades de um processo específico,sem se afastar do escopo da invenção.

Em certas modalidades da invenção, o aparelho elétrico de purificação permite a remoção de uma quantidade significativa de orgânicos dissolvidos e/ou em suspensão na água ou outros líquidos, por exemplo, o aparelho elétrico de purificação pode incluir um dispositivo de eletrodeionizaçãocontendo um meio capaz de adsorver um ou mais orgânicos (que podemestar carregados ou descarregados), removendo assim, pelo menos algunsdos orgânicos contidos no líquido a ser purificado. Em alguns casos, o dispositivo de eletrodeionização pode ser capaz de remover orgânicos do líquido a ser purificado sem a ocorrência de incrustação substancial dentro docitado dispositivo. Com usado aqui, "incrustação substancial" refere-se àscondições nas quais a formação de depósitos de incrustações criada pelomaterial orgânico afeta negativamente o correto funcionamento e desempenho do aparelho elétrico de purificação. Exemplos de meios adequados, adi-cionais aos descritos anteriormente, incluem partículas de carbono, filtros decarbono, resinas macro porosas de troca de íons, resinas de base acrílica,etc. Em certas modalidades, a aplicação de um campo elétrico poderá facilitar o deslocamento de espécies orgânicas transportadas de um compartimento de diluição para o compartimento de concentração, por exemplo, através de uma membrana seletiva de íons, como previamente descrito.

O meio utilizado dentro do dispositivo de eletrodeionização decertas modalidades da invenção é regenerado pela exposição do meio auma solução regeneradora, por exemplo, uma solução eluente contendo pelo menos uma espécie regeneradora, enquanto dentro do dispositivo, porexemplo, uma ou mais soluções ácidas (por exemplo, para resinas regeneradoras catiônicas), ou uma solução concentrada de sal (por exemplo, pararesinas regeneradoras catiônicas e/ou aniônicas). Por exemplo, o meio poderá ser regenerado pela exposição do meio a um líquido, tal como um eluente ou uma solução regeneradora, de composição adequada e concentração suficiente, capaz de remover uma fração substancial de uma espéciealvo adsorvida pelo meio. Com usado aqui, um meio é "substancialmenteregenerado" quando uma "fração substancial" de uma espécie alvo adsorvida é removida. A "fração substancial", das espécies alvo adsorvidas, removidas do meio, como usado aqui, refere-se à pelo menos 50% da espéciealvo adsorvida pela resina sendo removida durante a regeneração, e em alguns casos, pelo menos 70%, ou pelo menos 90% ou mais das espéciesalvo adsorvidas pela resina sendo removidas durante a regeneração. Emalguns casos, parte substancial de todas as espécies alvo adsorvidas pelaresina é removida durante a regeneração. Em alguns casos, a polaridade dodispositivo de eletrodeionização poderá ser invertida para facilitar a regeneração do meio (por exemplo, como adicionalmente descrito aqui), e/ou parareduzir ou eliminar a escamação e/ou incrustaçao dentro do dispositivo deeletrodeionização. Um controlador também poderá ser usado em alguns casos, para facilitar a regeneração do meio dentro do dispositivo de eletrodeionização, conforme descrição completa a seguir.

Em muitos tipos de meios de adsorção e espécies adsorvidas,por exemplo, certos meios de adsorção de íons de troca e certas espéciesalvo iônicas, operando em um dispositivo de eletrodeionização, contendo talmeio, com o propósito de remover tais espécies de um liquido de alimentação, resulta no aumento da resistividade elétrica, na medida em que o meise satura com espécies alvo, por exemplo, tal como càtions bivalentes Ca2+e Mg2+. Em tais modalidades, o meio de adsorção (que pode estar total ouparcialmente saturado com as espécies adsorvidas) pode ser regeneradopara reduzir sua resistividade elétrica. Por exemplo, um meio de adsorçãotendo sua primeira resistividade elétrica pode ser regenerado de forma quetal resistividade, após a regeneração, seja menor que a primeira, por exem-plo, pelo menos 5% menor, pelo menos 10% menor, pelo menos 15% menor, pelo menos 20% menor, pelo menos 25% menor, pelo menos 35% menor, pelo menos 505 menor, pelo menos 75% menor, pelo menos 90% menor, etc, que a primeira resistividade elétrica.

Reduzindo a resistividade elétrica do meio de adsorção por regeneração, é possível operar o dispositivo de eletrodeionização para obterum determinado grau de remoção de espécies alvo e um produto líquido purificado, com um potencial elétrico aplicado muito menor que o normalmenteutilizado para obter desempenhos comparáveis em dispositivos de eletrodei-onização convencionais. Por exemplo, em certas modalidades, onde o dispositivo de eletrodeionização compreende compartimentos de diluição econcentração separados por membranas seletivas a cátions, o dispositivopode ser operado com certo potencial elétrico aplicado, que pode ser mantido no nível suficiente para facilitar o deslocamento de uma quantidade substancial de Na+, de um compartimento de diluição para um compartimento deconcentração, e ser insuficiente para facilitar o deslocamento de uma quantidade substancial de Ca2+ de um compartimento de diluição para um compartimento de concentração.

O eluente ou solução regeneradora pode ter sua composiçãoselecionada para facilitar a remoção e/ou troca de espécies alvo tal comoíons, orgânicos, etc, do meio de adsorção (isto é, "regenerando" o meio).Como usado aqui, a uma solução "ácida" se dá o significado comum, porexemplo, uma solução com Ph menor que 7. Em alguns casos, a soluçãoácida pode ser uma solução ácida concentrada, isto é, com Ph menor que 3,menor que 2, ou menor que 1. Exemplos de concentrações de soluções ácidas potencialmente adequadas incluem 4% em peso, 5% em peso, 7% empeso, ou 10% em peso de um ácido na solução e exemplos de armazenagem de ácidos incluem HNO3, H2S04, HCI, etc. Similarmente, como usadoaqui, a uma solução "básica" ou "cáustica" é dado o significado comum, porexemplo, uma solução com Ph maior que 7. Em alguns casos, a soluçãocáustica pode ser concentrada, isto é, com Ph maior que 12, maior que 13,maior que 14. Exemplos de soluções cáusticas incluem 4% em peso, 5% empeso, 7% em peso ou 10% em peso de base na solução e exemplos de soluções concentradas incluem NaOH ou KOH.

Uma "solução concentrada de sal", como usado aqui, é uma solução contendo sal em uma concentração pelo menos suficiente para regenerar significativamente o meio após 30 minutos, isto é, reduzindo as espécies adsorvidas pelo meio em pelo menos 20%, e em alguns casos, pelomenos 50%, pelo menos 70%, pelo menos 80%, pelo menos 85% ou pelomenos 90% após 30 minutos. A remoção de espécies adsorvidas e/ou trocade espécies adsorvidas com outras espécies pode ocorrer na presença deum eluente ou uma solução regeneradora, por exemplo, devido a alteraçõesna cinética de adsorção/remoção das espécies adsorvidas e o meio, preferência pelo vinculo do meio com uma espécie regeneradora tal como sal ouíon, relativamente às espécies adsorvidas nas condições de concentraçãoexistentes, etc, dentro do dispositivo (isto é, condições para ocorrência dealterações), etc. em alguns casos, pelo menos alguma remoção das espécies de adsorção da resina de adsorção pode ocorrer provocando alteraçõesmecânicas na resina. Por exemplo, a resina pode ser exposta a uma soluçãoregeneradora, tal como uma solução ácida, uma solução de sal ou uma solução cáustica, onde a solução é selecionada para contração ou inchamentoda resina, que desaloja mecanicamente certas espécies agarradas e/ou adsorvidas na resina. Por exemplo, a exposição de uma resina a uma soluçãoconcentrada de sal pode contrair os poros dentro da resina, o que conse-qüentemente pode causar o desalojamento de orgânicos adsorvidos e/oucontidos nesses poros.

Exemplos não limitantes de sais potencialmente adequados, dependendo do meio selecionado, para facilitar a regeneração do meio de adsorção, incluem sais contendo um ou mais Na+, K+, Cl", F, Br", I", etc. Comexemplo, uma espécie tal como Ca2+ ou um orgânico, adsorvido no meio deadsorção, pode ser quimicamente e/ou fisicamente removido, ou fazer trocade íons com Na+ e K+, em uma solução concentrada de sal. Em alguns casos, a solução concentrada de sal usada para regenerar o meio, pode incluirhalogenetos de metal alquílicos tais como cloreto de sódio, cloreto de potássio, fluoreto de sódio, fluoreto de potássio, brometo de sódio, brometo depotássio, bem como as misturas respectivas (por exemplo, uma solução decloreto de sódio e cloreto de potássio, etc). Em alguns casos, a concentração de sal pode ser 4% em peso, pelo menos 5% em peso, pelo menos 7%em peso, pelo menos 10% em peso, pelo menos 12% em peso, pelo menos15% em peso, ou mais em alguns casos.

Exemplos não limitantes de ácidos potencialmente adequadospara facilitar a regeneração do meio incluem ácidos fortes tal como ácidosminerais e misturas compreendendo ácidos minerais, por exemplo, ácidosulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico ou as misturas respectivas. Similarmente, exemplos não limitantes de bases potencialmente adequadas parafacilitar a regeneração do meio incluem bases fortes e as misturas respectivas, por exemplo, hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio.

Em certas modalidades da invenção, os meios podem, vantajosamente, ser regenerados em um dispositivo de eletrodeionização, por exemplo, entre ciclos de purificação e/ou durante operação contínua ou semicontínua do dispositivo. Em algumas modalidades, os meios são regenerados enquanto o aparelho elétrico de purificação continua a produzir um produto líquido purificado, por exemplo, como adicionalmente discutido abaixo.Os meios podem ser regenerados a qualquer hora durante o uso dos meios,por exemplo, quando os meios estão completamente gastos (por exemplo,alcança equilíbrio com relação a uma espécie alvo) ou quando estão somen-te parcialmente saturados (por exemplo, os meios não alcançaram equilíbrio). Os meios estão completamente gastos quando os meios estão completamente saturados com pelo menos uma espécie adsorvida tal como umaespécie orgânica alvo, uma espécie iônica alvo, etc, isto é, os meios nãosão mais capazes de adsorver, da solução, mais nenhuma da espécie orgânica alvo, espécie iônica alvo, etc. Como usado aqui, a quantidade máximade uma espécie particular que um meio é capaz de adsorver é relacionadacomo a "capacidade de adsorção máxima" do meio dessa espécie particular.Como usado aqui, "capacidade de adsorção" ou "capacidade de adsorçãomáxima" refere-se à quantidade máxima de uma espécie particular que omeio é capaz de adsorver quando exposto à mistura particular de espécies aqual o meio é exposto sob uma condição particular de uso, que depende doequilíbrio entre todas as espécies na solução particular a qual o meio é exposto. Isso é contrastado com a "capacidade nominal" dos meios para a espécie particular como seria medida sob condições onde os meios são expostos a uma solução pura das espécies (isto é, a espécie é o único agente nasolução capaz de adsorver ao meio). Assim, somente para condições deoperação onde os meios são expostos a uma solução pura de uma espécieparticular a "capacidade de adsorção" dos meios para essa espécie será amesma de sua "capacidade de adsorção nominal" para essa espécie.

