ES2249466T3 - Medio de filtracion y procedimiento de fabricacion del mismo. - Google Patents
Medio de filtracion y procedimiento de fabricacion del mismo.Info
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Abstract
Medio de filtración que consta de un soporte permeable cubierto con dos capas separadas que son, respectivamente, una capa con base de agente fotocatalítico y una capa con base de carbón activado, en las que: - la primera capa está provistadispu en forma de una lámina que consiste en una mezcla que comprende: - del 20 al 75% en peso de fibras de carbón activado, consistiendo el resto hasta el 100% en una mezcla con base de fibras naturales y /o fibras químicas orgánicas o - del 70 al 90% en peso de partículas de carbón activado, estando formado el resto hasta el 100% por una mezcla con base de fibras naturales y /o fibras químicas orgánicas estando la masa de la capa, con base de carbón activado, comprendida entre 10 y 300 g /m2; - la segunda capa separada, aplicada sobre la primera capa, consistente en una composición fotocatalítica que comprende de 5 a 40 g(m2 de agente fotocatalítico o viceversa; - la primera capa consistente en una composición fotocatalítica que comprende desde 5 a 40 g/m2 de agente fotocatalítico; - la segunda capa separada, aplicada sobre la primera, está provista en forma de una lámina formada por una mezcla que comprende: - del 20 al 75% en peso de fibras de carbón activado, consistiendo el resto hasta el 100% en una mezcla con base de fibras naturales y /o fibras químicas orgánicas o - del 70 al 90% en peso de partículas de carbón activado, estando formado el resto hasta el 100% por una mezcla con base de fibras naturales y /o fibras químicas orgánicas. estando la masa de la capa, con base de carbón activado, comprendida entre 10 y 300 g/m2;
Description
Medio de filtración y procedimiento de
fabricación del mismo.
La presente invención se refiere a un medio de
filtración. La invención se refiere también al procedimiento para
la fabricación de dicho medio. Finalmente, el objeto de la
invención es el uso del medio para purificar efluentes gaseosos o
líquidos.
La reacción denominada "fotocatalítica",
también denominada fotocatálisis, consiste en la destrucción de los
diversos contaminantes orgánicos, inorgánicos o ambos a la vez,
presentes en los efluentes gaseosos, y, en particular el aire, o en
efluentes líquidos por reacción fotoquímica, cuya reacción es
provocada por la irradiación de un fotocatalizador con reacción
ultravioleta.
La fotocatálisis se inicia esencialmente por la
activación de un sólido semiconductor (agente fotocatalítico, como
por ejemplo, TiO_{2}) con radiación UV en una longitud de onda de
menos de 380 nanómetros, que causa cambios de electrones en el
semiconductor y que lleva, en la presencia de efluentes gaseosos o
líquidos, tales como aire o agua, a la creación de radicales
oxigenados y de hidroxilos en la superficie del semiconductor. Estos
radicales atacan los compuestos orgánicos adsorbidos en el
semiconductor y, a través de una sucesión de reacciones químicas,
degradan los compuestos hasta la etapa final de oxidación.
Como ya se ha descrito, puesto que el agente
fotocatalítico probablemente inicie la reacción fotocatalítica, es
posible utilizar en particular, pero sin limitación, dióxido de
titanio TiO_{2} - anatasa, que activado por la luz ultravioleta
(UV), llega a modificarse electrónicamente, de tal modo que lleve
a la formación de radicales de hidroxilo OH y de oxígeno O capaces
de atacar la cadenas de carbón orgánico adsorbidas en el TiO_{2},
degradándolas hasta que el carbón orgánico se haya convertido
completamente en dióxido de carbón.
Sin embargo, se pueden considerar otros agentes
fotocatalíticos, tales como aquellos que, en particular, forman
parte del grupo constituido por óxidos metálicos, óxidos
alcalinotérreos, óxidos actinídicos y óxidos de tierras raras. En
la práctica, los agentes fotocatalíticos se agregan por medio de
agentes aglutinantes para soportes, tales como en particular,
géneros no tejidos naturales o sintéticos, fibras de vidrio o telas
metálicas o de materia plástica.
