ES2287691T3

ES2287691T3 - Celula electrolitica.

Info

Publication number: ES2287691T3
Application number: ES04703615T
Authority: ES
Inventors: Dana Casbeer; Harold E. Ii Childers; Rudy Matousek
Original assignee: SEV TRENT DENORA LLC; Severn Trent De Nora LLC
Current assignee: SEV TRENT DENORA LLC; Severn Trent De Nora LLC
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2007-12-16
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: BRPI0406590A; CA2513342C; CA2513342A1; EP1587760A1; AU2004205652B2; AU2004205652A1; EP1587760B1; WO2004065309A1; US20040154918A1

Abstract

Una célula electrolítica que comprende: - un alojamiento que tiene un orificio de entrada y un orificio de salida, para permitir el flujo de fluido a través del alojamiento, - un ánodo posicionado dentro del alojamiento, - un cátodo posicionado dentro del alojamiento, el cátodo siendo distal respecto al ánodo, - una o más placas electrolíticas bipolares, posicionadas entre el ánodo y el cátodo, - y una fuente de alimentación conectada al ánodo y al cátodo, caracterizada porque - cada placa electrolítica comprende cuatro bordes, de los que tres están ajustados firmemente dentro del alojamiento, para formar una junta hermética dentro del alojamiento, - el cuarto borde está en una posición de separación en relación con el alojamiento, para formar un trayecto para el flujo serpenteante de fluido a su través, y - las placas electrolíticas están separadas espacialmente entre sí, para formar el trayecto del flujo, donde el trayecto del flujo de fluido provoca que el fluido pase desde un lado de laplaca, alrededor del borde separado del alojamiento, y al otro lado de la placa.

Description

Célula electrolítica.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una célula electrolítica. En concreto, la invención está dirigida a una célula electrolítica compacta, útil para la desinfección in situ de aguas contaminadas.

Antecedentes

Es conocido el tratamiento de aguas residuales y otras mezclas de agua contaminada, para desinfectar el agua. El tratamiento in situ de residuos de tipo doméstico se utiliza en aquellas localizaciones en las que no hay acceso a una planta municipal de tratamiento de agua, o a una instalación equivalente. Ejemplos de tales localizaciones son las embarcaciones, y las plataformas de perforación en mar abierto. Las células electrolíticas se utilizan en el tratamiento de aguas residuales y agua contaminada para producir desinfectante. Típicamente, una cantidad medida de un electrolito, generalmente sal por ejemplo en salmuera, se añade a un flujo de agua residual entrante. El flujo de agua residual se pasa a través de una pluralidad de electrodos planos, separados estrechamente, con actividad electro-catalítica. Cuando se hace pasar la corriente a través, se genera in situ cloro, oxígeno u otros productos químicos desinfectantes, para reducir la BOD (biological oxygen demand, demanda de oxígeno biológico), la COD (chemical oxygen demand, demanda de oxígeno químico) y el material en partículas suspendido en el agua.

El efluente que contiene agua del mar, aguas residuales descontaminadas, cloro, dióxido de carbono, hidrógeno, agua y sólidos suspendidos arrastrados, son retirados de la célula. La corriente de agua residual desinfectada se descarga desde la embarcación de tratamiento a un filtro, para la retirada de sólidos suspendidos residuales, fibrosos. Después el efluente es bombeado al agua exterior. Tal tratamiento es costoso, y requiere el uso de equipamiento voluminoso y pesado, que necesita espacio.

Se hace referencia, por ejemplo, a las siguientes patentes de Estados Unidos que revelan el tratamiento electrolíticos de agua contaminada.

La patente de EE.UU. número 4 783 246, de Langeland et al., revela un pequeño electrolizador de hipoclorito para el tratamiento in situ de aguas cloacales. El electrolizador es operativo con aguas cloacales para generar hipoclorito de sodio. El electrolizador comprende una carcasa de dos piezas, que puede abrirse para un fácil acceso para inspección y limpieza. Electrodos bipolares de tipo placa están empotrados en la carcasa. Se mezcla agua del mar con las aguas cloacales, y la mezcla es bombeada al electrolizador. Se genera hipoclorito de sodio a partir del agua del mar, que reduce la demanda de oxígeno biológico (BOD) de las aguas cloacales, y purifica las aguas cloacales. Después se permite a las aguas cloacales fluir al agua exterior.

