ES2236994T3 - Adsorcion de componentes gaseosos hidrofobos y/o aerosoles de una fase gaseosa. - Google Patents

Abstract

Adsorción de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles de una fase gaseosa, por ejemplo, para eliminar contaminantes de los residuos gaseosos de procesos biológicos o industriales. Los componentes gaseosos hidrófobos y/o los aerosoles son eliminados de una fase gaseosa mediante (a) llenado del espacio a tratar con un líquido atomizado que contiene tensioactivos apropiados y (b) adsorción de los composnentes gaseosos y/o los aerosoles sobre el tensioactivo en la superficie de la gotitas de líquido. Una reivindicación independiente se refiere también a un procedimiento para la adsorción de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles de una fase gaseosa utilizando el procedimiento anterior.

Description

Adsorción de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles de una fase gaseosa.

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a procedimientos y métodos para la adsorción de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles de una fase gaseosa mediante una niebla líquida en suspensión enriquecida con agentes tensioactivos, así como a la utilización de dicha niebla líquida para la adsorción de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles. La fijación de componentes gaseosos y/o aerosoles se realiza a través de la adsorción física en agentes tensioactivos sobre la superficie de las gotas de niebla líquida.

El objeto de la invención encuentra aplicación en amplios sectores de la ingeniería de procesos, de la producción y de la depuración de gases de escape. La presente invención encuentra aplicación especialmente para la limpieza del aire de escape.

Estado de la técnica

A continuación se describirá, a través de unos ejemplos, el estado de la técnica para la eliminación de componentes gaseosos y aerosoles de la fase gaseosa.

Actualmente, los componentes gaseosos hidrófobos y aerosoles se eliminan del aire ambiental por procedimientos separados y se tratan separadamente. En general, los componentes del aire de escape gaseosos pueden condensarse mediante enfriamiento o aumentando la presión, absorberse en un medio de lavado (absorción física), transformarse químicamente mediante compuestos adecuados (absorción química), adsorberse en sustancias porosas como carbón activo u oxidarse catalíticamente o térmicamente.

El objetivo de ambos procedimientos de absorción es el enriquecimiento del compuesto que debe lavarse en el medio de lavado. Con este fin, se pone en contacto el gas de escape con el líquido de lavado, para conseguir una buena transferencia de materia entre las fases. En la absorción física, la sustancia que debe lavarse se disuelve en el medio de lavado, mientras que en la absorción química se produce una reacción entre el medio de lavado y la sustancia que debe eliminarse. En la absorción física, el líquido de lavado ensuciado puede regenerarse por rectificación o destilación. Los componentes separados pueden recuperarse en forma concentrada. Actualmente, con la ayuda de disolventes orgánicos es posible incluso la absorción de impurezas orgánicas, que son poco solubles en agua. En la absorción química, las sustancias que deben eliminarse del gas de escape reaccionan con el líquido de lavado formando productos de reacción poco o nada volátiles. La reacción con la sustancia absorbida desgasta el líquido de lavado. Según cada caso de aplicación, puede llevarse a cabo una regeneración o una eliminación.

En la mayoría de los casos, resulta deseable eliminar solamente una pequeña parte específica de un gran volumen de gas mediante la fijación específica en líquidos absorbentes. Podríamos referirnos como ejemplo a la necesaria depuración del aire de escape en muchos procedimientos técnicos, así como en el tratamiento de combustibles o también en la limpieza de gases de fermentación, como los que se forman en el tratamiento de aguas residuales. En la eliminación de componentes gaseosos específicos de una fase gaseosa, junto a la afinidad de los dos socios de la reacción en la fase líquida y la fase gaseosa y la estabilidad de los productos formados con la máxima irreversibilidad posible, desempeña un papel decisivo la superficie de contacto de ambas fases entre si. La problemática de una superficie de contacto suficiente entre la fase gaseosa y la fase líquida se soluciona actualmente mediante las denominadas torres de lavado, los de lavadoes de gas o los pulverizadores.

