ES2289846A1 - Procedimiento para producir hidroxilos de oxigeno por hidrolisis del agua para la desinfeccion y neutralizacion por oxidacion de los contaminantes y/o materia organica. - Google Patents
Procedimiento para producir hidroxilos de oxigeno por hidrolisis del agua para la desinfeccion y neutralizacion por oxidacion de los contaminantes y/o materia organica. Download PDFInfo
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Abstract
La presente invención proporciona un procedimiento y un aparato para la producción de radicales hidroxilos de oxígeno por hidrólisis del agua capaz de desinfectar y neutralizar por oxidación los contaminantes y/o materia orgánica presente en el agua a tratar debido a su alto poder oxidante de los radicales hidroxilos de oxígeno producidos. Los mismos se generan a partir de una hidrólisis de la molécula de agua producida por un aparato y una cámara de electrodos instalada en el flujo del agua. El procedimiento contiene una unidad de control programable encargada de enviar el voltaje necesario a los electrodos y una o varias cámaras conteniendo los electrodos encargados de producir los radicales hidroxilos de oxígeno a partir de la hidrólisis del agua. Las aplicaciones se encuentran dentro del área del tratamiento del agua, en general donde se necesita una desinfección de la misma, por ejemplo en piscinas, spas, agua potable, de red, de pozo, residuales, industriales, torres de refrigeración,etc.
Description
Procedimiento y aparato para producir radicales
hidroxilos de oxígeno por hidrólisis del agua para la desinfección y
neutralización por oxidación de los contaminantes y/o materia
orgánica.
La invención se encuadra en el sector técnico de
procesos del tratamiento del agua para la desinfección de la misma,
más concretamente en lo relativo a la "oxidación" de
contaminantes (virus, bacterias, algas, materia orgánica, etc...)
presentes en el flujo del agua a tratar.
Actualmente, dentro del tratamiento de aguas en
general, la eliminación de los contaminantes mencionados
anteriormente esta requiriendo una relevancia especial debido a la
resistencia de algunos de los mismos al tratamiento tradicional con
cloro, bromo, Peróxido de Hidrógeno, etc. Como es el caso de
bacterias por ejemplo la "Legionella" entre otras. Estos
niveles de contaminantes como su procedimiento para dicho control
son regulados tanto por directivas de la Comunidad Europea como
también por cada comunidad autónoma dentro de España. La tendencia
mundial es la de buscar alternativas a los sistemas y/o productos
químicos actuales para el tratamiento del agua, en especial
procedimientos lo más "ecológicos" posibles es decir limitando
o sustituyendo los productos químicos que no sean respetuosos con
el medio ambiente. Debido a que la conductividad del agua varía
considerablemente actualmente la técnica presenta limitaciones para
su desarrollo y funcionamiento correcto en cualquier tipo de agua.
Disponemos de alguna información de estudios e intentos de buscar
nuevas alternativas para la producción de hidrólisis pero no
conocemos ninguna tecnología y su procedimiento igual como el que se
presenta en esta invención y que resuelva dicha limitación
técnica.
La presente invención se relaciona con un
procedimiento para la producción de Hidróxilos de Oxígeno por
Hidrólisis del agua capaz de desinfectar y neutralizar por
"oxidación" los contaminantes y/o materia orgánica presente en
el agua a tratar, debido a su alto poder oxidante de los hidróxilos
de oxígeno producidos independientemente de la conductividad del
agua.
Es totalmente conocido y aplicado dentro de la
química del agua que el proceso para la destrucción de los
contaminantes en general por medio de la "oxidación" de los
mismos, es el proceso químico que se utiliza actualmente a través
de productos químicos (cloro, Bromo, etc...) o por procedimientos
electrónicos por ejemplo sistemas de electrolisis salina o por
generadores de ozono.
En el caso específico de un sistema o
procedimiento de oxidación electrónica, el mismo presenta un
problema técnico ya que para la producción de hidróxilos de oxígeno
por Hidrólisis del agua capaces de oxidar los contaminantes, dicha
producción es "DIRECTAMENTE PROPORCIONAL" a la conductividad
del agua y que la misma conductividad, condiciona la efectividad y
la cantidad de producción de hidroxilos de oxígeno que
consecuentemente marcaran la eficacia del procedimiento.