La patente de EE.UU. número 5 364 509, de Dietrich, revela el tratamiento de aguas residuales, en particular aguas negras y grises, producidas en la maceración de residuos humanos, para proporcionar sólidos suspendidos totalmente reducidos. El agua residual incluye un medio líquido que comprende una sustancia que contiene sal, tal como salmuera o agua del mar. El agua del mar se trata de forma electrolítica. En el tratamiento, la célula electrolítica contiene un ánodo que tiene un revestimiento superficial que incluye dióxido de estaño. Durante la electrólisis la célula producirá hipoclorito, al mismo tiempo reduciendo también la BOD y la descarga de cloro residual.

La patente de EE.UU. 3 849 281, de Bennet et al., revela una célula electrolítica que comprende un alojamiento que tiene múltiples electrodos bipolares y una pluralidad de particiones aislantes, que dividen la célula electrolítica en una pluralidad de unidades celulares separadas, y permite el flujo a su través, mediante agujeros dispuestos en oposición, en las particiones. Los electrodos son de naturaleza compleja, en forma de U, y están unidos con su parte de pie solo a una pared del alojamiento.

El tratamiento conocido de aguas residuales incluye un sistema en el que las aguas residuales se reciben en un tanque compensador o de retención, y son distribuidas por flujo gravitatorio, o bombeadas, a un dispositivo de maceración. Antes de entrar en el dispositivo de maceración se añade agua salada, en un esquema de flujo controlado, a las aguas residuales en cantidades suficientes para asegurar un contenido de sal lo suficientemente elevado para ser utilizado como electrolito en una célula electrocatalítica.

Desde el dispositivo de maceración, las aguas residuales a tratar son dirigidas a una célula electro catalítica alargada, orientada verticalmente, que tiene una pluralidad de electrodos paralelos, estrechamente separados, dispuestos en paralelo al flujo de las aguas residuales a su través. Las aguas residuales se dirigen a través de la unidad electro-catalítica. Los electrodos finales de las placas de electrodos separadas, están conectados a una fuente de corriente continua, suficiente para generar in situ cloro, oxígeno y otros productos químicos de tratamiento.

Se requiere el control de la contaminación del agua, para cualquier tipo de embarcación que se mueva en el agua dentro de los límites territoriales de muchos países. Los estándares requeridos para la descarga del efluente en las aguas marítimas se va haciendo más y más rigurosos, en términos del contenido de sólidos suspendidos, nivel de BOD, COD, número de coliformes fecales y otras bacterias. Los sistemas de tratamiento de abordo disponibles hoy, son en general costosos, aparatosos y de mantenimiento complejo. El espacio para alojar el equipamiento de tratamiento es un aspecto a tener en cuenta, especialmente con las embarcaciones pequeñas. Además del tamaño, otro problema con las unidades existentes previamente, especialmente las células electrolíticas que utilizan agua del mar como su salmuera, es la acumulación de sólidos calcáreos y aglomerados de biomasa, que se desarrollan sobre las placas electrolíticas y taponan la célula. Se necesita mantenimiento para desmantelar la célula y las placas que estaban aseguradas con pernos en su posición, y para el lavado de depuración. Sigue existiendo el problema de desarrollar una unidad compacta, ligera, fácil de mantener, que puede utilizarse para nuevas embarcaciones o para actualizar embarcaciones existentes.

Resumen

La célula electrolítica de la presente invención genera desinfectante, preferentemente hipoclorito para la reducción, a estándares aceptables, de BOD, COD, sólidos suspendidos, número de coliformes fecales y otras bacterias, dentro de una unidad compacta que es considerablemente menor que las unidades conocidas previamente y, aún así, de eficiencia y producción equivalentes. Ventajosamente, la célula electrolítica es fácil de mantener debido a que sus placas electrolíticas se deslizan en ranuras dentro de las paredes del alojamiento interno, y pueden retirarse de forma sencilla y rápida. Otra ventaja de la presente célula electrolítica es una conexión de electrodo sencilla, "grabada", a una fuente de alimentación externa. La conexión grabada, a la vez simplifica y mejora la seguridad para los usuarios durante el montaje o el mantenimiento, abordo, de la célula electrolítica.

En un aspecto, la célula electrolítica comprende un alojamiento que tiene un orificio de entrada y un orificio de salida, para permitir el flujo de fluido a través del alojamiento. Hay dispuestos un ánodo y un cátodo dentro del alojamiento, el cátodo en disposición distal respecto al ánodo. Hay posicionadas una o más placas electrolíticas bipolares, entre el ánodo y el cátodo. Cada placa electrolítica tiene cuatro bordes, con tres de cuatro ajustados de forma segura dentro del alojamiento, para conformar un precinto con el alojamiento. El cuarto borde, en una posición de separación en relación al alojamiento, al objeto de formar un trayecto para el flujo serpenteante, de fluido, a su través. El fluido puede comprender aguas residuales u otras aguas contaminadas, junto con agua del mar como su salmuera. Hay una fuente de alimentación conectada al ánodo y al cátodo.