En estos dispositivos técnicos, la mezcla gaseosa que debe ser tratada recorre el líquido de absorción, o bien el gas se pulveriza con el líquido mediante toberas. En ambas realizaciones aumenta la superficie de reacción entre las dos fases. Actualmente, los de lavadoes de gas corrientes utilizan chorros pulverizados de líquido absorbente con un tamaño medio de gota de 50 \mum y superior de diámetro. En el mejor de los casos, este tamaño de gota corresponde a una llovizna tropical con un diámetro medio entre 50 y 100 \mum. En tales dispositivos, también denominados "torres de contacto", las gotas del absorbente que ha reaccionado y del que no ha reaccionado caen al fondo por efecto de la gravedad. Para prolongar el período de tiempo de posibilidad de absorción de las gotas de absorbente, estas torres de contacto se dimensionan correspondientemente con una altura elevada y eventualmente se utiliza una contracorriente de aire que contrarresta la fuerza de la gravedad y facilita la mezcla mediante fluidización. Los "de lavadoes de gas" utilizados actualmente introducen un gran exceso de líquidos absorbentes, que con frecuencia deben utilizarse varias veces hasta conseguir una saturación suficiente con los componentes gaseosos. A pesar de la dimensiones correspondientemente grandes de los de lavadoes de gas de esta clase, en la mayoría de los casos el grado de eficacia resulta insuficiente en relación a la totalidad de la eliminación del componente gaseoso y/o al aprovechamiento de la cantidad y capacidad de líquido absorbente utilizado.

Se designa con el nombre de polvo a un colectivo de partículas sólidas de un rango de tamaño de grano inferior a 200 \mum.

En la mayoría de los casos, los gases de escape que se forman en un proceso o el aire necesario para la aspiración de polvo son portadores de polvo industrial. En los procesos de combustión se forma polvo en forma de humo y ceniza volátil. En la mayoría de los casos, el tamaño de grano del humo se sitúa en órdenes entre 0,01 y 1 \mum, y el de la ceniza volátil entre 1 y 100 \mum. Bajo el concepto de aerosol se incluyen, en el ámbito industrial, las partículas sólidas o líquidas que se forman en una corriente de gas o de aire por condensación, por sublimación o por reacciones químicas y que presentan un tamaño medio de 10 \mum o menos de diámetro, en la mayoría de los casos entre 3 y menos de 1 \mum. No obstante, el concepto aerosol también comprende material biológico, como esporas de hongos, bacterias y virus, que se liberan en grandes cantidades, por ejemplo, al tamizar y reagrupar material orgánico (basura vegetal clasificada, compostaje).

Un aerosol de compostaje habitual es el cloruro amónico, el cual se forma en la reacción de HCl gaseoso y NH_{3}. Pueden aparecer aerosoles de sublimación, por ejemplo, en los procesos de fusión. Si la concentración de aerosol alcanza un grado en el cual la dispersión se hace visible, se habla de niebla (partículas líquidas en el aire) o humo (partículas sólidas en el aire). Las partículas de polvo de una clase determinada no siempre presentan un tamaño uniforme, sino que en cada caso pueden presentar una distribución de tamaños definida. Las investigaciones más recientes prestan cada vez mayor atención al polvo fino (tamaños de grano < 10 \mum), ya que se supone que, debido a su gran superficie específica, fija por adsorción sustancias gaseosas procedentes del aire. Los dispositivos técnicos para la separación del polvo pueden dividirse en cuatro grupos, según el principio de separación:

Separadores por gravedad, separadores filtradores, separadores eléctricos y separadores húmedos.

Para el presente caso, del estado de la técnica sólo son importantes los separadores húmedos. Debido a que, en muchos casos, la fuerza de la gravedad que actúa sobre cada partícula de polvo no es suficiente para eliminar dichas partículas de una mezcla de gas y polvo, debido a su reducida masa, se intenta aumentar dicha masa mediante la fijación de las partículas de polvo en gotas de líquido. Además, las partículas de polvo se pegan mucho mejor en las superficies húmedas que en las superficies secas. Estas consideraciones han conducido a las denominadas clases de construcción húmedas, como por ejemplo los ciclones húmedos, los filtros de tejido o de fibra húmedos y los filtros eléctricos húmedos. No es posible delimitar exactamente los separadores de polvo húmedos de otros sistemas de separación. En las posteriores realizaciones deben entenderse bajo el concepto de separador de polvo húmedo exclusivamente los aparatos en los que el líquido de lavado es una condición previa para su capacidad de funcionamiento y no su química. La separación húmeda consta, en principio, de tres procesos:

Las partículas de polvo que se encuentran en el gas se ponen en contacto con gotas de agua sensiblemente mayores. Las partículas de polvo se fijan sobre las gotas de agua y junto con las mismas se separan de la corriente gaseosa mediante separadores de gotas mecánicos, como placas desviadoras, separadores laminares o ciclones.

El problema decisivo de la separación húmeda es la realización del contacto de las partículas de polvo con las gotas. En relación con ello, la idea es que las partículas de polvo, al circular las gotas en contracorriente, ya no pueden seguir la corriente gaseosa, sino que debido a su inercia de masa se lanzan sobre las gotas.