Em certas modalidades, como mencionado acima, os meios podem ser também regenerados em alguns casos onde os meios estão somente parcialmente gastos (isto é, ainda não completamente gastos). Assim,como um exemplo não limitante, os meios podem ser regenerados quando acapacidade dos meios de adsorverem uma espécie alvo começa a diminuir,mas onde os meios ainda não alcançaram sua capacidade de adsorção máxima para essa espécie alvo particular (isto é, os meios não alcançaram equilíbrio). Em alguns casos, os meios podem ser regenerados quando osmeios adsorveram no máximo 10% da capacidade de adsorção máxima dosmeios para uma ou mais espécies alvo, e em alguns casos, quando os meios adsorveram no máximo aproximadamente 20%, no máximo aproximadamente 30%, no máximo aproximadamente 50%, no máximo aproximada-mente 75%, no máximo aproximadamente 80%, no máximo aproximadamente 90%, no máximo aproximadamente 95%, no máximo aproximadamente 97%, no máximo aproximadamente 98%, no máximo aproximadamente 99% da capacidade de adsorção máxima dos meios de uma ou maisespécies adsorvidas. Em uma modalidade, os. meios são regenerados emintervalos tais que o equilíbrio com as espécies alvo não é nunca alcançadodurante o uso estendido dos meios.

Em algumas modalidades, os meios podem ser regeneradosquando a resistividade elétrica dos meios alcançou um certo valor (que, emalguns casos, pode indicar que uma certa quantidade de espécies tônicas foiadsorvida nos meios, por exemplo, Ca2+ ou Mg2+), e/ou foi mudada em umacerta quantidade. A resistividade elétrica dos meios pode ser determinada,por exemplo, usando um sensor de resistividade elétrica. Como um exemplonão limitante, os meios podem ter um indicativo de resistividade elétrica dosmeios sendo substancialmente livres de espécies adsorvidas, e os meiospodem ser regenerados quando a resistividade elétrica dos meios muda empelo menos uma certa porcentagem da primeira resistividade elétrica, porexemplo, a resistividade elétrica pode ser mudada em pelo menos aproximadamente 10%, pelo menos aproximadamente 25%, pelo menos aproximadamente 50%, pelo menos aproximadamente 75%, ou pelo menos aproximadamente 100% da primeira resistividade elétrica.

Em outras modalidades, os meios podem ser regeneradosquando a concentração de uma espécie em uma entrada e/ou uma saída dodispositivo de eletrodeionização (por exemplo, no fluxo diluído e/ou o fluxoconcentrado) alcançou uma certa concentração. Por exemplo, o aparelhoelétrico de purificação pode incluir um ou mais sensores capazes de detectarsódio, cálcio, etc, e tais sensores podem ser posicionados em comunicaçãofluídica com uma entrada e/ou uma saída do dispositivo de eletrodeionização. Em alguns casos, qualquer dos sensores acima descritos (e/ou outrossensores no aparelho elétrico de purificação) pode estar em comunicação desensoriamento com um ou mais monitores ou controladores, os quais podemser usados, por exemplo, para determinar e/ou controlar a regeneração dosmeios, para controlar a concentração de um ou mais íons no aparelho elétrico de purificação (por exemplo, em um fluxo de entrada e/ou um fluxo desaída do dispositivo de eletrodeionização), ou seus similares. Por exemplo,em resposta a uma medição de sensor (por exemplo, uma concentração deíon de cálcio), o controlador pode iniciar a regeneração da resina, adicionarum fluido a um fluxo de entrada ou saída do dispositivo de eletrodeionizaçãopara manter a concentração de uma espécie abaixo de um certo valor (porexemplo, Ca2+, Mg2+, Na+, etc), ou seus similares.

Em algumas modalidades, os meios podem ser regenerados nodispositivo de tal forma a impedir substancial incrustação e/ou substancialcontaminação no dispositivo, por exemplo, durante a dessorção da espéciealvo adsorvida no meio. Por exemplo, certos pares de íon tais como Ca2+ eHC03", Mg2+ e HCO3", certos íons e orgânicos, etc. podem causar incrustação e/ou contaminação em um dispositivo de eletrodeionização. Assim, emuma modalidade, os meios podem ser tratados, usando certas soluções deregeneração como descrito acima, de uma forma a substancialmente dessorver uma primeira espécie de, por exemplo, tal par de íons, a partir dosmeios sem substancialmente dessorver a segunda espécie de, por exemplo,tal par de íons, isto é, tal que uma fração substancial da primeira espéciedessorve do meio enquanto a segunda espécie permanece substancialmente adsorvida no meio. Ou seja, os meios podem ser tratados tal que a se-gunda espécie permaneça substancialmente adsorvida ao meio enquanto aprimeira espécie é dessorvida do meio, tal que qualquer quantidade da segunda espécie que dessorve ao mesmo tempo com a primeira espécie estágeralmente em níveis que não são capazes de causar substancial incrustação e/ou substancial contaminação no dispositivo, por exemplo, medianteprecipitação ou outra interação entre a primeira e a segunda espécie.

Opcionalmente, em modalidades onde os meios são regenerados para impedir substancial incrustação e/ou contaminação no dispositivoelétrico de purificação, como descrito acima, a segunda espécie pode entãoser dessorvida dos meios depois que a primeira espécie foi substancialmente dessorvida e removida do dispositivo, isto é, tal que qualquer da primeiraespécie que ao mesmo tempo dessorve com a segunda espécie é insuficiente para causar substancial incrustação e/ou contaminação no dispositivo elétrico de purificação. Por exemplo, a primeira espécie pode ser substancialmente dessorvida dos meios mediante a exposição dos meios a uma primeira solução de regeneração que é capaz de dessorver a primeira espécie,mas não uma quantidade substancial da segunda espécie dos meios; então,a segunda espécie pode ser substancialmente dessorvida dos meios mediante a exposição dos meios a uma segunda solução de regeneração. A primeira e a segunda solução de regeneração podem compreender os mesmossolutos ou solutos diferentes (por exemplo, sais, ácidos, cáusticos, etc), eem alguns casos, a segunda solução pode ter uma concentração mais altaou atividade do que a primeira solução. Os meios podem ser regenerados,em alguns casos, enquanto o aparelho elétrico de purificação está sendousado para produzir um líquido purificado.

Gomo um exemplo particular, em um dispositivo contendo meiosaos quais íons de bicarbonato (HC03") e cálcio (Ca2+) foram adsorvidos, osíons de bicarbonato podem primeiro ser dessorvidos dos meios, seguidospela dessorção de íons de cálcio. Os meios podem ser quaisquer meios detroca de íons que têm íons de bicarbonato e cálcio adsorvidos, por exemplo,meios catiônicos, meios aniônicos, combinações desses, etc. Em alguns casos, os meios podem ter uma afinidade mais alta em um íon especifico doque é desejado a ser dessorvido, por exemplo, cálcio, magnésio, boro, ferro,etc. Como um exemplo particular, íons de bicarbonato podem ser dessorvidos dos meios expondo-se os meios a uma primeira solução de sal contendoNaCI dissolvido em uma concentração suficiente para levar a dessorção debicarbonato a ocorrer a partir dos meios, mas insuficiente para levar a dessorção de cálcio a ocorrer a partir dos meios de troca de íons; por exemplo,a solução de sal pode ser uma solução compreendendo NaCI em uma concentração abaixo de aproximadamente 2% em peso, aproximadamente 3%em peso, ou aproximadamente 4% em peso de NaCI. Os íons de cálcio, opcionalmente, podem futuramente ser dessorvidos dos meios através da exposição dos meios a uma segunda solução de sal contendo NaCI dissolvidoem uma concentração relativamente mais alta, que é suficiente para levar adessorção de cálcio a ocorrer a partir dos meios de troca de íons (uma concentração tipicamente mais alta do que a da primeira solução de sal); porexemplo, a concentração da segunda solução de sal pode ser pelo menosaproximadamente 4% em peso, pelo menos aproximadamente 5% em peso,pelo menos aproximadamente 7% em peso, pelo menos aproximadamente9% em peso, ou pelo menos aproximadamente 10% em peso ou mais deNaCI. Como exemplos adicionais, os meios podem primeiro ser expostos auma solução ácida, seguida por uma solução de sal; uma solução cáustica,seguida por uma solução ácida; uma solução de sal, seguida por uma solução ácida; uma solução de sal, seguida por uma solução cáustica.

A resina pode ser regenerada no dispositivo de eletrodeionização através de qualquer técnica adequada. Em um conjunto de modalida-des, a resina pode ser regenerada no dispositivo de eletrodeionização expondo-se a resina a uma solução de regeneração, por exemplo, como previamente descrito. Por exemplo, o dispositivo de eletrodeionização pode seroperado em um modo por lotes ou um modo de semilotes, onde toda ou umaparte da resina é periodicamente exposta a uma solução de regeneração.Em alguns casos como adicionalmente descrito abaixo, por exemplo, durante a operação de semilotes, outras partes do dispositivo de eletrodeionização(por exemplo, outros compartimentos) podem ainda ser usadas para produzir um líquido purificado enquanto os meios estão sendo regenerados. Dependendo do modo de operação e a aplicação particular, as resinas no diluto, no concentrado, ou em ambos os compartimentos, podem ser regeneradas, por exemplo, seqüencialmente ou simultaneamente.

Em alguns casos, os meios podem ser regenerados usando umacombinação de técnicas. Por exemplo, os meios podem ser regeneradosusando uma ou mais soluções de regeneração, por exemplo, uma soluçãoácida, uma solução cáustica, uma solução concentrada de sal, etc, opcionalmente em combinação com técnicas e/ou agentes capazes de levar osmeios a contraírem ou incharem. Causar a contração ou inchamento dosmeios pode expulsar ou de outra forma dessorver íons, orgânicos, etc. domeio, por exemplo, através de forças físicas ou rompimento mecânico, etc.Por exemplo, em uma modalidade, íons, orgânicos, etc. podem ser dessorvidos dos poros que podem estar presentes nos meios.