Las composiciones fotocatalíticas especialmente
preferidas que resultan de la mezcla de un agente fotocatalítico y
del agente aglutinante se describen en el documento WO 99/51345 por
el solicitante.
Estas composiciones se pueden utilizar para el
tratamiento del aire. De hecho, el aire puede contener una gran
número de contaminantes, entre los cuales cabe citar a NO_{x},
NH_{3}, H_{2}S, CO, O_{3}, alquenos
C_{2}-C_{4} clorados o no clorados, clorometano,
isooctano, tolueno, xileno, isopropilbenzeno, alcoholes alifáticos
saturados C_{1}-C_{4}, mercaptano de metilo,
clorofenol, nitrofenol, éter de
metil-tert-butilo, dimetoximetano,
aldehidos C_{1}-C_{4}, acetona, ácido fórmico,
ácido acético, ácido 2-metilpropanoico, cloruro de
dicloroacetilo, dimetilformamida, trimetilamina, acetonitrilo,
piridina, metanotiol y disulfuro de dimetilo.
Las composiciones fotocatalíticas se pueden
utilizar también para el tratamiento de efluentes líquidos, en
particular de agua contaminada con compuestos orgánicos,
bacterias, virus, microbios, etc.
En el documento WO 99/51345 antes citado, el
Solicitante describía un medio de filtración para el tratamiento de
aire o agua, constituido por un soporte recubierto con una
composición resultante de una mezcla de agente aglutinante, agente
fotocatalítico y carbón activado. Como se explica en este documento
de referencia, el objeto de este tipo de medio de filtración
es:
- ante todo, debido al gran área superficial
específica de carbón activado, adsorber los agentes contaminantes
presentes en los picos de contaminación;
- y a continuación, mediante la reacción
fotocatalítica, bajo radiación ultravioleta, degradar los
contaminantes adsorbidos en el carbón activado, por desorción en el
agente catalítico, permitiendo, por lo tanto, la regeneración de
dicho carbón.
Aun cuando, como se ha indicado, la mezcla
profunda de carbón activado y un agente fotocatalítico permite que
aumente la duración del medio, la saturación de los lugares del
carbón activado con el contaminante es inevitablemente observada
debido, en particular, a que el carbón activado, presente en la
superficie de la capa, impide que la radiación UV alcance la parte
del agente fotocatalítico presente en el espesor. Además, nada se
indica respecto a la masa de la capa de carbón activado y la
proporción de carbón activado que incorpora, que se necesita para la
descontaminación adecuada sin saturación. Dicho de otro modo, la
reacción fotocatalítica no es lo suficientemente efectiva para
permitir la regeneración adecuada del carbón activado, de tal modo
que sea necesario sustituir el medio saturado con sus contaminantes
por un nuevo medio con relativa frecuencia. Por supuesto, la
eliminación del medio de filtración, cargado con sus contaminantes,
no se produce sin consecuencias para el medio ambiente.
El documento JP-11179118 describe
un medio de filtración en forma laminada, resultante de la
combinación de una capa de carbón activado con una capa de agente
fotocatalítico. Aquí, de nuevo, nada se indica referente a la masa
de la capa con base de carbón activado y la proporción de carbón
activado que se necesita para permitir una descontaminación
efectiva, al tiempo que evita la saturación de dicho carbón
activado.
Por consiguiente, el problema que la invención se
propone resolver es desarrollar un nuevo medio de filtración, del
tipo antes descrito, es decir, basado en un agente fotocatalizador
y carbón activado, que no presente las desventajas antedichas, en
lo que respecta, en particular, al problema de saturación de carbón
activado por el agente contaminante.
Para realizarlo, el agente fotocatalítico y el
medio de filtración, con base de carbón activado, de la presente
invención, comprende un soporte permeable recubierto con una
primera capa con base de carbón activado y luego, una segunda capa
separada, con base de agente fotocatalítico, o viceversa, teniendo
la capa con base de carbón activado una masa comprendida entre 10 y
300 g/m^{2}.