Junto al diámetro y al espesor de las partículas de polvo, también son decisivos para el rendimiento de la separación el diámetro de gota generado en el de lavado, el número de gotas y la velocidad relativa de las mismas respecto a la de las partículas de polvo. Según la concepción hidrodinámica del separador de humedad, pueden distinguirse cuatro grupos:

torres de lavado, columnas de cuerpos llenadores y columnas con plato,

de lavadoes de inyector o de chorro,

pulverizadores rotatorios,

de lavado Venturi,

En la utilización de de lavadoes húmedos adquiere gran importancia la cuestión de las aguas residuales. En primer lugar, con un de lavado húmedo lo único que se hace es trasladar el problema del polvo del aire al agua. En el caso del polvo fino, que apenas puede sedimentar en el relativamente pequeño recipiente de agua del de lavado, el necesario tratamiento del agua de lavado resulta con frecuencia mucho más costoso que la propia separación del polvo del aire de escape. Muchas veces, la utilización de de lavadoes húmedos para la separación de polvo fino sólo resulta razonable en conexión con instalaciones de depuración de agua disponibles.

En todas las aplicaciones citadas, puede apreciarse que la calidad de la interacción entre el estado de agregación del medio adsorbente o absorbente y el componente que debe adsorberse o absorberse desempeña una función decisiva desde el punto de vista de la técnica de procedimiento. Igual importancia presenta la afinidad entre el material adsorbente o absorbente y el componente gaseoso o aerosol que debe ser adsorbido o absorbido respectivamente. Precisamente los componentes gaseosos poco reactivos, homopolares, hidrófobos, orgánicos en su mayoría y los aerosoles finos (mayoritariamente humo) representan, ahora como antes, un problema. Debe tenerse en cuenta que muchos de estos componentes producen fuerte molestias por el olor que desprenden, incluso en concentraciones mínimas.

En la mayoría de los procedimientos de depuración citados anteriormente, los componentes gaseosos hidrófobos homopolares y los polvos finos como los aerosoles y los humos representan un problema sin solucionar, ya que no se combinan con la mayoría de disolventes acuosos polares utilizados ni pueden disolverse en los mismos. La proporción entre el esfuerzo técnico (los aparatos) y las cantidades de disolventes ensuciados por una parte, y las cantidades, mayoritariamente reducidas, de material absorbido o adsorbido respectivamente por la otra, sigue siendo desmesurada.

La patente US nº 5.378.264 da a conocer un separador de gotas acuoso, el cual separa los contaminantes orgánicos del aire de escape mediante un líquido de lavado que contiene tensioactivos orgánicos, como microemulsión de aceite en agua, introduciéndose el líquido de lavado en el aire de escape en forma de pulverización, es decir en el sentido de gotas descendentes.

El objetivo de la presente invención es, por tanto, la optimización de la interacción entre el líquido absorbente o el medio de adsorción y los componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles que deben eliminarse. Se buscó un procedimiento que separara incluso concentraciones pequeñas e ínfimas de componente gaseosos hidrófobos y/o aerosoles de una fase gaseosa, con una eficacia hasta ahora inalcanzable y que se caracterizara por una elevada eficacia, unas medidas constructivas reducidas y un funcionamiento económico.

Descripción de la invención y realizaciones preferidas

El objetivo de la presente invención puede alcanzarse en el marco de la descripción y las reivindicaciones.

La presente invención proporciona por vez primera un procedimiento para la adsorción de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles de una fase gaseosa mediante gotas de líquido en suspensión, caracterizado porque se realiza la dispersión de una niebla líquida en suspensión provista de tensioactivos adecuados en la cámara de reacción que debe tratarse, y porque los componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles que deben fijarse en los tensioactivos se adsorben en la superficie de las gotas de niebla líquida, y en el que las gotas de niebla líquida se utilizan con una proporción de tensioactivo comprendida entre un 0,01 y un 2 por mil, preferentemente entre un 0,1 y un 2 por mil, en el recipiente completo de agua.

El procedimiento según la invención ofrece sorprendentemente una serie de ventajas y posibilidades de aplicación inesperadas, como por ejemplo una eliminación tan eficaz de componentes gaseosos orgánicos, hidrófobos, de olor intenso procedentes del aire de escape, que estos componentes ya no pueden ser percibidos por el sensible olfato humano en el aire de escape depurado de este modo.

