ES2249466T3

ES2249466T3 - Medio de filtracion y procedimiento de fabricacion del mismo.

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Publication number: ES2249466T3
Application number: ES01958207T
Authority: ES
Inventors: Joseph Dussaud; Leonie Bouvier; Fabien Chevalier
Original assignee: Ahlstrom Corp; Ahlstrom Research and Services
Current assignee: Ahlstrom Corp; Ahlstrom Research and Services
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2006-04-01
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: EP1313544B1; US20030150820A1; EP1313544A1; FR2812825B1; ATE304402T1; JP2011240338A; JP5173105B2; CA2418903C; WO2002013950A1; JP2004505763A; AU2001279935B2; DE60113438T2; DE60113438D1; US7278542B2; AU7993501A; CA2418903A1; FR2812825A1

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

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 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.

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.