La célula electrolítica tiene un alojamiento con un orificio de entrada para el flujo entrante, y un orificio de salida para el efluente. Se permite que el fluido a tratar, fluye a través del alojamiento. Los seis lados del alojamiento están fabricados de una placa inferior, una placa superior, una primera tapa extrema, una segunda tapa extrema, una primera placa lateral y una segunda placa lateral. La primera placa lateral define al menos un orificio de entrada, y la segunda placa lateral define al menos un orificio de salida. Puede definirse aberturas adicionales adaptadas para recibir instrumentación de prueba y conexiones de tubos, sea mediante el primer o el segundo lado, o en ambos lados.

Los lados internos del alojamiento pueden comprender ranuras. En una realización, las ranuras están localizadas sobre la superficie interna de la placa superior, o alternativamente las ranuras pueden posicionarse sobre la superficie interna de la placa inferior, o sobre las superficies internas de tanto la placa superior como la placa inferior. El lado interno de la placa superior y el lado interno de la placa inferior definen, cada uno, dos conjuntos de ranuras para recibir las placas electrolíticas. El primer conjunto de ranuras se extiende desde la primera tapa extrema hasta un punto distal respecto de la segunda tapa extrema. El segundo conjunto de ranuras se extiende desde la segunda tapa extrema hasta un punto distal respecto de la primera tapa extrema. Las ranuras del primer conjunto están alternativamente alineadas con las ranuras del segundo conjunto. La primera tapa extrema define además ranuras para recibir una parte de las placas electrolíticas, y la pata del segundo extremo define ranuras para recibir placas electrolíticas alternas, de modo que tres bordes de cada placa electrolítica están ajustados por fricción dentro de las ranuras definidas mediante la placa superior, la placa inferior y una tapa extrema, para formar un precinto entre la placa y el alojamiento. El cuarto borde de cada placa electrolítica está en una posición de separación en relación con el alojamiento. De este modo se forma un trayecto serpenteante para el flujo del fluido, desde el orificio de entrada hasta el orificio de salida. Hay una fuente de alimentación conectada al ánodo y el cátodo.

Las placas electrolíticas son deslizables dentro de las ranuras, para su retirada del alojamiento. No se necesita tornillos, pernos o sujetadores similares para mantener las placas en su posición cuando el fluido fluye a través de la célula. Un problema con las células electrolíticas, especialmente las células que utilizan agua del mar como su salmuera, es la formación de sólidos calcáreos y aglomerados de biomasa, que se desarrollan en las placas electrolíticas y taponan la célula. El mantenimiento in situ requiere desmantelar la célula y las placas, y cepillarlas para limpiar y retirar lo acumulado. Puesto que las placas electrolíticas de esta invención no están atornilladas, sino que son deslizables dentro de las ranuras del alojamiento, se deslizan fuera del alojamiento para un mantenimiento sencillo.

Las placas electrolíticas están separadas espacialmente, para formar el trayecto de tratamiento. Cada placa electrolítica comprende un lado delantero y un lado trasero, de forma que el trayecto del fluido incluye el flujo del fluido sobre cada lado de la placa electrolítica. Preferentemente, el trayecto del flujo de fluido provoca que el fluido pase desde un lado de la placa, alrededor del borde separado respecto del alojamiento, y al otro lado de la placa.

De forma beneficiosa, el ánodo comprende una lengüeta terminal del ánodo, y el cátodo comprende una lengüeta terminal del cátodo, para la unión a la fuente de alimentación, las lengüetas terminales extendiéndose externas al alojamiento, la primera tapa extrema comprendiendo al menos dos muescas para recibir la lengüeta terminal del ánodo y la lengüeta terminal del cátodo. Preferentemente, el tamaño de la lengüeta terminal del ánodo es diferente al tamaño de la lengüeta terminal del cátodo, y las muescas están dimensionadas en correspondencia con el tamaño de las lengüetas. Se extienden cables positivo y negativo, entre la fuente de alimentación y el ánodo y el cátodo, respectivamente. Los cables están en contacto directo con las correspondientes lengüetas del ánodo y lengüeta del cátodo, sin el uso de conexiones intermediarias tales como pernos.