Resulta de especial importancia para la realización del procedimiento según la invención la distribución de los componentes adsorbentes líquidos en forma de niebla líquida en suspensión. La utilización de una niebla fina en suspensión como portador líquido del medio de adsorción conduce, por una parte, a un fuerte aumento de la superficie activa de adsorción (figura 1, aumento de la superficie con niebla fina), y por otra parte a una intensa disminución de la distancia media ente gotas (figura 2). El resultado es una longitud muy corta de recorrido libre entre las superficies de adsorción de cada una de las gotitas de niebla. Precisamente este hecho presenta una especial importancia considerando la baja velocidad de difusión de los componentes gaseosos hidrófobos y aerosoles orgánicos más grandes. Las características representadas en las figuras 1 y 2 de una niebla líquida en suspensión, en combinación con la superficie de adsorción de cada gotita fina creada con un tensioactivo, produce una acción depuradora inesperadamente eficaz para el aire de escape contaminado hidrofóbicamente/orgánicamente o biológicamente.

La orientación del tensioactivo adsorbente en la superficie de la superficie de las gotitas de niebla se realiza en pocos segundos. Por lo tanto, es necesario obtener el tamaño y la forma de gota deseados en cierto tiempo para así aprovechar óptimamente el efecto según la invención (la extraordinariamente elevada eficacia de adsorción). La eficacia según la invención no puede alcanzarse con los actuales de lavadoes de gases y aerosoles (humos) con gotas adsorbentes del tamaño de las gotas de lluvia. También la conducción del gas de escape que debe ser depurado, en forma de burbujas de gas, a través de líquidos que contienen tensioactivos resulta ineficaz para ser aplicada. El problema de la conducción radica en la falta de velocidad de difusión de las moléculas orgánicas grandes y medianas y los aerosoles dentro de las burbujas de gas. Por lo tanto, la utilización de una niebla líquida en el sentido de la invención no sólo presenta ventajas, sino que resulta decisiva para alcanzar la eficacia deseada. La eficacia inesperadamente elevada posibilita la introducción conjunta del medio de adsorción (tensioactivo) y de los componentes gaseosos que deben eliminarse en una estequiometría sensiblemente optimizada, en el caso ideal incluso de casi 1:1. Esta alta eficacia da como resultado un dimensionado técnico inferior de las instalaciones necesarias y reduce a un mínimo desconocido hasta ahora el excedente de medio de adsorción, necesario y costoso en términos de eliminación de residuos, utilizado actualmente en instalaciones y procedimientos.

La expresión "niebla líquida en suspensión" en el sentido de la presente invención se refiere a un tamaño de gota que se ajusta a una velocidad de caída de 20 cm o menos por minuto a presión atmosférica en la fase gaseosa o en el aire sin movimiento. En una realización preferida, la invención comprende un procedimiento según la invención, caracterizado porque la niebla líquida en suspensión presenta una velocidad de caída de 10 cm o menos por minuto a presión atmosférica en la fase gaseosa o en el aire sin movimiento. Esto es comparable con las nubes naturales o la neblina de gotitas de agua.

Esta clase de niebla en suspensión se forma con tamaños medios de gota inferiores a 50 \mum. Se prefiere un tamaño medio de gota de un diámetro entre 1 y 30 \mum. En una realización especialmente preferida, la presente invención se refiere a procedimientos caracterizados por la utilización de una niebla en suspensión con un tamaño medio de gota entre 1 y 50 \mum. Con toberas de alta presión son factibles técnicamente tamaños de gota entre 10 y 20 \mum.

Por lo tanto, la presente invención, en una realización absolutamente preferida, se refiere a procedimientos según la invención caracterizados porque se utiliza una niebla líquida en suspensión de tamaños medios de gota entre 10 y 20 \mum. La flotabilidad de la niebla adsorbente aumenta el tiempo de permanencia en la cámara de reacción, multiplicándolo varias veces en comparación con las torres de contacto habituales.

Bajo el concepto "cámara de reacción" en el sentido de la invención debe entenderse el recipiente de reacción de espacio cerrado o abierto en el sentido de técnica de procedimiento. La cámara de reacción limita la zona en la cual se produce la adsorción y por lo tanto la fijación de las sustancias hidrófobas homopolares en las gotitas acuosas de niebla cargadas con tensioactivos. Los expertos en la materia pueden entender como cámara de reacción, por ejemplo, un reactor de caldera abierto o cerrado o también un tubo de flujo.