Debido a que la conductividad del agua varia
totalmente dependiendo del origen de la misma, los valores pueden
ser muy dispares como un agua de origen fluvial
(50-80 ppm) de sólidos totales disueltos, como un
agua desalinizada de red (8.000 ppm) esta variación tan grande hace
que si se utiliza una hidrólisis del agua inyectando un voltaje de
corriente continua fijo a los electrodos (técnica básica de
cualquier electrólisis), el amperaje generado en los mismos será
directamente proporcional a la conductividad del agua tratada. Es
decir que si realizamos una hidrólisis con aguas poco conductivas
el procedimiento no será muy efectivo ya que el amperaje generado
en los electrodos no será suficiente para generar una producción de
hidroxilos suficiente capaz de oxidar adecuadamente los
contaminantes (virus, bacterias, algas, etc...). En el caso de
realizar una hidrólisis con aguas muy conductivas de la misma forma
descrita anteriormente también tendremos problemas a la hora de
generar los hidroxilos de oxigeno, en este caso el problema será en
la unidad de control electrónico que inyecta el voltaje continuo a
los electrodos ya que debido a la alta conductividad del agua
podría dañar la electrónica de la unidad de control encargada de
inyectar el voltaje a los electrodos y a los propios electrodos.
Para resolver dicha limitación técnica que
presenta la hidrólisis del agua, la presente invención se refiere a
un nuevo proceso por el cual se centra su solución variando el
voltaje a los electrodos automáticamente mediante una unidad de
control electrónica que mida la conductividad del agua
constantemente e inyectando el voltaje eléctrico necesario para
obtener entre los electrodos el amperaje que hayamos programado en
la unidad de control, ya que el mismo nos determina la cantidad de
hidroxilos de oxígeno que generamos. De esta manera la
eficacia-referida a la cantidad de hidroxilos
generados será garantizada ya que la conductividad del agua no
condicionará la producción de los hidroxilos de oxígeno para oxidar
los contaminantes, de esta manera podremos obtener una oxidación
eficiente sin importar dicha conductividad del agua. Aplicando este
procedimiento la invención aporta esta ventaja técnica con relación
al estado de la técnica anterior solucionando la limitación actual
de la eficacia de la hidrólisis del agua con sistemas o aparatos de
hidrólisis electrónica.
La hidrólisis del agua es el proceso por el cual
la molécula de agua se disocia en diversas especies debido a la
aplicación de corriente eléctrica sobre ella. La reacción principal
del proceso de hidrólisis es la siguiente:
La disociación de la molécula de agua implica un
potencial de oxidación reducción estándar (E^{0}) de 1.8 V. En el
caso del agua pura, la disociación que se produce es muy débil, por
eso es necesario que haya un cierto nivel de sólidos disueltos y
moléculas conductivas (que corresponden a los parámetros TDS y
conductividad, respectivamente, en los análisis habituales de agua)
para que este proceso actúe de forma eficaz como desinfectante.
Así pues, se crea una combinación de los más
poderosos oxidantes existentes para la desinfección del agua,
evitando el uso de productos químicos. En el caso concreto de los
radicales hidroxilos de oxígeno generados a partir de la hidrólisis
del agua (potencial de oxidación-reducción de 2,05,
únicamente superado por el flúor, pero que por su elevada toxicidad
no se puede utilizar como desinfectante).
En la tabla 1 aparecen los valores más
destacados de potencial REDOX:
La estructura del agua: El agua es un
compuesto extremadamente estable. No se descompone ni ioniza
fácilmente. El agua (H_{2}O) está compuesta de 2 partes de
hidrógeno y 1 parte de oxígeno. (Se representa en la figura 2)
Hidrógeno: Cuando el hidrógeno existe en
una forma estable o equilibrada, se unen entre si dos átomos. Esto
es gas de hidrógeno elemental, que se indica simbólicamente como
H_{2}. Los dos átomos de hidrógeno en el gas de hidrógeno
comparten dos electrones. (Se representa en la figura 3)
Oxígeno: Cuando el oxígeno está en su
forma equilibrada es O_{2}, o gas de oxígeno elemental con 8
protones, 8 neutrones y 8 electrones. Cada átomo de oxígeno
comparte en este caso 4 electrones con otro átomo. (Se representa
en la figura 4)
Molécula de agua: En una molécula de
agua, compuesta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno,
los átomos de hidrógeno y oxígeno se combinan y comparten
electrones. (Se representa en la figura 5)
Ordenación de posiciones de equilibrio de las
cargas positivas y negativas en una molécula de agua.