Em um conjunto de modalidades, os meios podem ser regenerados em um dispositivo de eletrodeionização. de um aparelho elétrico depurificação enquanto o aparelho é usado para produzir um líquido purificado.Um exemplo da regeneração dos meios em um dispositivo de eletrodeionização simultaneamente com purificação de líquido é ilustrado nas figuras 2Ae 2B, no contexto de um dispositivo de eletrodeionização onde o campo elétrico pode ser revertido (por exemplo, como adicionalmente discutido abaixo). Com relação à figura 2A, a polaridade ou direção do campo elétrico inicialmente é tal que íons negativamente carregados (por exemplo, Cl", HC03",C032", etc.) são atraídos para a direita (+), enquanto os íons positivamentecarregados (por exemplo, Ca2+, Na+, K+) são atraídos para a esquerda (-).Nessa figura, membranas seletivas a ânions 215 preferencialmente permitem o transporte de íons negativamente carregados através delas, enquantomembranas seletivas a cátions 225 preferencialmente permitem transportede íons positivamente carregados através delas.

Um líquido a ser purificado 230, contendo uma ou mais espéciesalvo a serem removidas (por exemplo, íons, orgânicos, etc), é passado através de compartimentos 210, enquanto uma solução concentrada de sal usa:.da para regeneração 240 é passada através dos compartimentos 220. Comopreviamente descrito, quando o líquido a ser purificado entra nos compartimentos de diluição 210, a espécie alvo a ser removida pode adsorver nosmeios 250. A solução concentrada de sal 240 flui através de compartimentosde concentração 220 na figura 2A. Espécies que foram adsorvidas nos meios 250 podem ser dessorvidas mediante exposição dos meios à soluçãoconcentrada de sal 240 (entrando no líquido 245 para sair do compartimento), como previamente descrito. Assim, o líquido 235 saindo do compartimento de diluição 210 foi purificado (isto é, tal que o líquido tem uma concentração mais baixa de espécies a serem removidas do que o líquido entrando 230), enquanto o líquido 245 saindo dos compartimentos de concen-tração 220 regenerou pelo menos uma parte dos meios 250. O líquido 245pode então entrar em outros processos ou operações, ser descartado comolixo, etc.

Em alguns casos, a direção do campo elétrico pode ser revertidadurante a operação do dispositivo (ver também a Patente Norte-AmericanaNo. 5.558.753), resultando, por exemplo, no arranjo ilustrado na figura 2Asendo convertido no arranjo ilustrado na figura 2B. Nesse arranjo, os meiosregenerados 250 (pelo menos parcialmente) nos compartimentos 220 podemser agora usados para purificação de líquido, enquanto os meios 250 noscompartimentos 210, que foram pelo menos parcialmente saturados, porexemplo, com uma ou mais espécies alvo adsorvidas, podem ser regenerados. Revertendo a direção do campo elétrico no dispositivo de eletrodeionização, os compartimentos 210 agora agem como compartimentos de concentração, enquanto os compartimentos 220 agora agem como compartimentos de diluição. Adicionalmente, as entradas para líquidos de entrada230 e 240 podem ser revertidas, tal que o líquido a ser purificado 230 entranos compartimentos 210 (agora compartimentos de diluição), enquanto asolução concentrada de sal 240 entra nos compartimentos 220 (agora compartimentos de concentração). Os mesmos princípios de transporte descritosacima com relação à figura 2A também se aplicam à configuração mostradana figura 2B, revertida devido à reversão do campo elétrico; assim, os compartimentos 210 agora produzem um líquido purificado, enquanto os compartimentos 220 agora produzem um líquido que contém pelo menos uma parteda espécie alvo removida do líquido 230 e/ou dessorvida dos meios 250.Adicionalmente, os meios 250 nos compartimentos 210 podem ser agoraregenerados mediante exposição à solução concentrada de sal 240, enquanto os meios (previamente regenerados) 250 nos compartimentos 220 podemser agora usados para adsorver uma ou mais espécies alvo do líquido a serpurificado 230.

O campo elétrico do dispositivo de eletrodeionização pode serrevertido em tais casos (por exemplo, entre as modalidades mostradas nafigura 2A e 2B) tão freqüentemente quanto necessário ou desejado parauma aplicação particular. A freqüência dé ciclo entre as duas polaridades docampo elétrico pode ser alterada dependendo dos fatores específicos parauma aplicação particular, tal como a dureza ou concentração de espéciesalvo da água de alimentação; a concentração e/ou composição da soluçãoconcentrada de sal usada para purificação por lavagem; o tipo, quantidade,e/ou tamanho dos meios; as taxas de fluxo dos líquidos de entrada; o tamanho dos aparelhos de purificação elétrica e os compartimentos neste; a voltagem aplicada; o grau desejado de purificação; medições de formação deincrustação e/ou grau de contaminação; ou seus similares. Aqueles versados na técnica serão capazes de selecionar ou otimizar as condições de operação de um aparelho elétrico de purificação particular para obedecer auma aplicação particular, usando não mais do que experimentação de rotina.Por exemplo, o campo elétrico pode ser revertido quando uma certa concentração de uma espécie alvo tal como íon de dureza ou espécies orgânicas,um composto indicativo de formação de contaminação e/ou incrustação, ouseus similares, é detectado em um concentrado de líquido de saída e/ou fluxo de produto. Como um outro exemplo, o campo elétrico pode ser revertidoquando uma certa quantidade ou concentração de uma espécie alvo é capazde passar através do aparelho elétrico de purificação sem ser adsorvida, porexemplo, quando uma certa quantidade de uma espécie alvo é detectada emum ou mais fluxos saindo do aparelho elétrico de purificação, tal como quando o avanço de uma espécie alvo a partir dos meios no aparelho elétrico depurificação foi alcançado. Em ainda um outro exemplo, o campo elétrico pode ser revertido quando uma certa pureza de líquido limite não é alcançada(por exemplo, uma concentração de uma espécie alvo no fluxo de líquidopurificado excede um certo valor ou faixa pré-determinada). Em ainda umoutro exemplo, o campo elétrico pode ser revertido em uma taxa fixa ou freqüência, por exemplo, a cada 6 horas ou a cada 24 horas, ou quando a purificação elétrica foi operada por um comprimento pré-determinado de tempo,por exemplo, depois de 12 horas de uso, depois de 36 horas de uso, depoisde uma semana de uso, etc. Em ainda um outro exemplo, o campo elétricopode ser revertido em resposta a uma medição de concentração (por exem-pio, um íon de dureza ou outra espécie alvo) em um compartimento de con-centração e/ou em um compartimento de diluição do dispositivo de eletro-deionização, por exemplo, por um sensor, tal como um sensor de condutivi-dade, um sensor de cálcio, um sensor de sódio, ou seus similares. Em umoutro exemplo, o campo elétrico pode ser revertido quando substancial in-crustação e/ou contaminação começa a ocorrer, por exemplo, no dispositivode eletrodeionização (por exemplo, em uma membrana seletiva a íons), noaparelho elétrico de purificação, etc. A reversão do campo elétrico pode o-correr simultaneamente com regeneração da resina no dispositivo de eletro-deionização, ou a reversão pode ocorrer antes ou depois da regeneraçãodos meios no dispositivo de eletrodeionização, dependendo da aplicaçãoparticular.

Revertendo o campo elétrico periodicamente no dispositivo deeletrodeionização, o aparelho elétrico de purificação pode ser operado es-sencialmente continuamente por períodos estendidos de tempo, de acordocom um conjunto de modalidades. Os meios em um compartimento (o com-partimento de concentração) podem ser regenerados enquanto os meios nooutro compartimento (o compartimento de diluição) estão em uso; então,mediante reversão do campo elétrico, os meios regenerados podem ser u-sados enquanto os meios usados podem ser regenerados. Esse processopode ser repetido tantas vezes quanto desejado, assim fornecendo uso es-sencialmente contínuo do aparelho elétrico de purificação para produzir umlíquido purificado. Por "essencialmente contínuo", entende-se que o aparelhoelétrico de purificação pode ser usado para produzir um líquido purificadomediante demanda (por exemplo, intermitentemente, periodicamente, conti-nuamente, etc), com somente uma breve interrupção quando a direção docampo elétrico é revertida e o fluxo purificado de líquido a partir do aparelhoé permitido a estabilizar, isto é, o aparelho elétrico de purificação não temum período de tempo no qual os meios são removidos do aparelho ou recar-regado, tempo durante o qual o aparelho elétrico de purificação não pode serchamado para produzir um fluxo purificado de líquido. Em alguns casos, du-rante o período inicial depois de reversão de voltagem onde a deterioraçãoda qualidade de água ocorre no fluxo de concentração recentemente forma-do, a deterioração da qualidade da água é suficientemente menor do que anecessidade de produto líquido não necessitar necessariamente ser descar-regado em qualquer hora durante ou entre reversão de voltagem. Em outraspalavras, a condutividade do produto líquido a partir de cada um ou ambosos compartimentos de destruição ou concentração recentemente formados ésuficientemente baixa para tornar o produto líquido aceitável em um fluxo ouo outro fluxo ou ambos. Assim, em muitos casos, a breve interrupção podeser somente durante minutos ou segundos, ou até não existente (isto é, oaparelho elétrico de purificação pode ser usado para produzir um fluxo purifi-cado de líquido mediante demanda em qualquer hora, sem qualquer inter-rupção na produção de líquido). Ver, por exemplo, Patente Norte-AmericanaNo. 4.956.071.

Em um conjunto de modalidades, o aparelho elétrico de purifica-ção pode ser operado por períodos arbitrários, selecionados ou pre-determinados de tempo. Em um outro conjunto de modalidades, o aparelhoelétrico de purificação pode ser operado para permitir a remoção de líquidode alimentação, por exemplo, por adsorção aos meios, de uma quantidademaior de uma ou mais espécies alvo do que a capacidade de carregamentomáxima dos meios para as espécies alvo. Ou seja, os meios podem ser u-sados em tais modalidades para remover uma ou mais espécies alvo de umlíquido a ser purificado, onde a quantidade das espécies alvo que pode serremovida dos meios é maior do que a quantidade das espécies alvo que osmeios podem adsorver em qualquer hora, isto é, quando os meios estão sa-turados (a "capacidade máxima de carregamento"). Isso é capacitado pelatécnica inventiva de periodicamente "recarregar" a capacidade do meio, en-quanto ele permanece no dispositivo de eletrodeionização, via as técnicasde regeneração acima descritas. Isso pode permitir aperfeiçoamento em o-peração sobre dispositivos convencionalmente operados reduzindo-se atendência de formar incrustação e/ou contaminação orgânica e/ou manten-do-se as características de adsorção seletivas a espécies do meio por umperíodo muito mais estendido de operação do dispositivo de eletrodeioniza-ção.