El procedimiento según la invención también presenta la ventaja de que, dependiendo del reducido tamaño de gota, se segrega mucho menos líquido absorbente en las paredes del recipiente en comparación con las torres de contacto corrientes. La disminución del líquido absorbente utilizado, gracias a la favorable estequiometría ya mencionada y a su flotabilidad, permite un dimensionado esencialmente inferior de las instalaciones técnicas para la adsorción de gas. Mientras que las torres de contacto representan, en el sentido de la técnica de reacción, reactores de caldera en versión vertical alargada, en este caso son posibles los tubos de flujo horizontales con poder adsorbente, en los cuales la niebla absorbente se desplaza junto con el componente gaseoso. Las ventajas técnicas de reacción de estos tubos de flujo (reactores de flujo pistón) se describen en la literatura especializada sobre el desarrollo técnico de la reacción y por lo tanto no se explican aquí con mayor detalle. En otras realizaciones preferidas, la presente invención se refiere a procedimientos según la invención caracterizados porque la fase gaseosa que debe tratarse mediante gotas de niebla líquida en suspensión se desplaza de forma direccional.

Resulta especialmente conveniente para el procedimiento según la invención, en el sentido de la técnica de reacción, que la cámara de reacción represente un tubo de flujo en el sentido de la técnica de procedimiento. En otra realización especialmente preferida, la presente invención se refiere a procedimientos según la invención caracterizados porque la cámara de reacción representa un tubo de flujo en el sentido de la técnica de procedimiento. Junto al mezclado del componente gas/aerosol y el componente niebla, que depende de la velocidad de caída y/o de circulación, un mezclado adicional, por ejemplo mediante fluidización, posibilita un nuevo aumento de la velocidad de adsorción, que se produce gracias a la mejora del mezclado y a la aceleración cinética de la adsorción. Por lo tanto, en otro procedimiento según la invención preferido, la invención se refiere a procedimientos caracterizados porque una fluidización adicional de la niebla líquida adsortiva en suspensión conduce a un aumento de la velocidad de reacción y del grado de eficacia. En otro procedimiento según la invención preferido, puede alcanzarse un aumento de la velocidad de reacción a través de una dispersión optimizada de la niebla absorbente mediante toberas de niebla finas de alta presión en la masa de aire que debe depurarse.

Los componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles en el sentido de la invención son todas las sustancias que no pueden mezclarse libremente con agua en la fase líquida. El concepto "aerosol" comprende partículas sólidas y líquidas que se forman, por ejemplo, en una corriente de gas o de aire por condensación, por sublimación o por reacción química, y presentan un tamaño medio de 10 \mum o menos de diámetro.

El concepto "adsorción" en el sentido de la invención se refiere a la fijación de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles en la superficie hidrófoba, de una gota de niebla líquida acuosa, recubierta con un tensioactivo. Las gotas de niebla líquida de la invención están caracterizadas porque después de la adición de una cantidad adecuada de un tensioactivo adecuado en el recipiente acuoso, y por lo tanto polar, y a continuación la nebulización fina de la solución tensioactiva acuosa, se produce rápidamente una orientación del tensioactivo añadido en la superficie de las gotas de niebla fina generadas (figura 3). La parte polar, hidrófila de la molécula de tensioactivo (2) permanece en la fase polar acuosa de la gota, y la parte homopolar hidrófoba (3) se estira desde la superficie de la gota en el aire ambiente (figura 3).

Este efecto deseado puede optimizarse mediante la elección de la estructura molecular del tensioactivo adecuada para este fin. Han demostrado ser especialmente convenientes las cadenas hidrófobas impedidas estéricamente.

La gota de líquido polar en estado óptimo (con una concentración adecuada de tensioactivo) debe presentar una superficie recubierta casi completamente con material hidrófobo homopolar. La concentración adecuada de tensioactivos en las gotas de niebla para alcanzar una superficie recubierta de tensioactivo óptima depende tanto del tamaño de las gotas como del tensioactivo utilizado. El rango de concentración de tensioactivo utilizable depende del "consumo de agua" de la parte hidrófila o de la extensión de la parte hidrófoba del tensioactivo anfífilo. Los expertos podrán determinar por si mismos sin gran esfuerzo este rango de concentración adecuado mediante un sencillo ensayo en serie para un tamaño de gota
constante.

El efecto según la invención de las gotas de niebla en suspensión recubiertas hidrofóbicamente genera una intensa capacidad de adsorción de la niebla utilizada para gases y componentes aerosoles hidrófobos homopolares (6) en el aire ambiental (figura 3). Ajustando la parte no iónica del tensioactivo en moléculas gaseosas o aerosoles orgánicos determinados es posible una optimización de la capacidad de adsorción de la niebla de adsorción. Las moléculas o aerosoles homopolares ahora fijados en la superficie de la gota de niebla, y por lo tanto eliminados de la fase gaseosa, permanecen en las moléculas tensioactivas. La niebla absorbente según la invención puede enriquecerse con un ácido o una base para alcanzar una adsorción adicional de los componentes gaseosos pH activos. Esto significa adicionalmente un tamponaje o estabilización de todo el sistema absorbente.