De hecho, el Solicitante ha observado, de forma
sorprendente, que la presencia del agente fotocatalítico y del
carbón activado bajo la forma de dos capas separadas permite que se
incremente la eficacia de la reacción fotocatalítica, generada por
la combinación del agente fotocatalítico y la radiación UV, de
manera suficiente para permitir la desaturación continua, y por lo
tanto la regeneración continua del carbón activado cuando la masa
de la capa con base de carbón activado esté comprendida entre 10 y
300 g/m^{2} y la proporción de carbón activado esté en
correspondencia con los márgenes indicados en la reivindicación 1.
En consecuencia, aun cuando el medio tenga que retirarse debido, en
particular, al envejecimiento del soporte, se haría con un carbón
activado que sea insaturado y por lo tanto, sin impacto alguno sobre
el medio ambiente.
Más allá de los márgenes antes citados, el medio
de filtración no puede fijar, de forma efectiva, los picos de
contaminación (márgenes superiores) o el espesor de dicha capa se
hace demasiado grande, de modo que la parte inferior, o la parte
superior de la capa, según el caso, se haga inaccesible para la
acción del agente fotocatalítico (márgenes superiores).
En el resto de la memoria descriptiva y en las
reivindicaciones, la expresión "soporte permeable" se refiere
a una estructura que es permeable al aire y a los efluentes
líquidos, en la forma de una lámina obtenida a partir de fibras para
uso textil, que son naturales o químicas, solas o en mezcla; esta
lámina puede ser un elemento no tejido, una tela o incluso un
retículo. Cuando las fibras entran en la constitución de dicha
lámina, preferentemente, pero sin limitación, se utilizan fibras
naturales, especialmente fibras de celulosa, fibras de algodón,
fibras químicas orgánicas, en particular fibras de celulosa
modificada, fibras de metil-celulosa, fibras de
rayón, fibras acrílicas, fibras de poliéster, fibras de
polietileno, fibras de polipropileno, fibras poliamídicas y fibras
químicas inorgánicas, en particular fibras de vidrio y de metal.
En una realización preferida, el soporte se
presenta en la forma de un elemento no tejido con base de fibras
naturales y fibras químicas orgánicas. Para aumentar la
resistencia mecánica del soporte, este último comprende del 40 al
80%, preferentemente el 50%, en peso de fibras de celulosa, estando
formado el resto hasta el 100% con fibras de polipropileno.
Según otra característica de la invención, la
resistencia mecánica, y por lo tanto la masa del soporte, es
variable y, en la práctica, está comprendida entre 5 y 150
g/m^{2}, dependiendo del caudal del efluente líquido o
gaseoso.
El carbón activado es muy conocido por los
especialistas en esta técnica y puede presentarse en varias formas,
en particular en forma de polvo, de fibras o incluso de una lámina
perforada, siendo los procedimientos de producción más
particularmente descritos en los documentos
US-A-406927 y
US-A-4285831, citados a modo de
referencia. Sin embargo, es conocido que las fibras o las partículas
de carbón activado no tienen capacidad para aglutinarse entre
sí.
Para resolver este problema, el carbón activado,
cuando se presenta en la forma de fibras o partículas de carbón
activado, se incorpora en una mezcla de fibras naturales y/o fibras
químicas orgánicas, del mismo tipo que las antes citadas,
asegurando las fibras naturales o químicas la aglutinación de las
fibras y/o partículas de carbón activado entre sí. En este caso, la
capa con base de carbón activado se presenta en la forma de una
lámina, que se obtiene preferentemente por vía húmeda.
En la práctica, las fibras de carbón activado
tienen una longitud entre 2 y 7 mm, para un diámetro entre 10 y 100
micrómetros. Además, las partículas de carbón activado se presentan
en la forma de polvo, en donde el tamaño de las partículas
constituyentes está comprendido entre 0,1 y 100 micrómetros.
En una primera realización, la capa con base de
carbón activado que consiste en una mezcla que comprende del 20 al
70%, preferentemente un 50%, en peso de fibras de carbón activado,
estando el resto hasta el 100% constituido por una mezcla con base
de fibras naturales y/o fibras químicas orgánicas. Para una
concentración inferior al 20%, la cantidad de carbón activado no es
suficiente para permitir que sean adsorbidos los máximos de alta
contaminación. Para una concentración de fibras de carbón activado
superior al 75%, el medio de filtración resulta económicamente
menos ventajoso debido al elevado coste de las fibras de carbón
activado.