Vantajosamente, em certas modalidades, os métodos de operação e regeneração de acordo com certos aspectos da invenção podem habilitar um dispositivo de eletrodeionização em um aparelho elétrico de purificação a ser exposto diretamente e processar para purificação uma água "dura"ou "suja" sem uma "suavização" contra corrente ou processo de purificação,isto é, um processo capaz de remover ou reduzir em concentração íons dedureza ou outras espécies indesejáveis, tais como TOC ou espécies orgânicas específicas, da solução. Exemplos de dispositivo de suavização de águaque tipicamente devem ser fornecidos contra corrente de dispositivos de eletrodeionização convencionais, que podem ser evitados em certas modalidades da presente invenção, incluem dispositivos de troca de íons, dispositivosde osmose reversa, dispositivos de ultrafiltração, dispositivos de nano filtração, dispositivos de diálise, e seus similares. Assim, em um conjunto de modalidades, água dura e/ou água contendo níveis relativamente altos de TOCpode diretamente entrar em um dispositivo de eletrodeionização, sem suavização contra corrente ou pré-tratamento para remover TOC. Em um outroconjunto de modalidades, alguma suavização da água de entrada (ou outrolíquido) pode ocorrer, mas não o suficiente para completamente "suavizar" aágua entrando no dispositivo de eletrodeionização (isto é, para concentrações de íons de dureza ou outras espécies alvo que são baixas o suficientepara impedir substancial incrustação e/ou substancial contaminação de ocorrer em dispositivos de eletrodeionização convencionalmente operados). Emainda um outro conjunto de modalidades, o aparelho elétrico de purificação écapaz de remover uma certa quantidade de uma espécie alvo tal como umíon de dureza do líquido de entrada (por exemplo, de água dura, como previamente descrito). Por exemplo, mais do que aproximadamente 70%, aproximadamente 80%, aproximadamente 90%, aproximadamente 95%, aproximadamente 97%, aproximadamente 98%, ou aproximadamente 99% dosíons duros entrando ou outras espécies alvo pode ser removido pelo aparelho elétrico de purificação, e em alguns casos, sem resultar em substancialincrustação no aparelho elétrico de purificação. Assim, em um conjunto demodalidades, o aparelho elétrico de purificação é capaz de tratar água durasem substancial incrustação ou contaminação no aparelho elétrico de purificação.

Um exemplo de um aparelho elétrico de purificação de acordocom certas modalidades da invenção pode ser usado essencialmente continuamente enquanto fornecendo regeneração de meios é mostrado na figura3. Na modalidade ilustrada, o aparelho elétrico de purificação 300 inclui umúnico ponto de entrada 125 para um líquido a ser purificado. É claro, em outras modalidades, o aparelho elétrico de purificação pode conter mais do queum ponto de entrada, por exemplo, dois pontos de entrada para um ou maislíquidos a serem purificados, um primeiro ponto de entrada para um líquido aser purificado e um segundo ponto de entrada para uma solução concentrada de sal, etc. O líquido 120, no exemplo mostrado na figura 3, mediante osistema de entrada 300, é dividido em um caminho de diluição 310 e umcaminho de concentração 320. O caminho de diluição 310 passa através devários sistemas de controle de líquido 315, 317, 319, etc. que podem ser, porexemplo, válvulas, filtros, medidores de fluxo, tubulação adicional, elementosde controle de fluxo, sensores, atuadores, viscômetros, termômetros, termo-acopladores, sensores de pH, elementos de constrição, ou seus similares.Em alguns casos, os sistemas de controle de líquido podem incluir dispositivos para introduzir aditivos no fluxo de líquido, por exemplo, para controlarpH ou microorganismos, para facilitar floculação, etc. Aqueles versados natécnica serão capazes de identificar dispositivos e sistemas adequados paraalcançar um propósito particular para uma dada aplicação; como um exemplo particular, o sistema de controle de líquido 315 pode ser um elemento decontrole de fluxo, tal como uma válvula, e sistemas de controle de líquido317, 319 podem ser filtros. No caminho de concentração 320 na figura 3, osistema de controle de líquido foi expandido como um exemplo ilustrativo.Aqui, o caminho de concentração 320 é dividido em ramificações 322, 324,326. A ramificação 326 entra no reservatório 330 nesse exemplo não limitante, enquanto as ramificações 322, 324 representam vários sistemas de desvio e controle em torno do reservatório 330 (por exemplo, em sistemas ondeo reservatório 330 não é necessário para operação de rotina do sistema 300 e é usado como uma câmara de equilíbrio ou uma câmara de retorno). Também mostrados na figura 3 estão vários sistemas de controle de líquido adicionais 323, 325, 327, 329; por exemplo, os sistemas de controle de líquido 327, 329 podem ser filtros, e os sistemas de controle de líquido 323, 325 podem ser elementos de controle de fluxo, tais como válvulas.

O reservatório 330, em uma modalidade, pode ser um tanque de retenção ou outro recipiente capaz de armazenar líquidos, por exemplo, uma câmara de equilíbrio, uma câmara de retorno, etc. Em uma outra modalidade, o reservatório 330 pode ser preenchido com qualquer líquido adequado para uso no aparelho elétrico de purificação, dependendo da aplicação particular. Por exemplo, o reservatório 330 pode conter uma solução tendo uma composição selecionada para facilitar regeneração do meio contido no dispositivo de eletrodeionizaçao 110, tal como uma solução concentrada de sal ou solução ácida. O reservatório 330 pode ser preenchido e esvaziado usando qualquer técnica conhecida adequada àqueles versados na técnica. Por exemplo, se o reservatório 330 é preenchido com uma solução concentrada de sal, a solução concentrada de sal pode ser introduzida no reservatório 330 a partir de uma fonte externa (não mostrada na figura 3), o reservatório 330 pode ser preenchido usando a ramificação 326, opcionalmente passando o líquido através de um elemento que adiciona sal para aumentar a concentração de sal, etc. Como um outro exemplo, a bomba 331 pode ser usada para bombear um líquido para dentro e/ou para fora do reservatório 330.

No sistema exemplar da figura 3, as ramificações 322, 324, 326 (via o reservatório 330) são combinadas em um caminho de concentração 340. O caminho de diluição 310 e o caminho de concentração 340 são introduzidos no dispositivo de eletrodeionizaçao 110 através de entradas 128, 129, respectivamente. Em modalidades onde a polaridade do dispositivo de eletrodeionizaçao 110 é periodicamente revertida (por exemplo, quando uma certa condição é alcançada, por exemplo, quando uma certa concentração mínima e/ou máxima de uma espécie alvo é detectada em um líquido saindodo dispositivo), válvulas de 3 vias 350, 355 podem ser usadas para direcionar o fluxo de líquido a partir do caminho de concentração 340 e líquido a partir do caminho de diluição 310 nos compartimentos apropriados do dispositivo de eletrodeionização 110, como discutido acima. Similarmente, as válvulas de 3 vias 360, 365 podem ser usadas para direcionar líquidos saindo dos compartimentos de concentração e de diluição no dispositivo de eletrodeionização 110 nos caminhos apropriados, por exemplo, o caminho de produto 370 e caminho de rejeito 380. Opcionalmente, os sistemas de controle de líquido 375, 385 podem estar presentes nos caminhos de produto e/ou de rejeito, por exemplo, para monitorar taxas de fluxo ou concentrações de uma ou mais espécies alvo. Líquido a partir dos caminhos 370, 375 então sai do aparelho elétrico de purificação 300 através de ponto de usos 390, 395.

Na figura 3, o sistema de controle de líquido 375 está em comunicação eletrônica com o monitor/controlador 377 através da linha de sinal 378. O sinal pode ser qualquer sinal adequado, por exemplo, um sinal pneumático, um sinal elétrico, um sinal mecânico, ou seus similares. O monitor/controlador 377 pode ser qualquer sistema ou mecanismo que pode detectar o sinal de entrada a partir da linha de sinal 378, determinar uma resposta apropriada, e transmitir um sinal através das linhas de sinal 371, 372, 373, 374 aos sistemas de controle de líquido 315, 317, 319 e/ou o dispositivo de eletrodeionização 110. Cada uma das linhas de sinal 371, 372, 373, 374 e 378 não necessariamente tem que transmitir o mesmo tipo de sinal. O monitor/controlador 377 pode ser, por exemplo, um controlador mecânico, um controlador pneumático, um computador ou série de computadores, um chip semicondutor ou outro microprocessador de circuito integrado, ou seus similares. Em algumas modalidades, o monitor 377 pode ser um sistema de controle "cabeado", um sistema de controle de computador pré-programado, ou o monitor 377 pode ser um sistema de controle implementado por computador que é programável e adaptável à medida que necessário. O algoritmo pode ser um algoritmo pré-determinado, ou pode ser um algoritmo que pode adaptar com alterações nas condições de processo, tais como em um processo onde o fluxo é pulsátil ou aleatoriamente distribuído. Como um exem-pio específico, quando o monitor/controlador 377, baseado nas leituras do sensor a partir do sistema de controle de líquido 375 (e/ou outros sistemas de controle de líquido, não mostrados) determina que a regeneração de meios no dispositivo de eletrodeionização 110 é indicada (por exemplo, quando a concentração de um íon de dureza no ponto de uso 390 alcançou um certo nível; quando um certo grau de saturação de meios de adsorção com uma espécie alvo em um compartimento de diluição do dispositivo é detectado, por exemplo, pelo menos 50% de saturação, 75% de saturação, 90% de saturação, ou mais; quando uma certa concentração limite de uma espécie alvo é detectada no líquido em um compartimento de concentração do dispositivo, por exemplo, qualquer concentração não nula indicativa de avanço; quando a alteração da resistividade elétrica dos meios de adsorção e/ou consumo de energia do dispositivo e/ou potencial elétrico exigido, que são indicativos de um certo nível de saturação da adsorção com espécies alvo, são detectados; etc), o monitor 277 pode então iniciar uma resposta apropriada (por exemplo, efetuando ou levando a ser efetuado um ou mais de: introduzir uma solução de regeneração no dispositivo de eletrodeionização 110, reservar polaridade no dispositivo de eletrodeionização 110, sinalizar a um operador humano que uma certa concentração ou outra condição foi alcançada, etc).