Ionización: Cuando se aplica electricidad
al agua, tiene lugar la electrólisis y la ionización. Uno de los
iones de hidrógeno se separa de la molécula de agua y el átomo de
hidrógeno queda entonces con un solo protón y sin ningún electrón.
Al perder un electrón negativo, se convierte en un ión cargado
positivamente.
Ionización del agua: Cuando se separa el
ión de hidrógeno, el segundo átomo de hidrógeno y el átomo de
oxígeno siguen juntos, compartiendo 10 electrones. Esto da como
resultado un elemento negativo extra, ya que en la combinación el
número de electrones supera en 1 al de protones. Ahora es un único
hidróxido cargado negativamente, o un ión de hidroxilo. (Se
representa en la figura 6)
Iones: Al átomo que ha adquirido una
carga eléctrica se le denomina ión. Los átomos ionizados pueden
estar cargados negativa o positivamente. Un átomo ionizado puede
tener una o más cargas eléctricas positivas o negativas. Esto
sucede cuando un átomo gana o pierde uno o más electrones,
cambiando así el equilibrio eléctrico entre protones y
electrones.
Aniones: Los átomos negativos ionizados
son aniones, y el número de electrones es superior en 1 o más al de
protones.
Cationes: Los átomos positivos ionizados
son cationes, y el número de protones es superior en 1 o más al de
electrones.
Conductividad: Para tener una idea de la
cantidad de iones disueltos en el agua se utiliza el parámetro
"conductividad".
Por ejemplo, un ión de sodio está cargado
positivamente y un ión de cloro está cargado negativamente. Cuando
se combinan, se convierten en sal común, con una carga eléctrica
neutra (sin carga). Cuando se disuelve la sal en agua destilada el
sodio se convierte en un ión positivo y el cloro en un ión
negativo, y el agua se vuelve conductivo. El símbolo del cloro
atómico es Cl, y el símbolo de un ión de cloro es Cl^{-}.
Figura 1: Representa la hidrólisis del agua,
proceso por el cual la molécula de agua se disocia en diversas
especies debido a la aplicación de corriente eléctrica a través del
par de electrodos (6) sobre ella. La reacción principal del proceso
de hidrólisis se representa en la figura 1.
Figura 2: La estructura del agua: El agua es un
compuesto extremadamente estable. No se descompone ni ioniza
fácilmente. El agua (H_{2}O) está compuesta de 2 partes de
hidrógeno y 1 parte de oxígeno. Se representa en la figura 2.
Figura 3: Hidrógeno: Cuando el hidrógeno
existe en una forma estable o equilibrada, se unen entre si dos
átomos. Esto es gas de hidrógeno elemental, que se indica
simbólicamente como H_{2}. Los dos átomos de hidrógeno en el gas
de hidrógeno comparten dos electrones. Se representa en la figura
3.
Figura 4: Oxígeno: Cuando el oxígeno está
en su forma equilibrada es O_{2}, o gas de oxígeno elemental con
8 protones, 8 neutrones y 8 electrones. Cada átomo de oxígeno
comparte en este caso 4 electrones con otro átomo. Se representa en
la figura 4.
Figura 5: Molécula de agua: En una
molécula de agua, compuesta de dos átomos de hidrógeno y un átomo
de oxígeno, los átomos de hidrógeno y oxígeno se combinan y
comparten electrones. Se representa en la figura 5.