En una segunda realización, la capa con base de
carbón activado constituida por una mezcla que comprende del 70 al
90%, preferentemente el 80%, en peso de partículas de carbón
activado, estando el resto hasta el 100% formado por una mezcla con
base de fibras naturales y/o fibras químicas orgánicas. Como
anteriormente, para una concentración inferior al 70%, la cantidad
de carbón activado no es suficiente para permitir que los máximos
de alta contaminación sean absorbidos. Para una concentración de
partículas de carbón activado superior al 90%, el medio de
filtración resulta menos ventajoso debido al elevado coste de las
partículas de carbón activado.
Además, para mejorar la cohesión de las fibras
químicas y/o naturales con las partículas y/o fibras de carbón
activado, la capa con base de carbón activado comprende, además,
al menos un agente aglutinante. En una realización preferida, la
capa con base de carbón activado comprende entre el 1% y el 10%,
preferentemente el 5%, en peso de almidón modificado. En el resto
de la memoria descriptiva y en las reivindicaciones la expresión
"almidón modificado" se refiere al almidón modificado
presentado bajo la forma de fibras, tales como las descritas en el
documento EP-A-617742. De hecho, el
Solicitante ha observado que, de forma sorprendente, el almidón
permite que la cohesión de las fibras entre sí sea reforzada en tal
medida que el espesor de la capa, por lo tanto, se ve
considerablemente reducido, sin pérdida alguna de permeabilidad.
Según se indicó con anterioridad, el carbón
activado se puede presentar también en la forma de una lámina
perforada. Según esta realización, la capa con base de carbón
activado se presenta en la forma de un tejido de carbón activado,
cuya malla está comprendida entre 0,1 y 5 mm, preferentemente 2 mm,
obteniéndose el tejido calentando a 900ºC un tejido fabricado a
partir de fibras químicas orgánicas.
En general, una vez que se pueda iniciar la
reacción fotocatalítica, es necesario que la mayoría de las
partículas del agente fotocatalítico sean accesibles a la radiación
ultravioleta.
Por consiguiente, cuando el carbón activado se
presenta en la forma de fibras o partículas, la capa con base de
carbón activado formará una primera capa, directamente en contacto
con el soporte, penetrando el agente fotocatalítico en la
composición de una segunda capa. De hecho, bajo estas
circunstancias, el volumen ocupado por el carbón activado no impide
que la radiación ultravioleta alcance al agente fotocatalítico.
Por otra parte, cuando la capa con base de
carbón activado se presenta bajo la forma de un tejido con malla
dada, el agente fotocatalítico puede ser directamente aplicado
sobre el soporte, formando dicha capa, con base de carbón activado,
la segunda capa. De hecho, la malla del tejido permite el paso de la
radiación y, por lo tanto, su contacto con el agente
fotocatalítico, aun cuando este último esté directamente aplicado
sobre el soporte. Sin embargo, y en otra realización, el tejido de
carbón activado se puede aplicar directamente sobre el soporte,
formando entonces la primera capa.
En lo que respecta al agente fotocatalítico que
penetra en la composición de la capa con base de agente
fotocatalítico, el agente se puede elegir a partir del grupo que
comprende óxidos metálicos, óxidos que comprenden metales
alcalinotérreos, óxidos actínidos y óxidos de tierras raras.
En una realización preferida, según se describe
en el documento WO 99/51345 por el Solicitante, la capa con base del
agente fotocatalítico se presenta en la forma de una mezcla que
comprende entre 10 y 50 partes sobre una base seca, preferentemente
50 partes, de una dispersión coloidal acuosa de dióxido de silicio
(SiO_{2}), comprendiendo el resto hasta 100 partes la presencia de
TiO_{2} anastasa
Además, para permitir la aglutinación efectiva de
las partículas de TiO_{2} no solamente entre sí, sino también con
la capa fibrosa que forma la primera capa sobre el soporte, las
partículas de SiO_{2} representan del 20 al 50% en peso de la
dispersión coloidal acuosa y presentan un diámetro comprendido entre
10 y 40 nanómetros.
