BRPI0711522A2

BRPI0711522A2 - método e dispositivo para mudar a distribuição de corrente em sistemas de eletro desionização

Info

Publication number: BRPI0711522A2
Application number: BRPI0711522-9A
Authority: BR
Inventors: John Barber
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2011-11-01
Also published as: MX2008015223A; US20070278099A1; CN101454067A; KR20090014366A; TW200803967A; EP2029262B1; US7427342B2; MY146075A; AU2007257074B2; AU2007257074A1; WO2007143296A3; EP2029262A2; CA2653014C; CN101454067B; ES2387414T3; JP4913212B2; WO2007143296A2; JP2009539578A; KR101443925B1; TWI432254B

Abstract

Método e dispositivo para mudar a distribuição de corrente em sistemas de eletro desionização. Um dispositivo de eletro desionização (EDI) e um método compreendendo uma câmara de depleção de ions para remover os ions dos líquidos que passam através deste, sendo que um componente resistivo é acoplado próximo da região de saida da câmara, de modo a aumentar a resistência elétrica da região de saida com relação à região de entrada da câmara. O componente resistivo pode ser acoplado nas membranas seletivas a ions que margeiam a câmara do diluído e/ou das câmaras do concentrado. Em uma forma alternativa de realização, o componente resistivo pode seracoplado entre as próprias partículas do meio de troca iónica, dentro das câmaras de depleção dos ions. Em qualquer forma de realização, a resistência elétrica da região de saida é aumentada com relação a da região de entrada da câmara, sendo que o resultado disto é de que a corrente elétrica é deslocada da região de saída para a região de entrada, assim melhorando a performance geral da desionização do dispositivo EDI.

Description

Método e dispositivo para mudar a distribuição de corrente em sistemas de eietro desionização.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere, em geral, a um sistema de eletro desionização e, mais em particular, se refere a um sistema e a um método de eletro desionização nos quais a condutividade de zonas particulares no leito de resina pode ser alterada de modo a melhorar o processo de desionização.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Os sistemas de eletro desionização (EDI), ou de retirada de íons por corrente elétrica, são usados para remover íons de líquidos, especialmente da água. Estes sistemas necessitam de uma fonte de energia a qual aplica uma tensão no módulo EDI de modo a refinar a água de processos industriais até uma pureza ultra alta, para uso em nas industrias de energia, microeletrônica, alimentação, química, farmacêutica e em outros industriais.

Em dispositivos de eletro desionização típicos, uma corrente elétrica flui através do leito de uma resina de troca iônica. O leito de resina é mantido, por ambos os lados, perpendicular a corrente que flui, através de membranas de troca iônica. A corrente passa através do leito por meio da migração de íons através tanto da solução quanto das contas ou gotículas [beads] de troca iônica, com a dissociação da água ocorrendo nas interfaces ânion/cátion, contas/contas e contas/membrana. O potencial elétrico necessário para que esta corrente passe depende da mobilidade dos íons na fase de troca iônica nas contas e da membrana, da mobilidade dos íons na solução que envolve as contas e do potencial necessário para a dissociação da água.

Nos dispositivo de eletro desionização, os íons das impurezas são alimentados em uma extremidade do leito, perpendicular à corrente aplicada, e a água pura sai pela outra extremidade do leito de troca iônica. Esta situação determina um gradiente para os íons das impurezas desde a entrada até a saída do leito, por exemplo, com NaHCO3 alimentado na entrada do meio de troca iônica, este fica, de forma predominante, na forma de Na+ e HCO3" e as concentrações do Na+ e do HCO3" serão gradualmente reduzidas na direção da saída. Na região da saída, os meios de troca iônica são predominantemente nas formas regeneradas H+ e OH". Em um dispositivo de eletro desionização com câmara de diluição em camadas ou misto que processa um permeado de osmose reversa normal, este gradiente que surge, desde a entrada até a saída, faz com que a entrada do dispositivo fique menos condutiva que a saída devido as mobilidades relativas dos íons Na+ e HCO3" serem muito menores que aquelas dos íons H+ e OH". Por conseqüência, quando é aplicado um potencial constante no dispositivo EDI, a corrente que flui na saída é significativamente maior que a corrente na entrada. Existem diversos fatores, os quais são conhecidos, e que influenciam a mobilidade dos íons em um leito de um meio de troca iônica, tais como: (1) a natureza das espécies iônicas, isto é, para cátions H+ vs Na+ vs Ca2+; (2) a natureza do material de troca iônica, incluindo ρ percentual de reticulação, a concentração dos locais de troca iônica, a distribuição dos locais de troca iônica, e a estrutura da superfície das contas; (3) a concentração das espécies iônicas; (4) a quantidade de interfaces ânion/cátion e contas/contas; (6) a composição do solvente que está sendo processado através do dispositivo; e (7) a temperatura.