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En un aspecto, el tamaño de la célula electrolítica comprende una altura que está dentro de un rango de 10,2 cm (4 pulgadas) a 38,1 centímetros (15 pulgadas), y una anchura dentro de un rango de 10,2 cm (4 pulgadas) a 38,1 cm (15 pulgadas), y una longitud dentro de un rango de 25,4 cm (10 pulgadas) a 63,5 cm (25 pulgadas). En una realización alternativa, la altura está dentro de un rango de 15,2 cm (6 pulgadas) a 20,3 cm (8 pulgadas), la anchura está dentro de un rango de 15,2 cm (6 pulgadas) a 20,3 cm (8 pulgadas) y la longitud está dentro de un rango de 25,4 cm (10 pulgadas) a 35,6 cm (14 pulgadas) preferentemente, la altura es 17,8 cm (7 pulgadas), la anchura de 17,8 cm (7 pulgadas) y la altura es 30,5 cm (12 pulgadas).

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra una vista en perspectiva, en sección parcial, de la célula electrolítica.

La figura 2 ilustra el interior de la placa superior, describiendo las ranuras alternas.

La figura 3 ilustra la placa del ánodo, describiendo la lengüeta del ánodo, y la figura 4 ilustra la placa de cátodo, describiendo la lengüeta del cátodo.

La figura 5 ilustra la primera tapa extrema, describiendo las muescas.

La figura 6 ilustra la segunda tapa extrema.

La figura 7 ilustra el trayecto serpenteante del flujo de fluido.

La figura 8 ilustra una vista plana de una placa electrolítica.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

La presente invención se refiere a una célula electrolítica compacta, utilizada para el tratamiento in situ de aguas contaminadas. In situ se refiere a localizaciones tales como plataformas de perforación, grandes embarcaciones y barcos. Las aguas contaminadas pueden incluir aguas residuales tanto industriales como domésticas. Para el objeto de esta descripción, la célula electrolítica se referirá a aguas residuales domésticas que contiene sólidos suspendidos. El término "agua residual doméstica", por contraste al agua residual química industrial, se refiere a los típicos residuos de tipo doméstico, que comprenden residuos humanos conocidos como "aguas negras", así como residuos de la cocina y del lavado en el baño conocidos como "aguas grises".

Las aguas cloacales comprenden tanto aguas negras como aguas grises. Antes del tratamiento en la célula electrolítica, se hace pasar a las aguas residuales, usualmente desde un tanque de retención, a una unidad de maceración para reducir el tamaño de partícula, de los sólidos incluidos con los residuos. Después, las aguas residuales son mezcladas con una sustancia que contenga sal, tal como agua de mar, en la unidad de maceración, formando una mezcla de reacción.

La mezcla de reacción se introduce en la célula electrolítica.

En referencia la figura 1, la célula electrolítica 10 de esta invención comprende un alojamiento 20, electrodos de ánodo 46 y de cátodo 42 dentro del alojamiento 20, y una o más placas electrolíticas 40. La electrólisis, de la salmuera que fluye pasadas las placas electrolíticas 40, genera especies oxigenadas e hipoclorito de sodio en la mezcla de reacción, para la reducción de BOD y COD. El hipoclorito de sodio impide la proliferación de algas, cieno y bacterias. La célula electrolítica puede utilizarse en el punto de uso del agua, y elimina la necesidad de almacenamiento de hipoclorito de sodio en tal punto de uso. Se reduce el crecimiento bacteriano y marino.

La célula electrolítica 10 comprende un alojamiento 20 que tiene un orificio de entrada 52 para el flujo de fluido entrante. El fluido puede comprender aguas residuales u otro agua contaminada, y sólidos almacenados junto con agua marina como salmuera. El alojamiento 20 comprende seis lados. Se utiliza pernos 33 para sujetar entre sí los seis lados, al objeto de formar el alojamiento 20. Los seis lados del alojamiento comprenden una placa inferior 22, una placa superior 24, una primera tapa extrema 30, una segunda tapa externa 32, una primera placa lateral 26 y una segunda placa lateral 28. La primera placa lateral 26 define al menos un orificio de entrada 52, y una o más aberturas adicionales 55 adaptadas para recibir instrumentación de prueba y conexiones de tubos para enjuagar y limpiar la célula. La segunda placa lateral define al menos un orificio de salida 54, así como aberturas adicionales 55. Se utiliza tapones 56 para las aberturas 55 que no están en uso. El orificio de salida 54 permite que el fluido que fluye a través del alojamiento, salga como efluente para su posterior tratamiento o descarga.