Además, para que la reacción fotocatalítica sea
efectiva y la desorción del carbón activado se produzca de forma
uniforme, la capa con base de agente fotocatalítico, comprende
entre 5 y 40 g/m^{2}, preferentemente 20 g/m^{2} de agente
fotocatalítico. Para un valor inferior a 5 g/m^{2}, se reduce la
reacción fotocatalítica, teniendo en cuenta el espesor excesivamente
delgado de la capa. Por el contrario, para un valor superior a 40
g/m^{2}, la masa del agente fotocatalítico se hace demasiado
grande, impidiendo así que la radiación ultravioleta alcance las
partículas del agente fotocatalítico presentes en la base de la
capa.
Además, y en una realización mejorada, con el fin
de aumentar el rendimiento de la fotocatálisis, la superficie libre
del soporte que no está cubierta con las dos capas se recubre
mediante una capa con base de agente fotocatalítico.
La invención se refiere también a un
procedimiento para fabricación del medio de filtración antes
descrito.
Por supuesto, el procedimiento de fabricación
variará según la estructura, no solamente del soporte, sino también
de la capa con base de carbón activado.
Según una primera realización, la invención se
refiere a un procedimiento para la fabricación de un medio de
filtración basado en un agente fotocatalítico y carbón activado,
según el cual sobre un soporte de un elemento no tejido basado en
fibras naturales y/o fibras químicas orgánicas, se aplica una
primera capa con base de fibras naturales y/o químicas orgánicas y
en fibras y/o partículas de carbón activado y a continuación, se
aplica una segunda capa con base de agente fotocatalítico, estando
la masa de la capa, con base de carbón activado, comprendida entre
10 y 300 g/m^{2}.
Según una primera característica de la invención,
el soporte se fabrica por la vía húmeda en una máquina de fabricar
papel. Por supuesto, la composición del soporte es variable y, en
particular, depende de la resistencia mecánica y de la
permeabilidad deseadas. Los soportes basados en fibras de celulosa,
y en fibras químicas orgánicas del tipo polipropileno, son las
realizaciones preferidas.
De la misma manera, la primera capa se fabrica
por vía húmeda y se aplica directamente al soporte, obteniéndose así
la unión por drenaje. Este procedimiento es particularmente
ventajoso en la medida en que hace posible operar de forma continua
en una máquina de fabricar papel, proporcionando una segunda caja
de cabeza diseñada para la preparación de la suspensión con base de
carbón activado. La capa con base de carbón activado es, a
continuación, depositada sobre el soporte húmedo y a continuación,
mediante el drenaje del agua, se impregna en la superficie del
soporte. El conjunto del soporte/primera capa se seca a
continuación, antes de recubrirse con una segunda capa con base de
agente fotocatalítico. En otra realización, la primera capa se
aplica al soporte por medio de una prensa encoladora.
Preferentemente, la capa con base de agente
fotocatalítico está en correspondencia con la composición
fotocatalítica descrita por el Solicitante en el documento antes
citado.
Esta segunda capa se puede aplicar de varias
formas, para llegar a constituir una capa de espesor uniforme o
presencias puntuales del agente fotocatalítico. Por lo tanto, y en
la primera realización, la segunda capa se aplica a la primera capa
mediante pulverización o recubrimiento con una prensa encoladora.
En la segunda realización, la segunda capa se aplica con un rodillo
de bastidor giratorio, permitiendo así que se obtengan presencias
puntuales del agente fotocatalítico.
La invención se refiere también a un
procedimiento para fabricar un medio de filtración basado en un
agente fotocatalítico y carbón activado, según el cual a un
soporte, que comprende un género no tejido basado en fibras
naturales y/o fibras químicas orgánicas, se le aplica una primera
capa con base de agente fotocatalítico y a continuación, una
segunda capa constituida por un tejido de carbón activado, estando
la masa de la capa, con base de carbón activado, comprendida entre
10 y 300 g/m^{2}, e incorporando entre 10 y 100% en peso de
carbón activado.
Como se indicó con anterioridad, el soporte es
fabricado por un procedimiento de vía húmeda en una máquina para
fabricar papel. Por supuesto, la composición del soporte es
variable y, en particular, dependiendo de la resistencia mecánica
deseada. Los soportes con base de fibras de celulosa y de fibras
químicas orgánicas del tipo de polipropileno son realizaciones
preferidas.