Na figura 4, um outro exemplo de um aparelho elétrico de purificação 400 capaz de ser usado essencialmente continuamente é mostrado. Para esclarecimento, o monitor/controlador e o sistema de controle discutidos acima não são especificamente ilustrados; embora, em certas modalidades, tal sistema de controle seria fornecido. Nesse exemplo, o aparelho elétrico de purificação 400 tem dois dispositivos de eletrodeionização 110, 111 em paralelo. O líquido(s) entra no aparelho de purificação elétrica 400 a partir dos pontos de entrada 125, 126. Os líquidos entrando nos pontos de entrada 125, 126 podem ser os mesmos ou diferentes. Uma série de sistemas de controle de líquido 314, 315, 316, 317, 318, 319, 323, 325, 327, 328, 329, 332, 333, 334, 335 direciona os líquido(s) a dispositivos de eletrodeionização 110, 111. Os sistemas de controle de líquido podem incluir filtros, medidoresde fluxo, tubulação adicional, elementos de controle de fluxo, sensores, atu-adores, viscômetros, termômetros, termoacopladores, sensores de pH, elementos de constrição, ou seus similares, como previamente descrito com relação à figura 3. Por exemplo, os sistemas de controle de líquido 314, 315, 316, 318, 323, 325, 328, 332, 333, 334, 335 podem representar bombas ou válvulas, enquanto os sistemas de controle de líquido 317, 319, 327 e 329 podem representar filtros ou sensores. Como descrito no contexto da figura 3 acima, o sistema pode ser controlado por um ou mais monitores/controladores (não mostrados), que podem estar em comunicação com um ou mais sensores (não mostrados). Opcionalmente, líquido pode também ser direcionado para ou a partir do reservatório 330. Saindo dos dispositivos de eletrodeionização 110, 111, líquido é direcionado pelos componentes de controle de líquido, tais como válvulas 360, 361, 362, 363, 365 a pontos de uso 390, 395, 397. Em alguns casos, um dispositivo de eletrodeionização pode ser usado para purificar líquido, enquanto o outro dispositivo de eletrodeionização não é usado para propósitos de purificação de líquido; como exemplos, a manutenção pode ser executada no outro dispositivo de eletrodeionização, o outro dispositivo de eletrodeionização pode ser usado para regenerar os meios, etc. Em alguns casos, as funções dos dispositivos de eletrodeionização operando em paralelo podem ser revertidas (ou ambas ativadas simultaneamente) para assegurar operação essencialmente contínua do aparelho elétrico de purificação.

Um outro exemplo de um aparelho elétrico de purificação é mostrado na figura 11. Nessa figura, líquido entra no aparelho elétrico de purificação 500 a partir do ponto de entrada 529 no fluxo 520. O líquido é então opcionalmente passado através de um ou mais filtros antes de alcançar o dispositivo de eletrodeionização 510. Por exemplo, como mostrado na figura 11,o líquido pode ser passado através de um ou mais de um amortecedor 517, um filtro de carbono 518, e/ou um filtro de partículas 519. É claro, em outras modalidades, outros filtros (ou não filtros) podem ser usados, dependendo da aplicação particular. Depois de passar através dos filtros 517, 518, e 519, na figura 11, o líquido é dividido em três fluxos 510, 522, e 527. Astaxas de fluxo em cada um daqueles fluxos podem ser controladas através do uso de válvulas de diafragma 515, 529, e 528, respectivamente. O fluxo 527 é direcionado nos compartimentos de eletrodo do dispositivo de eletro-deionização 610. O fluxo 527 passa através do compartimento de anodo 513 do dispositivo de eletrodeionização 610, então através do compartimento de catodo 514, antes de ser direcionado ao dreno 597. O fluxo 510 é passado através do compartimento de diluição 511 do dispositivo de eletrodeionização 610, saindo como o fluxo 509, enquanto o fluxo 522 é direcionado ao compartimento de concentração 512 do dispositivo de eletrodeionização 610, saindo como o fluxo 508. Deveria ser notado, que embora o dispositivo de eletrodeionização 610 seja representado na figura 11 como tendo um único compartimento de diluição 511 e um único compartimento de diluição 512, dispositivos de eletrodeionização tendo múltiplos compartimentos de diluição e/ou concentração são também observados em outras modalidades da invenção, e os únicos compartimentos de diluição e concentração do dispositivo de eletrodeionização 610, como representado na figura 11, são para esclarecimento somente. Por exemplo, em outras modalidades, o dispositivo de eletrodeionização pode ter uma configuração similar àquela mostrada na figurai.

Na figura 11, depois de sair do dispositivo de eletrodeionização 610, o fluxo 508 é direcionado para um rejeito 595, enquanto o fluxo 509 saindo do compartimento de diluição 511 é direcionado à válvula de três vias 560. A válvula 560 pode ser direcionada para enviar o líquido no fluxo 509 a um ponto de uso 590, ou para o rejeito 595. Quando o aparelho elétrico de purificação 500 é usado para produzir um fluido purificado, a válvula de três vias 560 pode ser direcionada ao ponto de uso 590. Entretanto, durante a regeneração dos meios contidos no dispositivo de eletrodeionização 610, a válvula de três vias 560 pode ser direcionada para o rejeito 595.

Como mostrado na figura 11, o reservatório 530 pode conter uma solução tendo uma composição selecionada par facilitar a regeneração dos meios contidos no dispositivo de eletrodeionização 610, tal como uma solução concentrada de sal ou solução ácida. O reservatório 530 pode serpreenchido e esvaziado usando qualquer técnica conhecida àqueles versados na técnica. Durante a regeneração, a bomba 531 pode direcionar a solução regenerante em um ou ambos do compartimento de diluição 511 e do compartimento de concentração 512. Mediante saindo desses compartimentos, a solução regenerante pode ser direcionada ao rejeito 595, como previamente descrito.

O sensor 575 está em comunicação fluídica com o fluxo 509 saindo do compartimento de diluição 511. 0 sensor 575 pode ser, por exemplo, um sensor de condutividade, um sensor de cálcio, um sensor de sódio, ou seus similares. Um monitor ou um controlador (não mostrado) pode monitorar o sinal que é produzido pelo sensor 575, e em alguns casos, pode determinar uma resposta apropriada, por exemplo, sinalizando onde a regeneração dos meios contidos no dispositivo de eletrodeionização 610 é exigida. Outros sensores podem estar também presentes, por exemplo, sensores de taxa de fluxo, sondas de temperatura, medidores de pressão, ou seus similares. Como um exemplo, na figura 11, os sensores 576, 577, e 578 podem detectar uma característica de fluxos 527, 510, e 522, respectivamente, por exemplo, taxa de fluxo.

Um outro exemplo de um aparelho elétrico de purificação da invenção é ilustrado na figura 12. Esse aparelho é configurado similarmente ao aparelho elétrico de purificação ilustrado na figura 11, embora o fluxo 508, mediante saindo do compartimento de concentração 512 do dispositivo de eletrodeionização 610, é direcionado a um laço de reciclagem 562, controlado pela bomba 563. O laço de reciclagem 562 pode ser direcionado ao rejeito 595 (controlado usando a válvula 598), e/ou aos fluxos 510 e/ou 522 entrando no compartimento de diluição 511 e no compartimento de concentração 512, respectivamente. Na modalidade mostrada na figura 12, a solução regenerante contida no reservatório 530 pode ser injetada no dispositivo de eletrodeionização 610 até que o dispositivo de eletrodeionização seja essencialmente preenchido com a solução regenerante, e/ou re-circulada no laço de reciclagem 562 em conjunto com o dispositivo de eletrodeionização 610, se necessário, por exemplo, até que os meios contidos no dispositivode eletrodeionização 610 foram suficientemente regenerados. Mediante um nível adequado de regeneração, o líquido regenerante pode então ser direcionado ao rejeito 595. Esse arranjo pode aperfeiçoar a distribuição de fluxo no dispositivo de eletrodeionização, e em alguns casos, esse arranjo pode auxiliar em reduzir a quantidade de solução regenerante necessária para regenerar os meios de adsorção contidos no dispositivo de eletrodeionização 610.

O exemplo ilustrado na figura 13 é similar ao aparelho elétrico de purificação ilustrado na figura 12. Nessa figura, o fluxo 520 é dividido em três fluxos 510, 527, e 521. O fluxo 527 é direcionado aos eletrodos do dispositivo de eletrodeionização 610, enquanto o fluxo 510 é direcionado ao compartimento de diluição 511 do dispositivo de eletrodeionização. O fluxo 521 é direcionado através de uma parte do laço de reciclagem 562 ao compartimento de concentração 512 no dispositivo de eletrodeionização 610. A válvula de três vias 523 pode ser usada para impedir a mistura de fluxos 510 e 522. Também nesse arranjo, a bomba 563 pode ser usada enquanto o dispositivo de eletrodeionização 610 é usado para produzir um fluido purificado, bem como durante a regeneração dos meios contidos no dispositivo de eletrodeionização 610. Permitindo a uma parte do fluxo concentrado ser regenerado via o fluxo 562, as velocidades de fluxo dos fluidos nos compartimentos de concentração e de diluição do dispositivo de eletrodeionização 610 podem ser controladas para serem aproximadamente iguais (assim diminuindo o efeito de diferenças de pressão através de quaisquer membranas contidas no dispositivo de eletrodeionização 610), ou em qualquer velocidade de fluxo relativa desejada. Em adição, em alguns casos, recuperações de água substancialmente mais altas podem ser alcançadas usando tal aparelho elétrico de purificação.

O aparelho elétrico de purificação na figura 14 pode também ser operado de tal maneira a simultaneamente produzir um líquido purificado e regenerar resina contida no dispositivo de eletrodeionização 610, como previamente descrito. Na figura 14, o aparelho elétrico de purificação ilustrado na figura 13 foi modificado para permitir reversão de polaridade do dispositi-vo de eletrodeionização 610. Nessa figura, o fluxo 527, ao invés de serialmente passar através do compartimento de anodo 513 e compartimento de catodo 514, é passado em paralelo através de ambos os compartimentos de eletrodo (deveria ser notado que tal configuração pode ser usada em outros aparelhos elétricos de purificação também, por,exemplo, os aparelhos mostrados nas figuras 12 e 13). Adicionalmente, na figura 14, através do uso de válvulas adicionais 550, 555, 565, e 567, líquidos podem ser direcionadas aos compartimentos apropriados no dispositivo de eletrodeionização 610 para permitir a reversão de polaridade do dispositivo de eletrodeionização durante o uso do dispositivo. Também na figura 14, a válvula de três vias 560 pode direcionar um líquido purificado para ou um ponto de uso 590, e/ou para um rejeito 599, por exemplo, quando o líquido purificado não é de uma pureza aceitável para ser direcionado para o ponto de uso. Por exemplo, imediatamente mediante reversão de polaridade elétrica no dispositivo de eletrodeionização 610, o líquido no fluxo 509 pode não ser de pureza aceitável, e assim é direcionado ao rejeito 599.

Ainda um outro exemplo de um aparelho elétrico de purificação é ilustrado na figura 15. Nessa figura, aparelho elétrico de purificação 500 é similar ao aparelho elétrico de purificação descrito na figura 14. Entretanto, vários fluxos de reciclagem adicionais foram adicionados. Líquido entrando no aparelho elétrico de purificação 500 a partir do ponto de entrada 525 é alimentado em uma câmara de retenção 505. Líquido a partir da câmara de retenção 505 é bombeado usando a bomba 507 através dos filtros opcionais 517, 518, e 519, para o fluxo de líquido 520. Adicionalmente, os rejeitos 597 e 599 da figura 14 foram eliminados, e os fluxos de líquido alimentando aqueles rejeitos são agora reciclados para a câmara de retenção 505. A operação do aparelho elétrico de purificação 500 é de outra forma similar àquela descrita previamente. Usando esse sistema, recuperações de água muito altas podem ser alcançadas.