El ánodo 46 y el cátodo 42 están posicionados dentro del alojamiento 20, con el cátodo 42 en disposición distal respecto del ánodo 46. Preferentemente, hay dispuestas una o más placas electrolíticas bipolares 40, entre el ánodo 46 y el cátodo 46. Las placas electrolíticas 40 están alineadas en paralelo y separadas espacialmente entre sí, para permitir el flujo de fluido entre las placas 40, como se ve en la figura 7. En un aspecto, el ánodo es un ánodo revestido. El revestimiento puede comprender un óxido de estaño y un metal precioso sobre un sustrato revestido electro -conductor, como se revela en el documento 5 364 509, de Dietrich. El sustrato revestido electro-conductor puede comprender un metal del grupo del platino. Alternativamente, el revestimiento puede comprender solo óxido de estaño y un metal precioso. Cada placa electrolítica 40 tiene cuatro bordes 40a, 40b, 40c, 40d, con tres de los cuatro bordes ajustados de forma segura dentro del alojamiento, para formar una junta hermética con el alojamiento 20. El cuarto borde de la placa 40 está en una posición de separación, en relación con el alojamiento, para formar un trayecto para el flujo serpenteante de fluido a su través, como se ve en la figura 7.

En referencia a las figuras 1, 2 y 8, las paredes internas del alojamiento 20 pueden comprender ranuras 23, 25. Los bordes 40a, 40b, 40c de las placas electrolíticas 40 se deslizan en las ranuras 23, 25 sobre tres paredes internas del alojamiento. En una realización, las ranuras 23, 25 están sobre la pared interna 27 de la placa superior 24, así como sobre las paredes internas de ambas tapas extremas 30, 32. Alternativamente, las ranuras 23, 25 están posicionadas en la placa inferior 22 y en ambas tapas extremas 30, 32. En una realización preferida ilustrada en la figura 2, la pared interna 27 de la placa superior 24, y la pared interna 21 de la placa inferior 22 definen, cada una, dos conjuntos de ranuras 23, 25 para recibir las placas electrolíticas 40. El primer conjunto de ranuras 23 se extiende desde la primera tapa extrema 30 hasta un punto distal respecto de la segunda tapa externa 32. El segundo conjunto de ranuras 25 se extiende desde la segunda tapa extrema 32 hasta un punto distal respecto de la primera tapa extrema 30. Las ranuras 23 del primer conjunto están alineadas alternativamente con las ranuras del segundo conjunto 25. La pared interna de la primera tapa extrema 30 define también ranuras 35 para recibir una parte de las placas electrolíticas 40, y la pared interna de la segunda tapa extrema 32 define ranuras para recibir placas electrolíticas alternas 40, de forma que tres bordes 40a, 40b, 40c de cada placa electrolítica, están ajustados por fricción dentro de las ranuras definidas por la placa superior 24, la placa inferior 22 y una tapa extrema 32, para formar una junta hermética entre la placa y el alojamiento. Puede utilizarse juntas 36 para las placas 30, 32 y alrededor del alojamiento 20, para asegurar la junta hermética. El cuarto borde 40d de cada placa electrolítica, está en una posición de separación en relación con el alojamiento 20.

De este modo se forma un trayecto 27, como se muestra en la figura 7, para el flujo serpenteante de fluido, desde el orificio de entrada 52 al orificio de salida 54. Cada placa electrolítica comprende un lado delantero 40x y el lado posterior 40y, de forma que el trayecto 27 de fluido, incluye el flujo de fluido sobre cada lado 40x, 40y de la placa electrolítica 40. Preferentemente, el trayecto 27 del flujo de fluido provoca que el fluido pase desde un lado de la placa 40x, alrededor del borde 40d separado respecto del alojamiento 20, y el otro lado de la placa 40y. Excepto para el pequeño área de la placa 40 que está dentro de las ranuras (las ranuras tienen aproximadamente 0,32 cm (1/8 de pulgada) de profundidad), al menos el 95% del área superficial de cada placa electrolítica 40 está expuesta al sustrato electrolítico y, por lo tanto, disponible para el proceso electrolítico que produce el hipoclorito. Esto permite una utilización sustancialmente total del electrodo 40. En una realización, el espacio entre las placas electrolíticas 40 está dentro de un rango entre 0,16 cm (1/16 pulgadas) y 0,79 cm (5/16 pulgadas), preferentemente 0,64 cm (1/4 pulgadas). El incremento de espacio permite una menor caída de presión, y un paso más fácil del fluido a través del trayecto de la célula. El tamaño de la célula 10 permanece compacto y pequeño, sin una pérdida de eficiencia y de capacidad para producir hipoclorito, debido a que se utiliza ambos lados de la placa electrolítica.

Las placas electrolíticas 40 son deslizables dentro de las ranuras 23, 25, para facilitar la retirada desde el alojamiento 20. No se necesita tornillos, pernos ni sujetadores similares para sujetar las placas 40 en su posición, cuando el fluido fluye a través de la célula 10. Un problema con las células electrolíticas, especialmente con las células que utilizan agua del mar como salmuera, es la formación de sólidos calcáreos y aglomeraciones de biomasa, que se desarrollan en las placas electrolíticas y taponan la célula. El mantenimiento requería desmantelar la célula y retirar las placas 40 respecto de la célula 10, para la limpieza por fregado. Puesto que las placas electrolíticas 40 de esta invención 10 no están sujetas con pernos en su posición, se desmontan fácilmente mediante deslizarlas fuera de las ranuras 23, 25, una vez que se ha retirado los pernos de una placa extrema. La fabricación y mantenimiento de la célula 10 es más sencillo y menos costoso.