É sabido que a capacidade de um dispositivo EDI de remover os íons de impurezas e assim produzir um produto água de alta pureza é significativamente dependente da distribuição da corrente de regeneração. Têm sido feitas tentativas de modificar a condutividade das fases de troca iônica de ânion e de cátion em um dispositivo EDI de modo a melhorar a performance da desionização, tais como aquelas descritas nas patentes norte-americanas US 6.284.124 e US 6.514.398 de DiMascio e outros. Os dispositivos de DiMascio e outros são caracterizados por um compartimento de esgotamento de íons, o qual apresenta camadas alternadas de um material a base de uma resina de troca iônica, sendo que um material de dopagem é adicionado em uma das camadas de modo a reduzir a diferença de condutividade entre as camadas alternadas.

O que não é ensinado ou sugerido pelo estado da arte é um dispositivo EDI compreendendo ao menos um componente de resina acoplado na interface conta/membrana próximo da região de saída do dispositivo, de modo a aumentar a resistência elétrica na região de saída com relação à região de entrada do dispositivo, de uma forma relativamente simples e a um custo efetivo, assim aumentando a distribuição de corrente na região de entrada dos dispositivos com relação a região de saída e incrementando a performance geral da desionização do dispositivo. Também seria desejável que se tivesse um dispositivo EDI o qual fosse facilmente adaptável a uma ampla gama de aplicações.

SÍNTESE DA INVENÇÃO

A invenção em particular foi desenvolvida em resposta ao estado da arte atual e, em particular, em resposta aos problemas e as necessidades da arte que ainda não foram totalmente solucionados pelos dispositivos EDI atualmente disponíveis. Desta forma, a presente invenção foi desenvolvida de modo a fornecer um dispositivo de eletro desionização (EDI) melhorado, compreendendo uma câmara de diluição de depleção de íon para remover os íons do líquido que passa através desta, sendo que ao menos um componente resistivo é acoplado próximo da região de saída da câmara em uma ou em ambas das membranas de ânion e de cátion adjacentes à câmara de depleção dos íons. O componente resistivo funciona de modo a aumentar a resistência elétrica na região de saída com relação a região de entrada da câmara, devido a adição da resistência do próprio componente resistivo e/ou devido ao fato de que o componente resistivo efetivamente reduz a área de contato conta/membrana. O componente resistivo pode ser disposto em qualquer um dos lados de diluição ou de concentração (ou, alternativamente nos dois lados) da membrana(s). Através do aumento da resistência elétrica da região de saída com relação a região de entrada da câmara, consegue-se uma melhoria na distribuição da corrente elétrica entre a região de entrada e a região de saída da câmara, assim aumentando a performance da desionização do dispositivo EDI. Além disto, e através da mudança do formato, tamanho, composição e/ou localização do componente resistivo, a distribuição de corrente na câmara de diluição pode ser facilmente controlada, assim fornecendo um dispositivo EDI que seja fácil de ser adaptado a uma gama de aplicações diferentes e de condições operacionais.

A presente invenção também foi desenvolvida de modo a fornecer um método para melhorar o equilíbrio da corrente através da câmara de depleção, compreendendo fornecer membranas seletivas a íons (por exemplo membranas para ânions e para cátions) em lados opostos da câmara de depleção de íons, entre as extremidades de entrada e de saída da câmara, e então acoplar ao menos um componente resistivo em um ou nos dois lados das membranas seletivas a íons próximo da região de saída (ou em um ou nos dois lados de diluição e de concentração) de modo a aumentar a resistência elétrica da região de saída com relação à região de entrada. Em operação, os líquidos passam através da câmara de depleção de íons, desde a região de entrada para a região de saída, e um campo elétrico é aplicado na câmara, transversal a direção do fluxo dos líquidos. Ao menos um componente resistivo é acoplado em um ou em ambos os lados das membranas seletivas a íons, próximo da região de saída da câmara, do que resulta que o percentual de corrente elétrica que flui através da região de saída é reduzido, ao mesmo tempo em que o percentual de corrente elétrica que flui através da região de entrada é aumentado, assim aumentando a performance geral da depleção dos dispositivos EDI.