As descrições acima deveriam ser entendidas como exemplares por natureza, e muitas outras configurações e variações são possíveis. Por exemplo, válvulas adicionais, entradas, caminhos, reservatórios, câmaras deequilíbrio, saídas, sensores, atuadores, sistemas de controle, tubulação, filtros, etc. podem ser usados em um aparelho elétrico de purificação da invenção, ou o aparelho elétrico de purificação pode ser combinado e/ou fornecido com outras técnicas/sistemas de purificação de fluido e/ou operaçõesde unidade. Por exemplo, o aparelho elétrico de purificação pode ser construído e arranjado para fornecer líquido ao dispositivo de eletrodeionizaçãono evento de uma falha da fonte de energia e/ou uma perda de fluxo de água de alimentação ao dispositivo de eletrodeionização, por exemplo, usando uma câmara de equilíbrio.

Exemplos

Exemplos não limitantes de modos de operação de certos aparelhos/sistemas elétricos de purificação da invenção são agora descritos. Emum exemplo, um dispositivo de eletrodeionização, tendo pelo menos umcompartimento de diluição e pelo menos um compartimento de concentração, cada um contendo resinas cationicas e ânion, é fornecido.

Inicialmente, as resinas cationicas em ambos compartimentos dediluto e concentrado no dispositivo de eletrodeionização estão em uma forma de Na+, e as resinas aniônicas estão em uma forma de Cl". O líquido dealimentação é introduzido em ambos os compartimentos. Em alguns casos,o líquido de alimentação é introduzido no compartimento de diluição em umataxa de fluxo mais alta em relação ao compartimento de concentração. Porexemplo, o líquido de alimentação pode ser introduzido no compartimento dediluição em uma taxa de fluxo aproximadamente 2 vezes, aproximadamente3 vezes, aproximadamente 5 vezes, aproximadamente 7 vezes, aproximadamente 10 vezes, etc. aquela taxa de fluxo introduzida no compartimentode concentração. Simultaneamente, uma voltagem é aplicada ao dispositivode eletrodeionização para os compartimentos de diluição e concentração,como previamente discutido.

No compartimento de diluição, íons de cálcio são trocados comíons de sódio a partir de resinas cationicas. Por exemplo, a resina catiônicapode ser escolhida tal que a seletividade de resinas cationicas para os íonsde cálcio é maior do que para íons de sódio, por exemplo, 3 a 6 vezes maior.Os íons de sódio liberados da resina no compartimento de diluição, juntocom aqueles introduzidos na alimentação, viajam através da membranapermeável a cátion no compartimento de concentração. Também no compartimento de diluição, íons de bicarbonato na alimentação se tornam pelo menos parcialmente trocados com Cl", enquanto alguns íons de bicarbonato semovem através da membrana permeável a ânion no compartimento de concentração, por exemplo, se a seletividade das resinas aniônicas para íons debicarbonato é menor do que para íons de cloreto. Por exemplo, a resina aniônica pode ser escolhida tal que a seletividade para íons de bicarbonato éaproximadamente 2 ou mais vezes menor do que para íons de cloreto. Adicionalmente, alguns orgânicos na alimentação podem ser pelo menos parcialmente trocados em íons com os íons de cloreto a partir das resinas aniônicas, e/ou pelo menos parcialmente fisicamente adsorvidos à resina. A ligação dos orgânicos pode também causara liberação de íons de cloreto a partir das resinas em alguns casos, como descrito acima, que viaja através damembrana seletiva a ânion no compartimento de concentração. Assim, olíquido saindo do compartimento de diluição terá níveis relativamente baixosou até não detectáveis de Ca2+, íons de bicarbonato e/ou orgânicos. Também, dentro do compartimento de diluição, concentrações muito baixas deCa2+ estarão presentes na fase líquida, em relação à quantidade absorvidapela resina.

Processos de troca de íons similares ocorrem no compartimentode concentração. Se a taxa de fluxo de líquido no compartimento de concentração é baixa em relação ao compartimento de diluição, então conseqüentemente, íons relativamente menores entrarão no compartimento de concentração. Por exemplo, se a taxa de fluxo de líquido através do compartimentode concentração é 1/10 do compartimento de diluição como discutido acima,o fluxo de íons será 1/10 daquele do compartimento de diluição. Em adição acertas quantidades de íons (por exemplo, Na+, HC03", Cl", orgânicos ionizados) são transportadas a partir do compartimento de diluição no compartimento de concentração através da membrana de troca de íons.

No compartimento de diluição, à medida que a troca de íonsprocede, as resinas se tornam crescentemente saturadas com Ca e/ou orgânicos ou outras espécies alvo. Em um certo nível de saturação, o avançode um ou mais íons alvo (por exemplo, Ca2+) pode ocorrer no dispositivo deeletrodeionização, ponto no qual, enquanto a maioria dos íons Ca2+ ainda éadsorvida pela resina de troca de cátions, uma pequena quantidade de íonsCa2+ começa a estar presente na solução. No avanço, os íons alvo na solução podem se mover através da membrana no compartimento de concentração, e/ou podem ser liberados no fluxo de produto. Em alguns casos, porexemplo, se a resistência elétrica da resina catiônica quando na forma deCa2+ é geralmente maior do que quando na forma de Na+, a resistência elétrica da resina catiônica aumentará e a performance total do dispositivo deeletrodeionização gradualmente diminuirá.

Em certos casos onde altos níveis de orgânicos estão presentes,os orgânicos podem causar contaminação da resina aniônica em um ou ambos os compartimentos de diluição e concentração. Contaminação das resinas aniônicas no dispositivo de eletrodeionização pode levar a resistênciaelétrica do dispositivo de eletrodeionização a aumentar, o que pode resultarem uma diminuição no transporte de íons a partir do compartimento de diluição até o compartimento de concentração, afetando negativamente a performance do dispositivo de eletrodeionização.

Quando a qualidade do líquido produzido pelo dispositivo de eletrodeionização diminui abaixo de um certo ponto, a regeneração da resina éiniciada. A capacidade de adsorção das resinas no dispositivo de eletrodeionização nesse ponto será reduzida, mas não completamente esgotada (porexemplo, a regeneração pode ser começada quando o avanço de Ca2+ éobservado e/ou avanço de orgânicos é observado). Deveria ser notado que,nesse exemplo, um estado de equilíbrio do dispositivo de eletrodeionizaçãonão é alcançado (isto é, um estado onde não mais adsorção de íons líquidaocorre pela resina), na qual espécies alvo adicionais introduzidas no dispositivo de eletrodeionização saem ou nos líquidos de fluxo de saída de diluto ouconcentrado. Assim, durante a operação do dispositivo de eletrodeionização,um equilíbrio de massa de íons entrando e saindo do dispositivo não é al-cançado, onde em equilíbrio, há um equilíbrio de massa entre os íons alvoentrando no dispositivo de eletrodeionização e os íons alvo saindo do dispositivo de eletrodeionização.

Regeneração

Processo Não Reverso: Nesse exemplo, ambas as resinas noscompartimentos de diluição e de concentração são regeneradas. Como previamente descrito, uma solução de regeneração é passada através doscompartimentos de diluição e de concentração para regenerar a resina. Asolução de regeneração converte as resinas catiônicas em uma forma Na+,converte as resinas aniônicas em uma forma Cl", e/ou dessorve orgânicos apartir das resinas. A dessorção dos orgânicos pode ser alcançada por trocade íons, e/ou por dessorção mecânica, por exemplo, levando as resinas acontrair e/ou inchar, assim levando compostos orgânicos a serem liberadosdas resinas.

Processo Reverso: Nesse caso exemplar, um compartimento (ousomente um compartimento para um dado ciclo de regeneração ou em umtempo) é regenerado. Por exemplo, somente o compartimento de concentração pode ser regenerado enquanto o produto continua a ser produzido pelocompartimento de diluto. Depois do compartimento de concentração ter sidoregenerado, a polaridade da voltagem aplicada aos compartimentos de diluição e de concentração é revertida e os fluxos são revertidos tal que o novocompartimento de diluto é compartimento recentemente regenerado (previamente de concentração), e o novo compartimento de concentração é o primeiro compartimento de diluto (não regenerado). A regeneração pode seriniciada uma vez que a qualidade do líquido produzido pelo dispositivo deeletrodeionização diminui abaixo de um certo ponto, em alguns casos, múltiplas técnicas/soluções de regeneração/regenerações podem ser usadas.

Resultados exemplares não limitantes de ciclos de operação incluindo regenerações são mostrados nas figuras 18 e 19 e são descritos abaixo. A figura 18 é um gráfico ilustrando a fração da capacidade de adsorção restante para uma espécie alvo como uma função do tempo (medida pelo número de regenerações). Antes do primeiro ciclo, na figura, o compar-timento 1 era o compartimento de diluição, e o compartimento 2 era o compartimento de concentração. Depois da regeneração, a polaridade do dispositivo de eletrodeionização foi revertida (isto é, o compartimento 1 se tornouo compartimento de concentração, e o compartimento 2 se tornou o compartimento de diluição). Entretanto, em alguns casos, a regeneração das resinas pode também ser iniciada depois da reversão de polaridade, como émostrado na figura 19. Em qualquer um desses casos, a capacidade de adsorção da resina para a espécie alvo não alcança um valor nulo, isto é, odispositivo de eletrodeionização não alcança um estado de equilíbrio duranteo uso do dispositivo.

Os seguintes exemplos pretendem ilustrar certos aspectos decertas modalidades da presente invenção, mas não exemplificam o escopocompleto da invenção.

Exemplo 1

Esse exemplo ilustra o uso de um dispositivo de eletrodeionização, de acordo com uma modalidade da invenção. Um aparelho elétrico depurificação, incluindo um dispositivo de eletrodeionização, foi montado, tendo uma configuração similar àquela mostrada na figura 3. Nesse sistema, odispositivo de eletrodeionização foi configurado para fornecer polaridade reversa e para funcionar essencialmente continuamente. O dispositivo de eletrodeionização inclui 20 pares de células (isto é, 20 pares de compartimentosde concentração e de diluição adjacentes), com cada célula tendo uma espessura de aproximadamente 1,23 cm (aproximadamente 0,09 polegada), eum comprimento de caminho de fluxo em cada célula de aproximadamente66 cm (aproximadamente 26 polegadas). Em cada célula, líquido flui a partirdo topo da célula, à base da célula; então, o líquido entra na próxima célula,na base, e flui para o topo. As condições de operação do dispositivo de eletrodeionização foram selecionadas tais que o dispositivo era capaz de produzir um líquido purificado a uma taxa de fluxo de produto de aproximadamente 2,27 l/min (aproximadamente 0,6 gal/min). A taxa de fluxo de entradaera aproximadamente 2,84 l/min (aproximadamente 0,75 gal/min), e a taxade fluxo de rejeito era aproximadamente 0,57 l/min (aproximadamente 0,15gal/min). A taxa de recuperação de água era aproximadamente 80%. A voltagem aplicada ao dispositivo de eletrodeionização durante a operação era aproximadamente 3 V/par de célula (aproximadamente 60V no total). Durante a operação do aparelho elétrico de purificação, resina no dispositivo deeletrodeionização foi regenerada usando uma solução de 10% de NaCI poraproximadamente 30 minutos uma vez a cada três horas. A resina usada erauma mistura de resina SF120 e resina IRA450, ambas de Rohm e Haas.