Las figuras 3 y 4 ilustran otra ventaja de la presente invención.

La figura 3 describe un ánodo 46 que comprende una lengüeta terminal 48 del ánodo, y la figura 4 describe un cátodo 42 que tiene una lengüeta terminal 44 del cátodo. La lengüeta terminal 48 del ánodo y la lengüeta terminal 44 del cátodo se utilizan para acoplamiento, del ánodo 46 y del cátodo 42, a una fuente de alimentación externa a la célula electrolítica 10. Las lengüetas terminales 44, 48 se extienden externamente desde el alojamiento 20. La primera tapa extrema 30 comprende al menos dos muescas 31, para recibir la lengüeta terminal 48 del ánodo y la lengüeta terminal 44 del cátodo. Ventajosamente, el tamaño de la lengüeta terminal 48 del ánodo es diferente respecto del tamaño de la lengüeta terminal 44 del cátodo, y las muescas 31 están correspondientemente dimensionadas al tamaño de las lengüetas, por simplicidad y seguridad durante el montaje de la célula 10. Preferentemente, cada muestra está también grabada con signos + y -, 45, como precaución adicional en el montaje de la célula 10. Hay una fuente de alimentación externa conectada al ánodo 46 y al cátodo 47, por medio de las lengüetas 48, 44.

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Se extiende cables positivo y negativo, desde la fuente de alimentación al ánodo 46 y al cátodo 42, respectivamente. Los cables están en contacto directo con las correspondientes lengüeta 48 del ánodo y lengüeta 44 del cátodo, sin el uso de conexiones intermedias tales como tachones. Tornillos o pernos conectan los cables a las lengüetas 48, 44. Puede utilizarse una caja eléctrica 34 para alojar la conexión de la fuente de alimentación a las lengüetas del ánodo y el cátodo 48, 44.

Otro aspecto importante de la invención es su tamaño. La célula electrolítica 10 es compacta, pero mantiene una eficiencia equivalente a células mayores y más aparatosas. El tamaño de la célula electrolítica 10 comprende una altura que está en el rango entre 10,2 cm (4 pulgadas) y 38,1 cm (15 pulgadas), una anchura en un rango de 10,2 cm (4 pulgadas) a 38,1 cm (15 pulgadas), y una longitud dentro de un rango de 25,4 cm (10 pulgadas) a 63,5 cm (25 pulgadas). En una realización alternativa, la altura está dentro de un rango de 15,2 cm (6 pulgadas) a 20,3 cm (8 pulgadas), la anchura está dentro de un rango de 15,2 cm (6 pulgadas) a 20,3 cm (8 pulgadas) y la longitud está dentro de un rango de 25,4 cm (10 pulgadas) a 35,6 cm (14 pulgadas) preferentemente, la altura es 17,8 cm (7 pulgadas), la anchura de 17,8 cm (7 pulgadas) y la altura es 30,5 cm (12 pulgadas). El tamaño de la célula depende de la cantidad de agua contaminada a desinfectar. Las células 10 que están dentro de un rango de tamaño mayor, se utilizan para embarcaciones mayores o bien donde se produce más aguas residuales. La producción de la célula, se incrementa en las células mediante añadir placas electrolíticas 40 adicionales, incrementándose de ese modo la capacidad de la célula para producir desinfectante, por ejemplo hipoclorito de sodio. Los siguientes ejemplos de prueba, comparan una célula mayor, patentada previamente, con la célula compacta de esta invención.

Ejemplo 1 (no de la invención)

La célula utilizada como prueba de control fue la célula de tecnología existente, representada y descrita en referencia a las figuras 2 y 3, en la patente de EE.UU. 5 364 509. El tamaño de la célula del ejemplo 1 es de 21,6 cm (8,5 pulgadas) de longitud por 6,35 cm (2,5 pulgadas) de anchura (o profundidad), y 121,9 cm (48 pulgadas) de altura. El revestimiento del ánodo es el que se describe en esta patente. Se hizo funcionar la célula en la posición vertical, entre 11,3 y 11,8 amperios, y con una concentración salada del efluente, de aproximadamente 12 gramos de NaCl por litro. El flujo total a la célula fue de un galón por minuto, dividido igualmente entre agua marina sintética (29 gramos por litro de salmuera (NaCl), 1200 ppm de magnesio, y 400 ppm de calcio) y agua de servicio estándar, potable.