A referência nesta descrição as características, vantagens e expressões similares não implica em que as características e vantagens que podem ser conseguidas com a presente invenção devem estar ou estão em qualquer uma das formas de realização da invenção. Ao invés disto, a linguagem utilizada para se referir as características e vantagens deve ser entendida como significando que uma realização, forma ou característica descrita em relação a uma forma de realização está incluída em ao menos uma forma de realização da presente invenção. Assim, a exemplificação das características, vantagens e expressões similares, no corpo desta descrição, podem se referir à mesma forma de realização, mas não necessariamente. Além do mais, as concepções, características e vantagens da invenção podem ser combinadas de qualquer forma apropriada, em uma ou mais formas de realização. Um perito na arte em destaque irá perceber que a invenção pode ser realizada na prática com uma ou mais destas características e vantagens específicas de uma forma particular de realização. Em outros casos, podem ser percebidas características e vantagens adicionais em certas formas de realização, as quais podem não estar presentes em todas as formas de realização da invenção.

Estas características e vantagens da presente invenção ficarão mais claramente aparentes a partir da descrição que segue e das reivindicações em anexo, ou podem ser aprendidas a partir da realização prática da invenção tal como determinada a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

De forma a que as vantagens da invenção possam ser prontamente entendidas, será ora feita uma descrição mais em particular da invenção, descrita de forma sucinta acima, e com referência as formas específicas de realização que são ilustradas nos desenhos em anexo. Entendendo-se que estes desenhos mostram apenas formas típicas de realização da invenção e portanto não devem ser considerados como Iimitativos do seu escopo, a invenção será ora descrita e explicada, com uma especificidade e detalhes adicionais, através do emprego dos desenhos em anexo, nos quais:

- A figura 1a é uma vista esquemática e em secção transversal de uma câmara de depleção de íons, de acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção, ilustrando uma configuração de um componente resistivo acoplado no lado do concentrado de uma membrana seletivamente permeável a cátions;

- A figura 1b é uma vista esquemática e em secção transversal de uma câmara de depleção de íons, de acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção, ilustrando uma outra configuração de um componente resistivo acoplado no lado do diluído de uma membrana seletivamente permeável a cátions;

- A figura 1c é uma vista esquemática e em secção transversal de uma câmara de depleção de íons, de acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção, ilustrando uma outra configuração de um componente resistivo acoplado no lado do concentrado de uma membrana seletivamente permeável a ânions;

- A figura 1d é uma vista esquemática e em secção transversal de uma câmara de depleção de íons, de acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção, ilustrando uma outra configuração de um componente resistivo acoplado no lado do diluído de uma membrana seletivamente permeável a ânions;

- A figura 2a é uma vista esquemática e em secção transversal de uma câmara de depleção de íons de um dispositivo de eletro desionização (EDI) convencional, ilustrando o percentual de distribuição da corrente elétrica em zonas selecionadas da câmara; e

A figura 2b é uma vista esquemática e em secção transversal de uma câmara de depleção de íons de um dispositivo de eletro desionização (EDI), configurado de acordo com uma forma de realização da presente invenção, ilustrando o percentual de distribuição melhorado da corrente elétrica em zonas selecionadas da câmara, comparado com a configuração da figura 2a.

DESCRIÇÃO

Com o propósito de promover um entendimento dos princípios da invenção, será ora feita referência ás formas de realização de exemplo ilustrada nos desenhos, e será usada uma linguagem específica para descrever as mesmas. De qualquer forma, deverá ser entendido que não se pretende com isto fazer nenhuma limitação ao escopo da invenção. Devem ser consideradas como pertencentes ao escopo da presente invenção quaisquer alterações e outras modificações das características inventivas aqui descritas, e quaisquer aplicações adicionais dos princípios da invenção tal como aqui ilustradas, as quais podem ocorrer a um perito na arte relevante e de posse desta descrição.

As referências nesta descrição a "uma forma de realização" ou a uma expressão similar, significa que uma característica, estrutura, ou concepção em particular descrita em conexão com a forma de realização é incluída em ao menos uma forma de realização da presente invenção. Assim, a aparição nesta descrição de "uma forma de realização", ou de uma expressão similar, nesta descrição podem, mas não necessariamente, todas se referirem à mesma forma de realização.