Figura 6: Ionización del agua: Cuando se
separa el ión de hidrógeno, el segundo átomo de hidrógeno y el
átomo de oxígeno siguen juntos, compartiendo 10 electrones. Esto da
como resultado un elemento negativo extra, ya que en la combinación
el número de electrones supera en 1 al de protones. Ahora es un
único hidróxido cargado negativamente, o un ión de hidroxilo. Se
representa en la figura 6.
Figura 7: Unidad de control: Este figura
representa una caja estanca (7) donde contiene internamente una
placa electrónica que transforma la corriente eléctrica estándar
(220 V o 110 V, 50 o 60 Hz.) en corriente continua de bajo voltaje
y amperaje que se conectará a las terminales eléctricas de los
electrodos ubicados dentro de la cámara de electrodos (6).
Comprende de teclas de programación (1) para ajustar el tiempo y
modalidades de funcionamiento.
Hay que destacar que dicha unidad de control
debe funcionar como se describe en esta patente de invención, es
decir que el voltaje que se envíe a los electrodos (6), debe
ajustarse constantemente de acuerdo a la conductividad del agua
para que se genere entre los electrodos la corriente o amperaje
deseado, para producir la cantidad de hidroxilos de oxígeno
suficientes, independientemente de la conductividad del agua para
oxidar los contaminantes.
Figura 8: Cámara de electrodos (vista
frente): La cámara (8) de electrodos (6) podrá ser transparente
para la visualización de los mismos. El dibujo muestra la cámara
(8) vista de frente.
Figura 9: Cámara de electrodos (vista lateral
y conexiones eléctricas): La cámara de electrodos (vista
lateral) muestra los componentes: cámara (8), pares de electrodos
(6), conexiones de los cables (7) provenientes de la unidad de
control (2), orificio de entrada de agua (9) y orificio de salida de
agua (10).
La presente invención se puede realizar
realizando las siguientes partes del aparato:
1) Unidad de control electrónica: se deberá
diseñar una placa electrónica dentro de una unidad de control que
transforme la corriente eléctrica estándar (220 V, 50 Hz) en
corriente continua de bajo voltaje y amperaje que se conectará a
las terminales eléctricas de los electrodos ubicados dentro de la
cámara de electrodos (Figura 7).
Hay que destacar que dicha unidad de control
debe funcionar como se describe en esta patente de invención, es
decir que el voltaje que se envíe a los electrodos, debe ajustarse
constantemente y de forma automática de acuerdo a la conductividad
del agua para que se genere entre los electrodos la corriente o
amperaje deseado, para producir la cantidad de hidroxilos de
oxígeno suficientes, independientemente de la conductividad del
agua para oxidar los contaminantes (Figura 7).
2) Cámara de electrodos: Se deberá realizar una
o varias cámaras de acuerdo a la aplicación y tipo de agua a
desinfectar cono se detalla en la figura 8 y 9 por la cual fluya el
agua a tratar con un orificio de entrada y uno de salida. La misma
contendrá pares de electrodos de titanio instalados paralelamente y
a una distancia de separación de un mínimo de 0,5 mm. (dependiendo
de la conductividad del agua) Cada electrodo dispondrá de una
conexión eléctrica para la conexión del cable de la unidad de
control que enviará la corriente continua adecuada para la
realización de la hidrólisis del agua. La corriente eléctrica de ser
enviada a los electrodos de titanio (bañados de metales nobles) que
funcionaran como cátodo-ánodo para producir la hidrólisis del agua,
utilizando la propia agua como materia prima para su purificación
(Ver figura 9) conexión eléctrica (7). A través de su propia
molécula se generan multitud de iones como radicales hidroxilos de
oxígeno (OH^{-}), oxígeno monoatómico (O_{I}), etc... Así pues,
se crea una combinación de los más poderosos oxidantes existentes
para la desinfección del agua, evitando el uso de productos
químicos. En el caso concreto de los radicales hidroxilos
(potencial de oxidación-reducción de 2,05,
únicamente superado por el Flúor). Por consiguiente este proceso
que se presenta es fácil de realizar por su simplicidad (Ver
dibujos 7, 8 y 9) ya que se necesita una unidad de control
electrónica y una o varias cámaras de electrodos de titanio,
dependiendo del tipo de agua, encargados de generar los hidróxilos
de oxígeno capaces de oxidar los contaminantes presentes el flujo
del agua que circule a través de la cámara de electrodos.