O fluxo de alimentação era água dura tendo aproximadamente400 ppm de sais totais dissolvidos ("TDS") incluindo uma dureza de aproximadamente 170 mg/l (aproximadamente 10 gr/gal de dureza), como segue:

170 ppm de Ca2+, 100 ppm de HCO3", 70 ppm de Mg2+, 160 ppm de Na+, 50ppm de S042", e 250 ppm de Cl".

Dados a partir de um experimento usando esse aparelho elétricode purificação são mostrados nas figuras 5 e 6 para um ciclo típico do funcionamento (aproximadamente 3 horas). Na figura 5, concentrações de cálcio dissolvido são mostradas durante o experimento para o fluxo de "alimentação" (líquido 120 na figura 3, entrando a partir do ponto de entrada 125),fluxo de "produto" (isto é, um fluxo purificado, representado como o líquido370 na figura 3 saindo do ponto de uso 390), e fluxo "concentrado" (isto é,água para descarte, representada como o líquido 380 na figura 3 saindo doponto de uso 395). O fluxo de alimentação foi mantido em uma concentraçãoconstante de Ca2+ de aproximadamente 170 ppm durante o funcionamentointeiro. Durante a operação, o aparelho elétrico de purificação foi capaz demanter o fluxo de produto em um nível constante, quase zero de Ca2+ durante o funcionamento inteiro (isto é, abaixo dos limites de detecção), assimmostrando a eficácia do aparelho em remover Ca2+ do fluxo de alimentação.Pelo menos uma parte do Ca2+ removido pelo aparelho elétrico de purificação apareceu no fluxo concentrado e pode ser descartado, se necessário.Na figura 5, isso pode ser visto à medida que aumentam as concentraçõesde Ca2+ no concentrado. Quando a concentração de Ca2+ alcança um certonível (por exemplo, 100 ppm), regeneração da resina pode ser iniciada.

A figura 6 ilustra a eficácia do aparelho elétrico de purificaçãoem remover sal, TOC e Ca2+ do fluxo de alimentação de entrada para omesmo experimento. A quantidade de remoção de cada espécie (saí, TOC,Ca2+) é expressa na figura 6 como a porcentagem da espécie removida daalimentação como indicado pela quantidade da espécie medida no fluxo deproduto. Durante o experimento, a remoção de Ca2+ da alimentação peloaparelho elétrico de purificação permaneceu muito alta, substancialmenteperto de 100%. A remoção de sal e TOC do fluxo de alimentação pelo aparelho elétrico de purificação também permaneceu alta, na faixa entre aproximadamente 95% e aproximadamente 98% de remoção de sal, e entre aproximadamente 80% e aproximadamente 90% de remoção de TOC.

Assim, esse exemplo mostra que um aparelho elétrico de purificação da invenção é capaz de eficientemente remover íons de dureza, sais, e orgânicos de um fluxo de alimentação.

Exemplo 2

A figura 7 ilustra um outro experimento usando um aparelho elétrico de purificação como o descrito no Exemplo 1 e ilustrado na figura 3, mas, comparado com as condições de operação do Exemplo 1, no exemplopresente, o sistema foi operado com uma concentração um pouco mais baixa de Ca2+ no fluxo de alimentação, aproximadamente 16 ppm. As concentrações de íon restantes eram como segue: 100 ppm de HCO3", 70 ppm deMg2+, 160 ppm de Na+, 50 ppm de S042", e 96 ppm de Cl*. A solução de regeneração foi 10% em peso de NaCI. Aplicada por 30 minutos à resina acada seis horas. Um experimento foi executado por aproximadamente 6 horas, e alguns dos dados de um ciclo do experimento são apresentados na figura 7.

Foi observado que, enquanto a concentração de Ca2+ na alimentação permaneceu constante durante o experimento em aproximadamente 16 ppm, o aparelho elétrico de purificação foi capaz de remover quase todoCa2+ do fluxo de alimentação, resultando em um fluxo de produto ("diluto"),geralmente tendo uma concentração desprezível de Ca2+ (isto é, abaixo doslimites de detecção). Algum do Ca2+ removido do fluxo de alimentação peloaparelho elétrico de purificação foi encontrado aparecendo no fluxo de dés-carte ("concentrado").

Assim, nesse exemplo, um aparelho elétrico de purificação dainvenção foi demonstrado como exibindo uma alta capacidade de removeríons de dureza e orgânicos de um fluxo de alimentação por períodos estendidos de tempo.

Exemplo 3

Esse exemplo ilustra o uso essencialmente contínuo de certosaparelhos elétricos de purificação, de acordo com várias modalidades dainvenção. Um aparelho elétrico de purificação foi montado, similar ao ilustrado na figura 3. O aparelho elétrico de purificação incluiu um dispositivo deeletrodeionização, que incluiu cinco pares de células (isto é, cinco pares decompartimentos de concentração e de diluição). Cada uma das células temuma espessura de aproximadamente 0,23 cm (aproximadamente 0,09 polegada), e um comprimento de caminho de fluxo de aproximadamente 38 cm(aproximadamente 15 polegadas). As condições de operação do dispositivode eletrodeionização foram ajustadas tal que o dispositivo era capaz de produzir uma taxa de fluxo de produto de aproximadamente 0,4 l/m. A voltagemaplicada ao dispositivo de eletrodeionização durante a operação era aproximadamente 3 V/par de célula (aproximadamente 30V no total). O fluxo dealimentação introduzido no aparelho elétrico de purificação foi água duraincluindo aproximadamente 200 ppm de TDS, incluindo uma dureza de aproximadamente 17 mg/l de CaC03 (aproximadamente 1 gr/gal de dureza).

No aparelho elétrico de purificação, a resina no dispositivo deeletrodeionização foi regenerada por aproximadamente 30 minutos usandouma solução concentrada de sal a cada seis horas durante a operação essencialmente contínua revertendo-se a polaridade da voltagem no dispositivo de eletrodeionização, bem como as entradas da alimentação e fluxos deregeneração no dispositivo de eletrodeionização. Em cada célula, líquido fluia partir do topo da célula, até a base da célula; então, o líquido entrou napróxima célula, na base, e flui para o topo. A solução de regeneração foi10% em peso de NaCI, aplicada por 30 minutos. Entre os ciclos de regeneração, o dispositivo de eletrodeionização foi usado para purificar o fluxo dealimentação, de uma maneira similar àquela previamente descrita no Exemplo 1. Dados ilustrando a remoção de NaCI do fluxo de alimentação a partirde experimentos usando a regeneração inventiva dos meios são mostradosnas figuras 8 e 9. Os dados nessas figuras são plotados como a porcentagem da quantidade de sal removido do fluxo de produto, se comparado àquantidade no fluxo de alimentação, com relação ao tempo.

A figura 8 ilustra dados para um experimento onde o dispositivode eletrodeionização foi preenchido com resina catiônica SF-120 e resinaaniônica IRA-458 (Rohm e Haas Company, Filadélfia, Pensilvânia). Dadosdo nono e décimo dias de operação essencialmente contínua do aparelhoelétrico de purificação são apresentados (o aparelho elétrico de purificaçãofoi mantido sob as mesmas condições de operação dos dias anteriores, incluindo a reversão periódica de polaridade como descrita acima, dados nãosão mostrados). A porcentagem de remoção de sal durante o nono e o décimo dias permaneceu muito alta, tipicamente maior do que aproximadamente 95%, exceto por breves períodos onde a resina foi recarregada usandouma solução concentrada de sal. Esses breves períodos aparecem no gráfico a cada seis horas, quando a resina foi regenerada por trinta minutos. Dados da remoção de sal similares (não mostrados) para os dias 1-8 foramtambém observados.

A figura 9 ilustra um outro experimento no qual o dispositivo deeletrodeionização foi preenchido com resina catiônica SST-60 e resina aniônica A-860 (Purolite, Bala Cynwyd, Pensilvânia). Dados do décimo sétimodia de operação essencialmente contínua do aparelho elétrico de purificaçãosão apresentados. Essas resinas também mostraram uma alta porcentagemde remoção de sal, mesmo depois da operação essencialmente continua pormais do que dezessete dias. Tipicamente, a porcentagem de remoção de salpermaneceu maior do que aproximadamente 98% durante o curso do experimento, exceto por períodos de regeneração quando a resina foi recarregada usando uma solução concentrada de sal. Como antes, a resina foi regenerada por 30 minutos a cada seis horas. Dados para os dias 1-16 (nãomostrados) ilustram características de remoção de sal similares para o apa-relho elétrico de remoção.

Assim, esse exemplo mostra que um aparelho elétrico de purificação da invenção pode ser usado em uma base essencialmente contínua por períodos estendidos de tempo.

Exemplo 4

Esse exemplo ilustra a remoção de Ca2+ a partir de um exemplode um dispositivo de eletrodeionização da invenção, com e sem regeneraçãodos meios no dispositivo de eletrodeionização. Nesse exemplo, água de alimentação tendo concentração de Ca2+ de aproximadamente 105 ppm foiintroduzida em um dispositivo de eletrodeionização tendo uma configuraçãosimilar àquela mostrada na figura 3. O dispositivo de eletrodeionização foiconfigurado para fornecer reversão de polaridade. A taxa de fluxo de entradafoi aproximadamente 3 l/min (aproximadamente 0,8 gal/min). Outras condições são similares àquelas descritas no Exemplo 1. A resina foi regeneradaexpondo-se a resina a uma solução de 10% em peso de NaCI por aproximadamente trinta minutos.