A presente invenção descreve um dispositivo de eletro desionização (EDI) aperfeiçoado, compreendendo meios através dos quais qualquer zona em particular, dentro do leito de resina da câmara de desionização, pode ser alterado de modo a melhorar todo o processo de desionização.

Foi descoberto que a distribuição de corrente através da câmara de desionização interfere na profundidade de penetração dos íons de impurezas no leito de resina, do que resulta que existe uma distribuição de corrente ótima, através do leito de resina, o qual minimiza esta profundidade de penetração para um dado projeto de dispositivo EDI, em relação a uma corrente total escolhida.

Assim, a presente invenção prevê um dispositivo de eletro desionização (EDI) e um método no qual a condutividade de qualquer zona em particular, em um leito de resina, pode ser alterada de modo a melhorar o processo de desionização. Em uma forma de realização de exemplo, a presente invenção consegue uma distribuição mais uniforme da corrente elétrica através do leito de resina, por meio da adição de um componente de resina entre a membrana e as contas em qualquer uma das câmaras de diluição ou de concentração. O material escolhido para o componente resistivo nas formas de realização de exemplo era um material em malha polimérica, apesar de que deve ser entendido que diversos outros materiais poderiam ser usados para se conseguir uma camada de partículas substancialmente não condutoras adjacente à interface conta/membrana, próxima da região de saída da câmara de depleção de íons, de modo a se obter um resultado igual ou similar. Por exemplo, é previsto que a camada de contas de resina resistiva, ou de outro material de resina, poderia ser prevista adjacente a interface conta/membrana, próxima da região de saída de modo a aumentar a resistência da região de saída. Também deve ser entendido que o componente resistivo poderia ser configurado como um espaçador, adaptado de modo a reduzir efetivamente a área de contato conta/membrana, próxima a região de saída, assim aumentando a resistência da região de saída com relação a região de entrada. Em adição as formas de realização de exemplo aqui descritas, os peritos na arte irão perceber que o componente resistivo pode assumir diversas formas, formatos e composições, desde que estes funcionem de modo a incrementar a resistência da região de saída em relação a da região de entrada, quando este é disposto adjacente a interface conta/membrana nas proximidades da região de saída. A presente invenção também é caracterizada pelo fato de que a resistência de zonas em particular dentro do leito pode ser controlada pelo formato e tamanho do componente resistivo, por exemplo através da mudança da abertura da malha, da espessura da malha e da fração da câmara que contém a malha e do número de peças de malha/pares de célula.

Os conceitos da presente invenção poderão ser melhor compreendidos através do reconhecimento de que a condutividade de uma zona em particular no leito de troca iônica pode ser afetada por pelo menos algumas dentre as seguintes formas: (1) a adição de um componente resistivo entre a membrana e as contas nas câmaras ou de concentração ou de diluição (nas formas de realização aqui descritas, o material escolhido para o componente resistivo foi uma malha polimérica); (2) a adição de um componente resistivo no leito de troca iônica, entre as interfaces conta/conta nas câmaras ou de concentração ou de diluição (isto foi demonstrado utilizando um fundido de polímero o qual fez uma cobertura parcial da conta); (3) aumentando ou reduzindo a pressão de contato do leito (isto é mais facilmente conseguido através da variação da massa do material de troca iônica por unidade de volume em uma zona em particular do leito); e (4) aumentando ou reduzindo o número de pontos de contanto de troca iônica cátion/ânion (isto pode ser conseguido com a utilização de uma padronização das contas de troca iônica ou através de ajustes na relação de troca iônica cátion/ânion).

De acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção, uma malha polimérica foi disposta na superfície das membranas. Esta malha restringiu a área de contato conta/membrana na interface conta/membrana (assim aumentando a resistência elétrica), e pode ser colocada no lado do concentrado ou no lado da diluído da membrana. Desta forma, os aumentos na resistência da câmara, e a resistência de zonas em particular dentro do leito, podem ser controlados pelo formato, dimensão e composição da malha incluindo, mas não limitado a abertura da malha, a espessura da malha, a fração da câmara que contém a malha e pelo número de peças da malha/par de células. Tal como melhor ilustrado, com mais detalhes, no Exemplo 1 abaixo, a colocação da malha de polímero próxima da região de saída da membrana catiônica (ou no lado do concentrado ou no lado do diluído) efetivamente altera um percentual da fração da corrente elétrica que flui através da câmara de desionização na direção da região de entrada, assim aumentando a performance geral da desionização.