La duración en funcionamiento fue de 9, horas con una tensión global de 82 voltios. En estas condiciones, el efluente de la célula contenía 235 a 250 ppm de cloro disponible, medido por análisis volumétrico colorimétrico con tiosulfato de sodio. La eficiencia resultante de cloro en la célula fue del 43%.

Ejemplo 2

La célula para la prueba está representada y descrita en esta patente mediante las figuras 1-8. El tamaño de la célula del ejemplo 2 es de 24,1 cm (95 pulgadas) de longitud, por 14,0 cm (5,5 pulgadas) de anchura (o profundidad), y 14,0 cm (cinco con cinco pulgadas) de altura. La célula de prueba consistió en un ánodo terminal, un cátodo terminal, y once placas bipolares recubiertas con óxido del metal precioso (igual que el revestimiento de ánodo utilizado en el ejemplo 1), para servir como la parte de ánodo del electrodo. Se hizo funcionar la célula a 10 amperios, y con una concentración salina efluente de aproximadamente 13 gramos de NaCl por litro. El flujo total de la célula fue de 1,1 galones por minuto, divididos desigualmente entre agua marina sintética (29 g por litro de salmuera (NaCl), 1200 ppm de magnesio y 400 ppm de calcio), y agua de servicio estándar, potable. La duración de la operación fue de 8 horas, con una tensión global de 48 voltios. En estas condiciones, el efluente de la célula contenía aproximadamente 297 partes por millón de cloro disponible, mediante volumetría colorimétrica con tiosulfato de sodio. La eficiencia resultante de cloro en la célula fue del 46%.

La célula electrolítica de esta invención, tal como se utiliza para el ejemplo de prueba 2, es menor y de diseño más sencillo pero consigue una eficiencia equivalente, y consigue la producción de hipoclorito como en las células electrolíticas anteriores, como se describe en el ejemplo 1.

No se pierde la eficiencia encogiendo o miniaturizando la célula.

La descripción anterior es ilustrativa y explicativa de realizaciones preferidas de la invención, y para aquellas personas cualificadas en el arte serán evidentes variaciones en el método, los sistemas y otros detalles.

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Referencias citadas en la descripción

La lista de referencias citadas por el solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del documento de Patente Europea. Incluso aunque se ha tomado especial cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u omisiones, y la EPO rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet\hskip0,5cm US 4 783 246 A [0005]

\bullet\hskip0,5cm US 5 364 509 A [0006] [0032]

\bullet\hskip0,5cm US 3 849 281 A [0007].

Claims

1. Una célula electrolítica que comprende:

-: un alojamiento que tiene un orificio de entrada y un orificio de salida, para permitir el flujo de fluido a través del alojamiento,

-: un ánodo posicionado dentro del alojamiento,

-: un cátodo posicionado dentro del alojamiento, el cátodo siendo distal respecto al ánodo,

-: una o más placas electrolíticas bipolares, posicionadas entre el ánodo y el cátodo,

-: y una fuente de alimentación conectada al ánodo y al cátodo,

: caracterizada porque

-: cada placa electrolítica comprende cuatro bordes, de los que tres están ajustados firmemente dentro del alojamiento, para formar una junta hermética dentro del alojamiento,

-: el cuarto borde está en una posición de separación en relación con el alojamiento, para formar un trayecto para el flujo serpenteante de fluido a su través, y

-: las placas electrolíticas están separadas espacialmente entre sí, para formar el trayecto del flujo, donde el trayecto del flujo de fluido provoca que el fluido pase desde un lado de la placa, alrededor del borde separado del alojamiento, y al otro lado de la placa.

2. La célula electrolítica de la reivindicación 1, en la que las placas electrolíticas están ajustadas, dentro del alojamiento, a medios de ranuras en los que son deslizables para su retirada del alojamiento.

3. La célula electrolítica de la reivindicación 1 o la 2, en la que el alojamiento comprende una placa inferior, una placa superior, una primera tapa extrema, una segunda tapa extrema, una primera placa lateral y una segunda placa lateral, la primera placa lateral definiendo un orificio de entrada, y la segunda placa lateral definiendo un orificio de salida; y donde la placa superior y la placa inferior definen, cada una, dos conjuntos de ranuras para recibir las placas electrolíticas, mediante lo que el primer conjunto de ranuras se extiende desde la primera tapa extrema hasta un punto distal respecto de la segunda tapa extrema, el segundo conjunto de ranuras se extiende desde la segunda tapa extrema hasta un punto distal respecto de la primera tapa extrema, las ranuras del primer conjunto se alinean alternativamente con las ranuras del segundo conjunto, las placas electrolíticas ajustan por fricción dentro de ranuras en la placa superior y la placa inferior, de modo que un borde de cada placa electrolítica está en una posición de separación respecto del alojamiento, al objeto de formar un trayecto para el flujo serpenteante de fluido, desde el orificio de entrada al orificio de salida.