De la misma manera, la primera capa se aplica al
soporte por pulverización o recubrimiento con una prensa encoladora
o un rodillo de bastidor giratorio.
Además, y de acuerdo con otra característica, el
tejido de carbón activado se agrega al soporte recubierto con la
primera capa, con base de agente fotocatalítico, por cualquier
medio conocido, en particular el medio del tipo de unión mediante
agujas. El cosido periférico presenta ventajas.
La invención se refiere también al uso del medio
de filtración antes descrito para el tratamiento de aire, pero
también para el tratamiento de efluentes líquidos.
La invención y las ventajas resultantes se
pondrán más claramente de manifiesto a partir de las siguientes
realizaciones, en soporte de las figuras que
\hbox{se adjuntan.}
La Figura 1 es una representación esquemática de
un tratamiento de aire experimental.
La Figura 2 es una curva que representa la
degradación, bajo radiación ultravioleta, de un agente contaminante
como una función del tiempo y la conversión de este agente en
CO_{2} mediante la implantación de un medio de filtración
cubierto solamente con un agente fotocatalítico.
La Figura 3 es una curva que representa la
degradación de un agente contaminante y la conversión de este agente
en CO_{2} como una función del tiempo utilizando el medio de
filtración de la invención sin, y luego con, la radiación
ultravioleta.
La Figura 4 es una curva que representa la
degradación, bajo radiación ultravioleta, de un agente contaminante
y la conversión de este agente en CO_{2}, como función del
tiempo, utilizando el medio de filtración de la invención.
La Figura 1 representa un tratamiento del aire
experimental que consta de un depósito de 100 litros 1 conectado en
sus dos extremos, respectivamente, a un tubo de entrada de aire
contaminado 2 y a un tubo de salida de aire descontaminado 3. Los
dos tubos forman un bucle y están separadas entre sí por medio de
un sistema de ventilación 4. El agente contaminante (P) es inyectado
corriente arriba del depósito 1. El depósito está, además, equipado
con un medio de filtración 5 situado perpendicularmente al flujo de
aire y con una fuente de radiación ultravioleta (UV), estando dicha
fuente situada de manera que irradie la superficie del soporte
cubierto con la composición fotocatalítica. Tres pruebas
comparativas fueron realizadas utilizando este tratamiento
experimental, inyectando una cantidad de 400 mg/m^{3} de tolueno
en el circuito del aire. El análisis de la concentración de
tolueno, durante el tratamiento, fue realizado por cromatografía de
gases (CG).
El primer ensayo utiliza, como medio de
filtración, un elemento no tejido (40 g/m^{2}) (50% de fibras de
polipropileno sintético, Y600, comercializadas por MITSUI/50% en
peso de fibras de celulosa (PENSACOLA, comercializado por
CHAMPION)), recubierto con una composición fotocatalítica con base
de TiO_{2} y SiO_{2} (SNOWTEX 50, comercializado por SEPPIC),
en una cantidad de 20 g/m_{2} cada una.
La Figura 2 representa la capacidad del medio y,
por lo tanto de la composición fotocatalítica, para degradar el
agente contaminante como una función del tiempo, bajo radiación UV.
Como ilustra esta figura, la concentración de agente contaminante
disminuye con lentitud (curva 6), convirtiéndose con la misma
cadencia en CO_{2} (curva 7). Después de 12 horas de
funcionamiento del bucle, la totalidad del agente contaminante es
degradada y convertida en CO_{2}.
Los ensayos segundo y tercero utilizan el medio
de filtración de la invención como medio de filtración. Este medio
se fabrica de la siguiente manera.
En una máquina de fabricar papel, con dos cajas
de cabeza, se obtiene por vía húmeda, desde la primera caja, un
soporte formado por una mezcla fibrosa en una cantidad de 30
g/m^{2} sobre una base seca, que comprende un 50% de fibras de
polipropileno sintético, Y600, comercializadas por MITSUI y un 50%
en peso de fibras de celulosa (PENSACOLA comercializado por
CHAMPION).