Claims (3)
1. Aparato para la producción de hidroxilos de
oxígeno por hidrólisis del agua para la desinfección y
neutralización por oxidación de los contaminantes y/o materia
orgánica en el flujo de agua a tratar que contiene al menos:
- Una unidad de control electrónica capaz de
transformar la corriente eléctrica alterna estándar de alimentación
(220 o 110 V, 50-60 Hz) en corriente continua de
bajo voltaje y amperaje. Dicha unidad debe ajustar automáticamente
la tensión de voltaje que se envía a los electrodos para que
independientemente de la conductividad del agua se puedan generar
la corriente deseada en los electrodos (amperios) y de esta forma
producir la cantidad máxima de hidróxilos de oxígeno que queramos
de acuerdo con la aplicación, tipo de agua y/o el volumen del mismo
a tratar. A través de la cantidad de corriente en que la unidad de
control sea programada o fabricada, la misma ajustará el voltaje de
envío de a los electrodos para que en los ellos se generen
constantemente la corriente de amperios programada en la unidad de
control.
- Una o varias cámaras iguales (dependiendo de
la aplicación y volumen de agua a tratar) conteniendo al menos uno
o varios pares de electrodos de titanio dependiendo del volumen del
agua recubiertos internamente con metales nobles que serán los
encargados de producir la hidrólisis del agua y que generarán los
hidroxilos de oxígeno capaces de oxidar contaminantes y/o materia
orgánica.
2. Un aparato según reivindicación 1
caracterizado porque el mismo a través de la unidad de
control se activa o desactiva inteligentemente a través de una
programación interna digital o a través de un sensor de flujo que
al detectar el fluido del agua enciende automáticamente la unidad
de control electrónica y cuando no hay mas circulación de flujo de
agua se detiene automáticamente.
3. Procedimiento para producir radicales
hidroxilos de oxígeno por hidrólisis del agua para la desinfección
y neutralización por oxidación de los contaminantes y/o materia
orgánica a partir de la molécula de agua utilizando el aparato de
la reivindicación 1 y 2 anteriores y caracterizado porque el
agua circula a través del interior de las cámaras conteniendo los
pares de electrodos encargados de realizar la Hidrólisis del agua y
la producción de radicales Hidroxilos encargados de la desinfección
de los contaminantes del agua, además porque el procedimiento mide
la conductividad del agua aumentando o disminuyendo el voltaje que
la unidad de control envía a los electrodos para obtener siempre la
máxima corriente entre los electrodos según la potencia de los
aparatos caracterizado, porque se pueden conectar una o más cámaras
de electrodos en serie o paralelo ya que el aparato de la
reivindicación 1 y 2 ajustará el voltaje necesario para obtener en
los electrodos la corriente en amperios máxima que el mismo aparato
pueda generar.
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|---|---|---|---|
| ES200402528A ES2289846B1 (es) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | Procedimiento y aparato para producir hidroxilos de oxigeno por hidro lisis del agua para la desinfeccion y neutralizacion por oxidacion de los contaminantes y/o materia organica. |
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| ES200402528A ES2289846B1 (es) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | Procedimiento y aparato para producir hidroxilos de oxigeno por hidro lisis del agua para la desinfeccion y neutralizacion por oxidacion de los contaminantes y/o materia organica. |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103124696A (zh) * | 2009-12-30 | 2013-05-29 | 塞尔希奥加布里埃尔·卡佩迪尼 | 用于借助水分子水解产生羟基离子的水消毒方法和装置 |
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| WO2011080366A2 (es) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | Sergio Gabriel Capettini | Proceso y aparato para desinfectar agua para producir iones de hidróxilos a través de la hidrólisis de las moléculas de agua |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US6179991B1 (en) * | 1999-02-23 | 2001-01-30 | Bruce Norris | Machine and process for treating contaminated water |
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2004
- 2004-10-22 ES ES200402528A patent/ES2289846B1/es not_active Expired - Fee Related
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