Dados da concentração de Ca2+ a partir de um experimento usando esse dispositivo de eletrodeionização são mostrados na figura 10, para dois experimentos separados, cada um usando resina nova (isto é, nãousada previamente). No primeiro experimento, a resina foi regenerada comodescrito acima depois de 1 hora de purificação da água de alimentação (indicada por diamantes sólidos). A lacuna de 30 minutos nos dados, começando em aproximadamente 60 minutos, indica quando a regeneração daresina foi executada e a polaridade do dispositivo de eletrodeionização foirevertida. No segundo experimento, resina nova foi usada para purificar aágua de alimentação, mas a regeneração foi executada (indicada por triângulos ocos). A curta quebra nos dados em aproximadamente 60 minutosindica onde a polaridade do dispositivo de eletrodeionização foi revertida.Também plotada na figura 10 está a concentração de alimentação para esses experimentos (indicada pelos quadrados sólidos). A concentração deCa2+ na água de alimentação permaneceu constante por todo cada experimento.54

A concentração de Ca2+ encontrada no produto depois da regeneração da resina e da reversão de polaridade foi encontrada como sendo significantemente menor comparada à concentração de Ca2+ em um experimento similar onde a reversão da polaridade ocorreu, mas a resina não foiregenerada mediante a exposição a uma solução de sal. Assim, a regeneração da resina no dispositivo de eletrodeionização aperfeiçoou a remoção deCa2+. Adicionalmente, a concentração de Ca2+ no produto, depois da remoção da polaridade e regeneração da resina foi encontrada como sendo comparável à resina nova, como visto na figura 10.

Exemplo 5

Esse exemplo ilustra o uso de um dispositivo de eletrodeionização da invenção por períodos estendidos de tempo. Um aparelho elétrico depurificação foi preparado, tendo uma configuração similar àquela do aparelho ilustrado na figura 15. O sistema foi alimentado com água dura (uma dureza de aproximadamente 150 ppm como CaC03, uma alcalinidade de aproximadamente 100-175 microSiemens/cm e uma condutividade de aproximadamente 500 a aproximadamente 700 microSiemens/cm).

Dados de performance para esse sistema são ilustrados na figura 16, cobrindo mais do que nove meses de operação. Nessa figura, a remoção de sal mostrada é o número médio para o ciclo, quando o produto líquido é produzido (aproximadamente nove horas entre regenerações de sal). Arecuperação da água mostrada no gráfico é a razão entre o volume de águade produção produzida pelo dispositivo de eletrodeionização, dividido pelaquantidade total de líquido alimentado ao sistema. O ponto de ajuste para acondutividade do produto foi configurado em 30 microSiemens/cm. Qualquerágua produzida que tem uma condutividade maior do que essa quantidadefoi retornada à camada de alimentação e não contada como produto. Leituras forma feitas periodicamente, grosso modo uma vez a cada três a quatro dias.

Na figura 17, a condutividade da água introduzida no dispositivode eletrodeionização, e água saindo do dispositivo de eletrodeionização como água purificada é mostrada por um curso de tempo de vários ciclos comoum exemplo da performance do dispositivo. Os picos mostrados na figura 17são as vezes que a polaridade do eletrodo no dispositivo de eletrodeionização foi revertida, temporariamente resultando em água tendo uma condutividade excedendo o ponto de ajuste. Como discutido acima, essa água foireciclada para a câmara de alimentação, e não usada como produto líquido.

Como um exemplo da água típica produzida usando esse aparelho, para um líquido de alimentação tendo uma condutividade de 545 micro-Siemens/cm, um TOC dè 1,56 ppm, e uma concentração de cálcio de 67ppm, em um experimento, o produto líquido tem uma condutividade de 5,8microSiemens/cm, um TOC de 0,23 ppm, e concentrações de íons de cálcioabaixo do limite de detecção. Em um outro experimento, a água de produçãotem uma condutividade de 6,3 microSiemens/cm, um TOC de 0,24 ppm, euma concentração de cálcio abaixo do limite de detecção.

Enquanto várias modalidades da presente invenção foram descritas e ilustradas aqui, aqueles versados na técnica preverão prontamente uma variedade de outros dispositivos e/ou estruturas para executar as funções e/ou obter os resultados e/ou uma ou mais das vantagens descritasaqui, e cada uma das tais variações e/ou modificações é avaliada como estando no escopo da presente invenção. Mais geralmente, aqueles versadosna técnica apreciarão prontamente que todos os parâmetros, dimensões,materiais e configurações descritos são considerados exemplares e que osparâmetros, dimensões, materiais e/ou configurações reais dependerão daaplicação ou aplicações especificas para as quais os ensinamentos da presente invenção são usados. Aqueles versados na técnica reconhecerão, ou serão capazes de verificar usando não mais do que experimentação de roti-na, muitos equivalentes às modalidades específicas da invenção descritaaqui. É, portanto, para ser entendido que as modalidades seguintes são apresentadas a título de exemplo somente e que, no escopo das reivindicações em anexo e equivalentes dessas, a invenção pode ser praticada deoutra forma do que como especificamente descrito e reivindicado. A presente invenção é direcionada a cada característica, sistema, artigo, material, kit,e/ou método individual descrito aqui. Em adição, qualquer combinação dedois ou mais sistemas, características, artigos, materiais, kits, e/ou métodos,se tais características, artigos, materiais, kits, e/ou métodos não são mutuamente inconsistentes, são incluídos no escopo da presente invenção.

Todas as definições, como definido e usado aqui, deveriam serentendidas para controlar definições de dicionário, definições em documentos incorporados por referencia, e/ou significados ordinários dos termos definidos.

Os artigos indefinidos "um" e "uma", como usados aqui na especificação e nas reivindicações, a menos que claramente indicado ao contrário, deveriam ser entendidos significando "pelo menos um".

A frase "e/ou", como usada aqui na especificação e nas reivindicações, deveria ser entendida significando "cada um ou ambos" dos elementos assim associados, isto é, elementos que estão conjuntivamente presentes em alguns casos e disjuntivamente presentes em outros casos. Outroselementos podem estar opcionalmente presentes além dos elementos especificamente identificados pela cláusula "e/ou", se relacionado ou não relacionado àqueles elementos especificamente identificados. Assim, como umexemplo não limitante, uma referência a "A e/ou B", quando usada em conjunto com linguagem em aberto tal como "compreendendo" pode se referir, emuma modalidade, para A somente (opcionalmente incluindo elementos alémde B); em uma outra modalidade, para B somente (opcionalmente incluindoelementos além de A); em ainda uma outra modalidade, para ambos A e B(opcionalmente incluindo outros elementos); etc.

Como usado aqui na especificação e nas reivindicações, "ou"deveria ser entendido como tendo o mesmo significado de "e/ou" como definido acima. Por exemplo, quando separando itens em uma lista, "ou" ou"e/ou" deve ser interpretado como sendo inclusivo, isto é, a inclusão de pelomenos um, mas também incluindo mais do que um, de um número ou listade elementos, e, opcionalmente, itens adicionais não listados. Somente termos claramente indicados ao contrário, tal como "somente um de" ou "exatamente um de", ou, quando usados nas reivindicações, "consistindo de", iráse referir à inclusão de exatamente um elemento de um número ou lista deelementos. Em geral, o termo "ou" como usado aqui deve somente ser interpretado como indicando alternativas exclusivas (isto é, "um ou o outro, mas não ambos") quando precedido pelos termos de exclusividade, tais como"cada um", "um de", "somente um de", ou "exatamente um de". "Consistindoessencialmente de", quando usado nas reivindicações, deve ter seu significado ordinário como usado no campo de leis de patente.

Como usado aqui na especificação e nas reivindicações, a frase"pelo menos um", em referencia a uma lista de um ou mais elementos, deveria ser entendida como significando pelo menos um elemento selecionado apartir de um ou mais elementos na lista de elemento, mas não necessariamente incluindo pelo menos um de cada e todo elemento especificamentelistado na lista de elementos e não excluindo quaisquer combinações de elementos na lista de elementos. Essa definição também permite que elementos possam estar opcionalmente presentes além dos elementos especificamente identificados na lista de elementos a qual a frase "pelo menos um"refere-se, se relacionado ou não relacionado àqueles elementos especificamente identificado. Assim, como um exemplo não limitante, "pelo menos umde A e B" (ou, de forma equivalente, "pelo menos um de A ou B", ou, de forma equivalente "pelo menos um de A e/ou B") pode se referir, em uma modalidade, a pelo menos um, opcionalmente incluindo mais do que um, A,sem B presente (e opcionalmente incluindo elementos além de B); em umaoutra modalidade, a pelo menos um, opcionalmente incluindo mais do queum, B, sem A presente (e opcionalmente incluindo elementos além de A);em ainda um outro elemento, a pelo menos um, opcionalmente incluindomais do que um, A, e pelo menos um, opcionalmente incluindo mais do queum, B (e opcionalmente incluindo outros elementos); etc.

Deveria também ser entendido que, a menos que claramenteindicado ao contrário, em quaisquer métodos reivindicados aqui que incluemmais do que um ato, a ordem dos atos do método não é necessariamentelimitada à ordem na qual os atos do método são citados.

Nas reivindicações, bem como na especificação acima, todas asfrases de transição tais como "compreendendo", "incluindo", "carregando","tendo", "contendo", "envolvendo", "mantendo", e seus similares são entendidos como sendo irrestritas, isto é, significando incluindo, mas não limitadoa. Somente as frases de transição "consistindo de" e "consistindo essencialmente de" devem ser frases de transição fechadas ou semifechadas, respectivamente, como apresentadas no Manual de Escritório de Patente Norte-Americana de Procedimentos de Exame de Patentes, Seção 2111.03.

Claims

1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende:um dispositivo de eletrodeionização configurado para produzirum fluxo diluído e um fluxo concentrado; eum controlador configurado para manter condutividade e/ou concentração de Ca2+ do fluxo concentrado abaixo de um valor desejado.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o controlador mantém a condutividade em resposta a um sensorem comunicação fluídica com o fluxo concentrado.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o controlador mantém a condutividade em resposta a um sensorem comunicação fluídica com o fluxo diluído.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o controlador mantém a condutividade em resposta a um sensorem comunicação fluídica com um fluxo de alimentação.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende um sensor capaz de determinaruma propriedade de um líquido no dispositivo de eletrodeionização e/ou nasaída dele.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que a propriedade é uma concentração de uma espécie iônica nolíquido.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que a propriedade é resistividade.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende uma fonte de um líquido tendo uma concentração de sal excedendo aproximadamente 5% em peso, a fontepodendo ser conectada em comunicação de fluido com o dispositivo de eletrodeionização.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelofato de que o líquido compreende Na+ dissolvido.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pe-Io fato de que o líquido compreende Cl" dissolvido.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende uma condutividade e/ou sensor deCa2+ em comunicação de fluido com uma entrada do dispositivo de eletrodeionização.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que a condutividade e/ou um sensor de Ca2+ está em comunicação eletrônica com o controlador.

13. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende:um dispositivo de eletrodeionização alimentado com uma fontede energia; eum aparelho construído e arranjado para fornecer líquido ao dispositivo de eletrodeionização no evento de uma falha da fonte de energia e/ou uma perda de um fluxo de água de alimentação ao dispositivo de eletrodeionização.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que o aparelho compreende uma câmara de equilíbrio.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que o líquido compreende água de alimentação.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que o líquido compreende água de produção.