Se aplica una lámina fibrosa a este soporte por
medio de la caja secundaria en una cantidad de 70 g/m^{2} que
comprende un 71% en peso de fibras de carbón activado, que se
comercializa por SOFRANCE, cuya longitud está comprendida entre 2
y 7 mm y el diámetro entre 10 y 100 micrometros y un 21% en peso de
una mezcla de fibras naturales PENSACOLA, que se comercializa por
CHAMPION y un 8% de almidón modificado, comercializado por BEGHIN
SAY, bajo la marca registrada CHART BI.
Una composición fotocatalítica, que comprende una
mezcla de TiO_{2} (comercializada por MILLENIUM) y una dispersión
acuosa de dióxido de silicio (SNOWTEX 50, comercializado por
SEPPIC) en una cantidad de 20 g/m^{2} cada una, se recubre a
continuación utilizando un bastidor giratorio.
La Figura 3 representa el nivel de degradación
del agente contaminante (curvas 8a, 8b) y su conversión a CO_{2}
(curva 9) como una función del tiempo, primero sin radiación
ultravioleta y luego bajo dicha radiación.
Según se ilustra en esta figura, entre el momento
en que el agente contaminante se inyecta en el sistema y cuando se
activan las lámparas de UV, la concentración del agente
contaminante disminuye con bastante rapidez (curva 8a) en
correspondencia con la adsorción del agente contaminante en los
lugares de presencia del carbón activado y, en una menor
proporción, en los de TiO_{2}. Cuando se activan las lámparas de
UV, la degradación del contaminante continúa (curva 8b), en
correspondencia con la reacción fotocatalítica. Al mismo tiempo, se
observa la emisión de CO_{2} (curva 4), derivada de la conversión
del agente contaminante.
La Figura 4 representa el nivel de degradación
del agente contaminante (curva 10) y su conversión a CO_{2}
(curva 11) como función de tiempo bajo la radiación.
Como ilustra esta figura, la degradación del
agente contaminante (curva 10) es al principio muy rápida, en la
medida en que el agente contaminante adsorbido en los lugares de
presencia del carbón activado es simultáneamente degradado a
CO_{2} por fotocatálisis (curva 11). Los lugares de presencia de
carbón activado son objeto de desorción continua, lo que permite
que se acelere la descontaminación. Por lo tanto, se observa que el
medio de filtración de la invención permite que la misma
concentración de agente contaminante sea tratada bajo radiación
ultravioleta, en prácticamente la mitad de tiempo (7 horas) que sin
la presencia de radiación (ver Figura 2).
La invención y sus ventajas resultarán más
evidentes a partir de la descripción anterior. Se observará, en
particular, la mejor tasa de descontaminación del medio de
filtración de la invención, en comparación con un medio solamente
basado en un agente fotocatalítico. Otra ventaja reside en la
insaturación de los lugares de carbón activado por el agente
contaminante, lo que permite la regeneración continua de dicho
carbón activado.
Claims (20)
1. Medio de filtración que consta de un soporte
permeable cubierto con dos capas separadas que son, respectivamente,
una capa con base de agente fotocatalítico y una capa con base de
carbón activado, en las que:
- la primera capa está provista en forma de una
lámina que consiste en una mezcla que comprende:
- -
- del 20 al 75% en peso de fibras de carbón activado, consistiendo el resto hasta el 100% en una mezcla con base de fibras naturales y/o fibras químicas orgánicas o
- -
- del 70 al 90% en peso de partículas de carbón activado, estando formado el resto hasta el 100% por una mezcla con base de fibras naturales y/o fibras químicas orgánicas
- estando la masa de la capa, con base de carbón activado, comprendida entre 10 y 300 g/m^{2};
- -
- la segunda capa separada, aplicada sobre la primera capa, consistente en una composición fotocatalítica que comprende de 5 a 40 g/m^{2} de agente fotocatalítico o viceversa;
- -
- la primera capa consistente en una composición fotocatalítica que comprende desde 5 a 40 g/m^{2} de agente fotocatalítico;
- -
- la segunda capa separada, aplicada sobre la primera, está provista en forma de una lámina formada por una mezcla que comprende:
- -
- del 20 al 75% en peso de fibras de carbón activado, consistiendo el resto hasta el 100% en una mezcla con base de fibras naturales y/o fibras químicas orgánicas o
- -
- del 70 al 90% en peso de partículas de carbón activado, estando formado el resto hasta el 100% por una mezcla con base de fibras naturales y/o fibras químicas orgánicas.