4. La célula electrolítica de la reivindicación 1 o la 2, en la que el alojamiento comprende una placa inferior, una placa superior, una primera tapa extrema, una segunda tapa extrema, una primera placa lateral y una segunda placa lateral, la primera placa lateral definiendo un orificio de entrada y la segunda placa lateral definiendo un orificio de salida.

5. La célula electrolítica de la reivindicación 4, en la que bien la placa superior o la placa inferior, definen dos conjuntos de ranuras para recibir las placas electrolíticas, el primer conjunto de ranuras extendiéndose desde la primera tapa extrema hasta un punto distal respecto de la segunda tapa extrema, el segundo conjunto de ranuras extendiéndose desde la segunda tapa extrema hasta un punto distal respecto de la primera tapa extrema, las ranuras del primer conjunto alineadas alternativamente con las ranuras del segundo conjunto, las placas electrolíticas acopladas por fricción dentro de ranuras en la placa inferior, y cada placa electrolítica en una posición de separación respecto del alojamiento, de modo que se forma un trayecto para el flujo serpenteante de fluido desde el orificio de entrada al orificio de
salida.

6. La célula electrolítica de las reivindicaciones 2, 3 y 5, en la que la primera tapa extrema define ranuras para recibir placas electrolíticas, y la segunda tapa extrema define ranuras para recibir placas electrolíticas alternas, de modo que cada placa electrolítica está ajustada por fricción dentro de las ranuras definidas bien por la placa superior, la placa inferior, o tanto la placa superior como la inferior, junto con una tapa extrema, para formar una junta hermética.

7. La célula electrolítica de las reivindicaciones 2, 3 y 5, en la que las placas electrolíticas están ajustadas por fricción, de forma deslizante, dentro las ranuras para su retirada respecto del alojamiento.

8. La célula electrolítica de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el ánodo comprende una lengüeta terminal del ánodo y el cátodo comprende una lengüeta terminal del cátodo, para el acoplamiento a la fuente de alimentación, las lengüetas terminales extendiéndose externas al alojamiento, la primera tapa extrema comprendiendo al menos dos muescas para recibir la lengüeta terminal del ánodo y la lengüeta terminal del cátodo, las lengüetas terminales extendiéndose externas al alojamiento a través de las muescas.

9. La célula electrolítica de la reivindicación 8, en la que el tamaño de la lengüeta terminal del ánodo es diferente respecto del tamaño de la lengüeta terminal del cátodo, y las muescas están dimensionadas en correspondencia con el tamaño de la respectiva lengüeta.

10. La célula electrolítica de la reivindicación 8, que comprende además cables positivos y negativos, entre la fuente de alimentación y el ánodo y el cátodo, los cables en contacto directo con las correspondientes lengüeta del ánodo y lengüeta del cátodo, sin la adición de conexiones intermedias.

11. La célula electrolítica de las reivindicaciones 1 a 3, en la que cada placa electrolítica comprende un lado delantero y un lado trasero, de modo que el trayecto de fluido incluye el flujo de fluido sobre cada lado de la placa electrolítica.

12. La célula electrolítica de las reivindicaciones 1 a 3, en la que al menos el 95% del área superficial de cada placa electrolítica, está en contacto con el fluido.

13. La célula electrolítica de la reivindicación 1 a 3, en la que la altura está dentro de un rango entre 10,2 cm (4 pulgadas) y 38,1 cm (15 pulgadas), la anchura está dentro de un rango entre 10,2 cm (4 pulgadas) y 38,1 cm (15 pulgadas), y la longitud está dentro de un rango entre 25,4 cm (10 pulgadas) y 63,5 cm (25 pulgadas).

14. La célula electrolítica de la reivindicación 13, en la que la altura está dentro de un rango entre 15,2 cm (6 pulgadas) y 20,3 cm (8 pulgadas), la anchura está dentro de un rango entre 15,2 cm (6 pulgadas) y 20,3 cm (8 pulgadas), y la longitud está dentro de un rango entre 25,4 cm (10 pulgadas) y 35,6 cm (14 pulgadas).

15. La célula electrolítica de la reivindicación 11, en la que cada placa lateral define dos o más aberturas en el alojamiento, las aberturas adaptadas para recibir instrumentación de prueba y conexiones de tubos.