Voltando ora para as figuras 1a-1d, as quais ilustram formas de realização de exemplo da presente invenção, é mostrado um módulo 10 de eletro desionização (EDI) de passagem do fluxo, incluindo uma câmara do diluído de depleção de íon 20, posicionada entre as câmaras do concentrado 21. Para cada um dos casos ilustrados, é mostrada uma única câmara do diluído 20, envolta por um par de câmaras do concentrado 21. Contudo, deve ser entendido que a presente invenção também pode ser realizada na prática com um dispositivo EDI que compreende um ou mais módulos alternados de pares de células do diluído/concentrado, dispostos entre o anodo 14 e o catodo 12, de uma forma conhecida na arte, sem com isto escapar do escopo mais amplo da presente invenção.

Fazendo-se novamente referência as figuras 1a-1d, as membranas seletivas ao cátion 22 e as membranas seletivas ao ânion 26 são posicionadas em lados periféricos opostos da camada do diluído 20. Por sua vez, um anodo 14 e um catodo 12 são posicionados em extremidades opostas do módulo 10 de modo a fornecer uma tensão transversalmente através de ao menos uma entre as câmaras do diluído ou do concentrado 20, 21. Tipicamente, as câmaras 20, 21 podem ser preenchidas com contas de resina eletroativas (não mostradas) de modo a facilitar a troca iônica, de um modo conhecido na arte. Os fluidos são direcionados para a entrada (isto é, o fundo da figura) da câmara do diluído 20, na direção mostrada pelas flechas de direção do fluxo do diluído. Por sua vez, o fluido purificado deixa a saída (isto é, o topo da figura) da câmara do diluído 20.

As figuras 1a-1d ilustram formas de realização de exemplo da presente invenção, mas quais um componente resistivo 32 é disposto próximo da região de saída da camada do diluído 20. Para os propósitos das formas de realização de exemplo aqui descritas, o componente resistivo 32 escolhido para os experimentos era uma malha polimérica apresentando um comprimento L predeterminado e uma espessura da estrutura superficial W. De preferência, o comprimento L do componente resistivo 32 compreende cerca de 50 por cento do comprimento total da câmara, apesar de que deve ser entendido que frações do comprimento maiores ou menores do que 50 por cento podem ser usadas sem escapar do escopo amplo da presente invenção, desde que o componente resistivo esteja disposto nas proximidades da região de saída da câmara, sem se levar em consideração se a porção do componente resistivo também cobre uma parte da porção de entrada. Ainda mais, também é previsto que podem ser usadas diversas espessuras e/ou estruturas superficiais (isto é, densidade da malha, abertura) para o componente resistivo 32, em conjunto com peças de comprimentos cariados posicionadas em diversos locais, adjacente a interface conta/membrana, próxima da região de saída de modo a se obter os resultados desejados. Além do mais, e tal como supra descrito, deve ser entendido que os componentes resistivos de tipo não em malha 32, tal como folhas de filme ou qualquer outro material apropriado, adaptado de modo a fornecer uma camada de partículas substancialmente não condutoras, também pode ser usado de acordo com a presente invenção, e que diversas peças de comprimentos variados podem ser estrategicamente dispostas em diversos locais em uma ou em ambas das membranas seletivas a íons 22, 24 (ou no lado do concentrado ou no lado do diluído das membranas) de modo a alterar a condutividade de zonas predeterminadas dentro da câmara do diluído 20, sem escapar do escopo amplo da presente invenção.

Em uma forma de realização, ilustrada na figura 1a, o componente resistivo 32 é posicionado na metade de saída da membrana catiônica 22, no lado do concentrado da membrana 22. Alternativamente, o componente resistivo 32 pode estar disposto no lado do diluído da membrana do cátion 22, tal como o quanto ilustrado na figura 1b. Em outras formas de realização de exemplo, ilustradas nas figuras 1c e 1d, o componente resistivo 32 é mostrado disposto na metade de saída da membrana aniônica 24, no lado do concentrado (figura 1c) ou no lado do diluído (figura 1d). Também deve ser entendido que diversas combinações e permutações das formas de realização de exemplo podem ser empregadas sem com isto escapar do escopo e do espírito amplos da presente invenção.