Los ejemplos de realización citados de componentes gaseosos de clase hidrófoba, homopolar orgánica (6) pueden aplicarse del mismo modo para aerosoles (polvo fino, humo, gotas líquidas inferiores a 10 \mum), especialmente para aquellos que por su recubrimiento con material orgánico presentan una calidad de absorción muy deficiente en absorbentes húmedos acuosos de tipo corriente.

Después de un tiempo de contacto adecuado, las gotas de niebla líquida usadas pueden precipitarse en un material filtrante (separador por gotas). El material absorbido se encuentra entonces en la salida del separador de niebla, por lo tanto en una solución acuosa tensioactivada. En este caso se trata de una adsorción con posterior absorción física de los componentes gaseosos o aerosoles. En otra realización, la presente invención se refiere a procedimientos según la invención, caracterizados porque las gotas de líquido cargadas con componentes gaseosos y/o aerosoles se separan a continuación en un separador de niebla.

Además, la niebla tensioactiva cargada también puede exponerse al exterior o ser evacuada al aire libre después de un tiempo de contacto adecuado en una cámara de reacción. Al dar acceso el estado de la técnica a un gran número de tensioactivos que son inofensivos desde un punto de vista toxicológico y pueden descomponerse biológicamente, la presente invención se refiere a una realización muy especial de procedimientos según la invención caracterizados porque gotas de líquido cargadas con componentes gaseosos y/o aerosoles pueden evacuarse a continuación al aire libre.

De este modo se produce una evaporación de las gotas de agua, en cuya envoltura externa se encuentran los tensioactivos con el material absorbido. La tasa de evaporación de una gotita de niebla acuosa recubierta de tensoactivo es inferior a la de las gotitas de agua pura, lo cual aumenta positivamente en el sentido del procedimiento la duración de la niebla fina.

También en este caso de trata de una adsorción con una absorción física ulterior. Después de la pérdida del agua polar del núcleo por evaporación se produce una reorientación de los tensioactivos superficiales (11, 13, 14, 15) (figura 4). Entonces los tensioactivos se depositan alrededor de las moléculas homopolares previamente adsorbidas que todavía se encuentran presentes, es decir, forman en el sentido clásico una micela alrededor del material homopolar hidrófobo (13, 15). Queda solamente una película de agua monomolecular alrededor de la nueva micela formada. También en este caso se produce una absorción física. Aquí se pone especialmente de manifiesto la ventaja del procedimiento según la invención en comparación con los procedimientos húmedos habituales. Por una parte, los componentes húmedos se han utilizado en una extensión mínima, y por la otra mediante la evaporación puede reducirse la cantidad de materiales residuales contaminados (cargados) hasta una humedad residual.

En la mayoría de los casos ya no hay posibilidad de que se produzca un olor molesto causado por los componentes gaseosos o aerosoles previamente adsorbidos, ya que se encuentran en el interior de un gran combinado molecular (micela). Gracias a su eficacia inesperadamente elevada, el procedimiento ha demostrado ser especialmente adecuado para eliminar del aire ambiental los componentes gaseosos que causan mal olor. Podrían citarse como ejemplos el mal olor producido por la explotación del ganado en la economía rural, en los procesos de combustión y en el tratamiento de aguas residuales mediante instalaciones de depuración. En una realización particular, la presente invención se refiere por lo tanto a procedimientos según la invención caracterizados porque los componentes gaseosos que deben absorberse son sustancias que producen mal olor.

El concepto "tensioactivo" en el sentido de la invención comprende sustancias anfífilas que sirven como mediadores de disolución de sustancias hidrófobas en disolventes acuosos.

Como ejemplo pueden citarse los grupos siguientes: polialcoholes, tensioactivos anionactivos, tensioactivos cationactivos, tensioactivos anfóteros, tensioactivos no iónicos. Además son posibles mezclas de todos los tensioactivos citados anteriormente.

Para los procedimientos según la invención pueden utilizarse tanto tensioactivos únicos como mezclas de diferentes tensioactivos. Las mezclas son especialmente convenientes cuando diferentes componentes gaseosos o aerosoles presentan diferentes afinidades con tensioactivos particulares. Así pues, la presente invención se refiere a procedimientos según la invención, caracterizados porque la niebla líquida en suspensión contiene por lo menos un tensioactivo o una mezcla de varios tensioactivos.