- estando la masa de la capa, con base de carbón activado, comprendida entre 10 y 300 g/m^{2};
2. Medio de filtración según la reivindicación 1,
caracterizado porque el soporte está provisto en la forma de
un elemento no tejido con base de fibras naturales y/o fibras
químicas orgánicas.
3. Medio de filtración según la reivindicación 1,
caracterizado porque el soporte comprende del 40 al 80%,
preferentemente el 50%, en peso de fibras de celulosa, consistiendo
el resto hasta el 100% en fibras de polipropileno.
4. Medio de filtración según la reivindicación 1,
caracterizado porque el soporte presenta una masa entre 5 y
150 g/m^{2}.
5. Medio de filtración según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa, con base de carbón activado,
está formada por una mezcla que comprende un 50% en peso de fibras
de carbón activado, estando el resto hasta el 100% formado por una
mezcla con base de fibras naturales y/o fibras orgánicas
químicas.
6. Medio de filtración según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa, con base de carbón activado,
está formada por una mezcla que comprende un 80% en peso de fibras
de carbón activado, estando el resto hasta el 100% formado por una
mezcla con base de fibras naturales y/o fibras orgánicas
químicas.
7. Medio de filtración según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa con base de carbón activado
comprende, además, del 1 al 10% en peso, preferentemente el 5% en
peso, de almidón modificado.
8. Medio de filtración según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa con base de carbón activado
está provista en la forma de un tejido de carbón activado, cuya
malla está comprendida entre 0,1 y 5 mm, preferentemente 2 mm.
9. Medio de filtración según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa, con base de agente
fotocatalítico, está provista en la forma de una mezcla que
comprende entre 10 y 60 partes (sobre una base en seco),
preferentemente 50 partes, de una dispersión coloidal acuosa de
dióxido de silicio, consistiendo el resto hasta las 100 partes en
TiO_{2} anatasa.
10. Medio de filtración según la reivindicación
1, caracterizado porque las partículas de SiO_{2}
representan del 20 al 50% en peso de la dispersión coloidal acuosa
y tienen un diámetro entre 10 y 40 nanómetros.
11. Medio de filtración según la reivindicación
1, caracterizado porque la capa con base de agente
fotocatalítico comprende 20 g/m^{2} de agente fotocatalítico.
12. Medio de filtración que consiste en un medio
según la reivindicación 1 y en una capa con base de agente
fotocatalítico aplicada sobre la superficie libre del soporte del
medio según la reivindicación 1.
13. Procedimiento para la realización de un medio
de filtración, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,
en las cuales, sobre un soporte de un elemento no tejido con base
de fibras naturales y/o fibras químicas orgánicas, se aplica una
primera capa, con base de fibras naturales y/o químicas orgánicas y
con base de fibras o partículas de carbón activado, y a
continuación, una segunda capa con base de agente
fotocatalítico.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque el soporte es fabricado por vía
húmeda.
15. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque la primera capa es fabricada por una
vía húmeda y se une al soporte mediante drenaje.
16. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque la segunda capa se aplica sobre la
primera capa mediante pulverización o recubrimiento utilizando una
prensa encoladora o un rodillo de bastidor giratorio.
17. Procedimiento para la realización de un medio
de filtración, según una de las reivindicaciones 1 a 12,
caracterizado porque, en un soporte formado por un elemento
no tejido con base de fibras naturales y/o químicas orgánicas, se ha
aplicado una primera capa con base de agente fotocatalítico y a
continuación, una segunda capa con base de fibras naturales y/o
químicas orgánicas o de fibras o partículas de carbón activado.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque el soporte está fabricado por vía
húmeda.
19. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque la primera capa se aplica al soporte
por pulverización o recubrimiento, utilizando una prensa encoladora
o un rodillo de bastidor giratorio.
20. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque el tejido de carbón activado se une al
soporte mediante fijación con agujas.
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