Além disto, em qualquer das formas de realização aqui descritas, a presente invenção pode ser realizada através da adição de um componente resistivo sobre o leito de troca iônica, próximo da região de saída, entre as interfaces contas/contas, nas câmaras ou do diluído ou do concentrado. Isto foi demonstrado utilizando um fundido polimérico o qual rendeu um revestimento parcial das contas, do qual resultou que a interface contas/contas, entre as contas, é reduzida, assim aumentando a resistência elétrica entre as contas, e concomitantemente aumentando a resistência da região de saída com relação à região de entrada. Em adição às contas de troca iônica, também é previsto que a presente invenção poderia ser realizada na prática através da colocação de um componente resistivo entre outros tipos de partículas de meio de troca iônica, tais como fibras de troca iônica ou partículas de filme, próximas da região de saída, de modo a aumentar a resistência elétrica da região de saída, com relação à da região de entrada. Em adição, e em qualquer das formas de realização aqui descritas, a condutividade do leito de troca iônica pode ser alterada através da variação da massa do material de troca iônica por volume da unidade, em uma zona em particular do leito, de modo a incrementar ou a reduzis a pressão de contato das contas ou partículas.

Em operação, um liquido a ser purificado é alimentado na região de entrada da câmara do diluído 20, na direção mostrada pelas flechas de direção do fluxo do diluído. Por sua vez, a água purifica então deixa a região de saída da câmara 20. Um campo elétrico é aplicado entre o anodo 14 e o catodo 12, nas extremidades opostas do módulo 10, sendo que a corrente elétrica que passa perpendicular à direção do fluxo do fluido, de uma forma conhecida na arte, de tal modo que os componentes catiônicos e aniônicos dissolvidos migram das contas de resina de troca iônica ou de outras fibras de troca iônica ou partículas de filme (não mostradas) na direção dos seus correspondentes eletrodos 12, 14. Os componentes catiônicos migram através da membrana permeável ao cátion 22, para o catodo adjacente de frente para a câmara do concentrado do íon 21. O processo para os componentes aniônicos é similar, mas ocorre na direção oposta, sendo que os componentes aniônicos migram através da membrana permeável ao ânion 24, para o ânodo de frente para a câmara do íon concentrado 21. Desta forma, os componentes iônicos são submetidos a depleção pelo fluido que flui através da camada do diluído 20, assim formando um fluxo de fluido de alta pureza que deixa a região de saída da câmara do diluído 20.

O exemplo que segue ilustra mais uma vez a ampla aplicabilidade da presente invenção, e não deve ser considerado como Iimitativo do escopo da invenção. EXEMPLO 1

Em uma solução aquosa contendo NaHCO3 com uma concentração para o Total de Ânion Trocável (TEA) de 20 ppm como CaCO3 também contendo 250 ppb de SiO2, foi alimentada através de um módulo EDI convencional, tal como mostrado na figura 2A. Neste Exemplo 1, o fluido que deixou a câmara do diluído 20 mostrou incluir aproximadamente 15-18 ppb de SiO2 remanescente. A distribuição da corrente nas Zonas 1-4, tal como medida na câmara do diluído 20, é mostrada na figura 2A, na qual a distribuição da corrente foi como segue: Zona 1 = 11%; Zona 2 = 18%; Zona 3 = 30%; e Zona 4 = 41%. Desta forma, fica claro que cerca de 71% da corrente está localizada próxima da metade de saída da câmara do diluído (isto é, Zonas 3 e 4), comparada com cerca de 29% que ficaram localizadas próximas da metade de entrada d câmara do diluído (isto é, Zonas 1 e 2). Este desequilíbrio na distribuição da corrente, na direção da saída da câmara do diluído, indica que um alto percentual do comprimento do fluxo através da câmara do diluído esta sendo devotada à remoção das espécies com alta ionização, enquanto que a porção do comprimento do fluxo próxima da região de saída está sendo usada para remover as espécies fracamente ionizadas, isto é o SiO2.