Los tensioactivos (1) son moléculas anfílicas que presentan una parte hidrófila (2) y una parte hidrófoba (3). Los tensioactivos se orientan en el agua en la superficie exterior (4). De este modo la parte polar, hidrófila de la molécula se eleva en el agua (5), mientras la parte homopolar hidrófoba está orientada hacia el exterior en la fase gaseosa (figura 3). La absorción de las moléculas de gas (6) hidrófobas, en su mayoría orgánicas se produce de modo que según la concentración de tensioactivo (4), la molécula orgánica se fija (adsorbe) en la parte hidrófoba de la película monómera tensioactiva, o, en una configuración especial, se incorpora a continuación a una micela (10, 11), es decir que se solubiliza (figura 4). Ambos procesos fijan en cada caso las sustancias hidrófobas que deben fijarse.

Son tensioactivos especialmente adecuados para la realización de la presente invención los tensioactivos con una parte hidrófoba ramificada, la cual conduce a un aumento de los efectos estéricos.

Los siguientes tensioactivos, listados a modo de ejemplo, han demostrado ser particularmente adecuados para la realización del procedimiento según la invención. Por lo tanto en una realización preferida, la invención se refiere a un procedimiento según la invención caracterizado porque se utiliza por lo menos un tensioactivo del grupo de sustancias: alcohol graso de éter poliglicol, fenol alquílico de poliglicol éter, ácido graso de poliglicol éster, ácido graso de amidopoliglicol éter, ácido graso de alquiloamida, aductos de alcohol graso-óxido de etileno-óxido de propileno, etilato de glicérido, etilato de éster de sorbitán, poliglicósido de alquil de APG.

La invención también se refiere a los tensioactivos arriba citados para su utilización en unos de los procedimientos según la invención previamente mencionados.

En una realización preferida, la invención se refiere a un procedimiento según la invención, caracterizado porque se prefiere la utilización de uno de los siguientes tensioactivos o de una mezcla de los siguientes tensioactivos: isotridecilalcohol C13 ramificado con etilenóxido 9 molar, alcohol graso C9/C11 ramificado con etilenóxido 8 molar, aceite de ricino hidrogenado con etilenóxido 40 molar.

La invención también se refiere a los tensioactivos arriba citados para su utilización en uno de los procedimientos según la invención previamente mencionados.

Una pequeña cantidad del tensioactivo adsorcionactivo es suficiente. Al encontrarse el material de adsorción utilizado únicamente en la superficie de una gota de líquido, por lo tanto casi sobre un material portador, con frecuencia son suficientes adiciones de tensioactivo entre un 0,01 y un 2 por mil en todo el recipiente de agua. Con sólo un ligero exceso de dosificación del tensioactivo ya se forman agregaciones de tensioactivo (micelas) (12) en gotitas de niebla acuosas (figura 4). Esta sobredosificación no produce ningún aumento claro de las propiedades de adsorción de la niebla tensioactiva. Esta posibilidad de dosificación reducida representa una gran ventaja, ya que el ahorro en el consumo reduce mucho los costes de explotación.

Se prefieren especialmente los procedimientos según la invención caracterizados porque se utilizan adiciones de tensioactivo entre un 0,1 y un 2 por mil en todo el recipiente de agua para la fabricación de las gotas de niebla líquida.

Por su baja concentración, los tensioactivos utilizados no representan ningún problema de eliminación, especialmente porque con frecuencia se descomponen muy bien biológicamente. Incluso la evacuación de los tensioactivos al aire libre puede considerarse inofensiva en el caso de muchos de ellos. Otro aspecto de la presente invención se refiere a procedimientos para la adsorción de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles de una fase gaseosa según uno de los procedimientos según la invención.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a la utilización de una niebla líquida en suspensión provista de tensioactivos adecuados, según la presente invención.

Leyendas de las figuras

Figura 1: Diagrama de la relación entre la superficie de una niebla líquida y el diámetro de gota para 1 g de líquido/m^{3}.

Figura 2: Diagrama de la relación entre la distancia media entre gotas y el diámetro de gota para 1 g de líquido/m^{3}.

Figura 3: Representación esquemática de un procedimiento según la invención, fijación de la sustancia homopolar en la superficie de las gotas de agua cubierta con moléculas de tensioactivo.

1)

Molécula de tensioactivo

2)

Parte hidrófila iónica

3)

Parte hidrófoba no iónica

4)

Molécula de tensioactivo fijada en la superficie

5)

Gotitas de niebla acuosas (sostenidas en el aire)

5A)

Superficie acuosa

6)

Moléculas y/o aerosoles orgánicos en el aire

7)

Tiempo de reacción

8)

Molécula orgánica fijada

Figura 4: Representación esquemática de un procedimiento según la invención.

A)

Gotas de niebla acuosas autosecantes (cubiertas con moléculas de tensioactivo) después de la adsorción de moléculas. Se representa un sector de la gota.

B)

Gotitas de niebla autosecantes

C)

Inicio de la formación de una micela exterior

D)

El agua se ha evaporado casi completamente

10)

Formación de una micela en la gota

11)

Reagrupación inicial de los tensioactivos del agua alrededor de la sustancia fijada

12)

Micela tensioactiva fijada en gotitas de agua

13)

Micela formada en el aire, sustancias odoríferas incluidas en la micela, con película de agua.

14)

Micela seca, anteriormente formada en gotas, sustancias odoríferas incluidas en la micela con película de agua

2),

3), 5), 5A y 8) igual que en la figura 3

Ejemplos

El procedimiento encuentra aplicación en casi todos los ámbitos de tratamiento del aire de escape. El aire de escape, por ejemplo de procesos de combustión o fermentación (por ejemplo instalaciones depuradoras, vertederos para compostaje) contiene normalmente un gran número de moléculas orgánicas diferentes con hidrofilia y polaridad muy distintas. Las moléculas hidrófilas son absorbidas por la fase acuosa, las moléculas hidrófobas, por medio del vehículo anfífilo, se fijan mediante interacciones en las gotitas de niebla acuosas, quedando eliminadas de la masa de aire. Este objetivo se alcanza con agentes tensioactivos. La introducción de la niebla en la zona del aire que debe limpiarse se realiza mediante la utilización de toberas de niebla adecuadas y puede optimizarse para cada aplicación.

En una aplicación particular, el procedimiento según la invención también se utiliza para la limpieza de emisiones odoríferas intensas que se producen en las explotaciones ganaderas. Con frecuencia el procedimiento puede sustituir completamente los biofiltros que se utilizan para la limpieza del aire de escape cargado de impurezas orgánicas.

Claims (10)

1. Procedimiento para la adsorción de componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles de una fase gaseosa mediante gotas de líquido en suspensión, caracterizado porque

(a)

se realiza la dispersión de una niebla líquida en suspensión provista de tensioactivos adecuados en la cámara de reacción que debe tratarse y,

(b)

los componentes gaseosos hidrófobos y/o aerosoles que deben unirse se adsorben en los tensioactivos en la superficie de las gotas de niebla líquida, y

en el que las gotas de niebla líquida se utilizan con una proporción de tensioactivo entre un 0,01 y un 2 por mil, preferentemente entre un 0,1 y un 2 por mil, en el recipiente completo de agua.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza por lo menos un tensioactivo o una mezcla de varios tensioactivos seleccionados de entre los grupos de sustancias siguientes:

alcohol graso de éter poliglicol, fenol alquílico de poliglicol éter, ácido graso de poliglicol éster, ácido graso de amidopoliglicol éter, ácido graso de alquiloamida, aductos de alcohol graso-óxido de etileno-óxido de propileno, etilato de glicérido, etilato de éster de sorbitán, poliglicósido de alquil de APG.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los componentes gaseosos que deben ser adsorbidos son sustancias que producen un olor desagradable.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los aerosoles que deben ser adsorbidos son sustancias sólidas biológicas y/o minerales.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los aerosoles que deben ser adsorbidos son esporas, virus o bacterias.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se utiliza preferentemente uno de los siguientes tensioactivos o una mezcla de los siguientes tensioactivos: isotridecilalcohol ramificado con etilenóxido 9 molar, alcohol graso C9 a C11 ramificado con etilenóxido 8 molar, aceite de ricino hidrogenado con etilenóxido 40 molar.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las gotas de niebla líquida presentan un pH ácido o alcalino.

8. Utilización de tensioactivos simples o de mezclas de tensioactivos de los grupos de sustancias siguientes: éteres poliglicólicos de alcohol graso, éteres alquilfenolpoliglicólicos, ésteres poliglicólicos de ácido graso, éteres amidopoliglicólicos de ácido graso, alquiloamidas de ácido graso, Aductos de propilenxido- etilenóxido-alcohol graso, glicérido-etoxilatos, sorbitanéster-etoxilatos, APG-alquilpoliglicósidos en un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Utilización de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7 para la limpieza del aire de escape.

10. Utilización de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7 para la adsorción de sustancias que producen un olor desagradable.