Em comparação, o módulo EDI configurado de acordo com a presente invenção, incluindo o componente resistivo 32 posicionado próximo da região de saída da câmara do diluído 20, é mostrado como tendo efetivamente alterado a distribuição de corrente através das zonas 1-4 da câmara do diluído, tal como o quanto ilustrado na figura 2b. Nesta, fica claro que a distribuição de corrente é mais equilibrada através de toda a câmara, sendo que a distribuição de corrente foi como segue: Zona 1 = 17%; Zona 2 = 33%; Zona 3 = 24%; e Zona 4 = 26%. Desta forma, fica claro que a distribuição de corrente é mais equilibrada entre as regiões de entrada e de saída da câmara do diluído 20, na qual cerca de 50% da corrente é distribuída nas zonas 1 e 2 (isto é, a região de entrada) e cerca de 50% pe distribuída nas zonas 3 e 4 (isto é, a região de entrada). Devida a distribuição de corrente melhorada, o fluido que deixa o lado de saída da câmara do diluído 20 mostrou-se como compreendendo uma quantidade reduzida de aproximadamente 5-6 ppb do SiO2 restante. Portanto, o dispositivo EDI configurado com uma componente resistivo 32, de acordo com a presente invenção, efetivamente melhora a distribuição de corrente através da câmara do diluído 20, do que resulta que o conteúdo de SiO2 no fluido que deixa o dispositivo foi reduzido de aproximadamente 15-18 ppb para aproximadamente 5-6 ppb. Estes resultados mostram que o componente resistivo em malha 32, configurado de acordo com a presente invenção, foi utilizado de forma satisfatória para alterar a corrente na direção da região de entrada (zonas 1 e 2), assim melhorando a performance geral da desionização.

Tal como mostrado nas figuras 2a e 2b, a efetividade do dispositivo EDI, o qual foi configurado de acordo com a presente invenção, com um componente resistivo 32 (tal como mostrado na figura 2b) foi avaliada com relação a um dispositivo EDI convencional, não compreendendo um componente resistivo (tal como mostrado na figura 2a). Para os propósitos deste exemplo 1, o componente resistivo 32 foi disposto no lado do diluído da membrana do cátion 22, na metade de saída da câmara, apesar de que deve ser entendido que o componente resistivo 32 poderia ter sido colocado em qualquer dos lados da membrana do ânion ou do cátion, próximo da metade de saída da câmara, de modo a se obter resultados iguais ou similares. O componente resistivo 32 era uma malha de polímero apresentando um comprimento que cobria aproximadamente 50 por cento de todo o comprimento da câmara do diluído 20, apesar de que frações do comprimento, maiores ou menores que 50 por cento, também poderiam ter sido usadas, sem com isto escapar do escopo amplo da presente invenção. Como pode ser visto a partir dos percentuais de distribuição de corrente nas zonas 1-4 da câmara do diluído 20 da figura 2b, fica claro que o componente resistivo 32 efetivamente aumentou a resistência da região de saída da câmara 20, através da restrição da área de contato contas/membrana na interface câmara do diluído 20/membrana do cátion 22. Por conseqüência, e tal como evidenciado a partir da comparação entre os percentuais de distribuição da corrente nas zonas 1-4 das figuras 2a e 2b, o percentual da distribuição de corrente na metade de entrada (zonas 1 e 2) da câmara foi aumentado, enquanto que o percentual da distribuição de corrente na metade de saída (isto é, zonas 3 e 4) foi reduzido devida a maior resistência na metade de saída, atribuível ao componente resistivo 32. Por conseqüência, um maior percentual da corrente na região de entrada melhora a performance geral da desionização, tal como mostrado pelos resultados do exemplo 1, no qual o conteúdo de SiO2 do fluido que deixava o dispositivo foi reduzido de aproximadamente 15-18 ppb para aproximadamente 5-6 ppb.

Apesar da descrição ter sido ilustrada e descrita a partir de formas típicas de realização de exemplo, não se pretende que esta seja limitada aos detalhes mostrados, uma vez que diversas modificações e substituições podem ser feitas sem escapar, de qualquer forma, do espírito da presente descrição. Desta forma, outras modificações e equivalentes da descrição aqui feita podem ocorrer a pessoas peritas na arte, utilizando não mais que experimentos rotineiros, e todas estas modificações e equivalentes acredita-se que estejam dentro do escopo da descrição, tal como definida nas reivindicações que seguem.

Claims

1. Um dispositivo de eletro desionização, para remover íons de líquidos que passam através deste, compreendendo: ao menos uma camada do diluído, apresentando uma região de entrada e uma região de saída dispostas entre membranas permeáveis e seletivas a íons; ao menos uma câmara do concentrado, posicionada adjacente a ao menos uma de ditas membranas permeáveis e seletivas a íons; ao menos um componente resistivo, acoplado a dita ao menos uma membrana permeável e seletiva a íons, próximo da dita região de saída, de modo a incrementar a resistência elétrica de dita região de saída com relação à dita região de entrada.

2. O dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, no qual uma de ditas membranas permeáveis e seletivas a íons é uma membrana de ânions e a outra membrana permeável seletiva a íons é uma membrana de cátions.

3. O dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, no qual o dito ao menos um componente resistivo compreende um material em malha polimérica.

4. O dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, no qual o dito ao menos um componente resistivo compreende um material em resina de contas.

5. O dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, no qual o ao menos um componente resistivo é acoplado entre a dita membrana de ânion e a dita câmara do diluído.

6. O dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, no qual o ao menos um componente resistivo é acoplado entre a dita membrana de ânion e a dita câmara do concentrado.

7. O dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, no qual o ao menos um componente resistivo é acoplado entre a dita membrana de cátion e a dita câmara do diluído.

8. O dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, no qual o ao menos um componente resistivo é acoplado entre a dita membrana de cátion e a dita câmara do concentrado.

9. Um método para a remoção de íons de líquidos em um dispositivo de eletro desionização, compreendendo: fornecer ao menos uma câmara do diluído, apresentando uma região de entrada e uma região de saída dispostas entre membranas permeáveis e seletivas a íons; - fornecer ao menos uma câmara do concentrado, posicionada adjacente a ao menos uma de ditas membranas permeáveis e seletivas a íons; - acoplar ao menos um componente resistivo em dita ao menos uma membrana permeável e seletiva a íons, próximo da dita região de saída, de modo a aumentar a resistência elétrica de dita região de saída com relação a da dita região de entrada; passar líquidos através da dita câmara do diluído, a partir de dita região de entrada para a dita região de saída; e aplicar um campo elétrico, através de dita câmara do diluído, transversal à direção do fluxo de ditos líquidos, no qual o dito ao menos um componente resistivo aumenta a distribuição da corrente elétrica que flui através de dita região de entrada com relação a dita região de saída, assim aumentando a performance de depleção de íons de dito dispositivo de eletro desionização.

10. O método, de acordo com a reivindicação 9, no qual o dito componente resistivo compreende um material em malha de polímero, o dito método ainda compreendendo a etapa de controlar a magnitude de dito aumento na resistência elétrica através da variação na abertura de dita malha, na variação da espessura de dita malha, na variação do comprimento de dita malha, na variação da localização de dita malha, na variação da quantidade de ditas malhas, ou através de uma combinação entre estes.

11. O método, de acordo com a reivindicação 9, no qual o componente resistivo compreende um material de resina em contas.

12. O método, de acordo com a reivindicação 9, no qual uma dentre as ditas membranas permeáveis e seletivas a íons é uma membrana de ânion e a outra de ditas membranas permeáveis e seletivas a íons é uma membrana de cátion.

13. O método, de acordo com a reivindicação 12, no qual o ao menos um componente resistivo é acoplado entre a dita membrana de ânion e a dita câmara do diluído.

14. O método, de acordo com a reivindicação 12, no qual o ao menos um componente resistivo é acoplado entre a dita membrana de ânion e a dita câmara do concentrado.

15. O método, de acordo com a reivindicação 12, no qual o ao menos um componente resistivo é acoplado entre a dita membrana de cátion e a dita câmara do diluído.

16. O método, de acordo com a reivindicação 12, no qual o ao menos um componente resistivo é acoplado entre a dita membrana de cátion e a dita câmara do concentrado.

17. Um método para a remoção de íons de líquidos em um dispositivo de eletro desionização, compreendendo: - fornecer uma câmara do diluído, apresentando uma região de entrada e uma região de saída dispostas entre membranas permeáveis e seletivas a íons; - acoplar ao menos uma câmara do concentrado em uma de ditas membranas permeáveis e seletivas a íons; - fornecer uma pluralidade de particular de troca iônica dentro de ao menos uma de ditas câmaras; fornecer ao menos um componente resistivo, próximo da dita região de saída, entre duas ou mais de ditas partículas, de modo a aumentar a resistência elétrica de dita região de saída com relação a da dita região de entrada; passar líquidos através da dita câmara do diluído, a partir de dita região de entrada para a dita região de saída; passar líquidos através de dita câmara do diluído, desde e dita região de entrada até a dita região de saída; e - aplicar um campo elétrico, através de dita câmara do diluído, transversal à direção do fluxo de ditos líquidos, no qual o dito ao menos um componente resistivo aumenta a distribuição da corrente elétrica que flui através de dita região de entrada com relação a dita região de saída, assim aumentando a performance de depleção de íons de dito dispositivo de eletro desionização.

18. O método, de acordo com a reivindicação 17, no qual o componente resistivo compreende um material fundido de polímero.