ES2360035T3 - Filtro o elemento filtrante para electrodiálisis modificada (med). - Google Patents
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Abstract
Filtro de electrodiálisis modificada (MED), caracterizado porque el filtro comprende un material del núcleo poroso, cerámico, homogéneo sustancialmente uniforme con un elemento simple, con grupos funcionales selectivos de iones incorporados en la superficie interior porosa del cuerpo del núcleo cerámico, en el que dicho material del núcleo se realiza de un material cerámico no conductor y en el que una o más de las superficies exteriores del núcleo filtrante se cubren completa o parcialmente mediante membranas aniónicas, catiónicas o bipolares.
Description
Filtro o elemento filtrante para electrodiálisis
modificada (MED).
La presente invención se refiere a un filtro
adecuado para la electrodiálisis modificada, en particular para la
purificación o la desmineralización de líquidos en lo que se refiere
a impurezas en forma de iones o de complejos iónicos de metales
pesados o metales nobles. La presente invención comprende asimismo
un procedimiento de realización de dicho filtro. La presente
invención se refiere además a la utilización de dicho filtro.
Los metales pesados representan unos residuos
problemáticos para diversos tipos de industrias con unas
concentraciones que a menudo son inaceptablemente elevadas. La
toxicidad de muchos de dichos elementos es muy alta y la tendencia a
contaminar el medio ambiente constituye una gran preocupación.
Los metales pesados en general representan un
problema medioambiental especial ya que los elementos no se pueden
destruir sino que se han de aislar o reducir a su estado original
elemental.
Desde un punto de vista histórico, los residuos
que contienen metales pesados se han tratado principalmente
químicamente obteniéndose un lodo que contiene grupos hidroxilo o
sulfuro y que se tiene que depositar. Dichas soluciones en el
"punto de descarga" requieren grandes cantidades de agua y
productos químicos, y por lo tanto originan nuevos problemas
medioambientales. Entre los grandes productores de este tipo de
residuos se encuentran las industrias de procesamiento de minerales
y las industrias de procesamiento de metales (galvanización,
recubrimiento, revestimiento).
Dichos depósitos de residuos representan un
problema cada vez mayor en la sociedad actual; es por ello que las
autoridades de la mayoría de países industrializados han impuesto
restricciones y disposiciones legales para emisiones y depósitos de
este tipo de residuos. Los países europeos, encabezados por la Unión
Europea, han introducido últimamente unos nuevos límites de emisión
de metales pesados en aguas residuales industriales. Estos límites
PARCOM -con los límites estadounidenses correspondientes-
conformarán los futuros límites de emisión en lo que se refiere a
las emisiones industriales de metales pesados.
Debido al aumento de los costes relacionados con
el depósito de lodos de residuos industriales, existe un interés
creciente en la industria para encontrar nuevas soluciones para la
recuperación y el reciclaje de metales pesados en los procesos
industriales. Ello reducirá los costes de manipulación y depósito de
los residuos y de los complejos metal/metal del proceso. Además, se
reduce el volumen de depósitos.
Se produce una situación semejante en el caso de
los metales preciosos. Debido al elevado valor económico de dichos
metales, resulta rentable extraer cantidades pequeñas de metales que
se encuentran en el procesamiento y el enjuague de aguas.
Asimismo, en el caso de las aguas ultrapuras
utilizadas en productos y procesamientos en diversas industrias (por
ejemplo: la industria de los semiconductores, la industria
farmacéutica, otras industrias y servicios médicos y sanitarios), se
han de retirar los iones de las corrientes de aguas residuales.
Para las aguas residuales industriales de
"punto de descarga" soluciones siguen siendo los predominantes.
Dichas soluciones adolecen de, entre otros, los siguientes
inconvenientes:
- un consumo elevado de agua,
- un consumo elevado de productos químicos,
- la pérdida de metales costosos y otros
productos químicos,
- la producción de grandes cantidades de lodos
tóxicos desde el punto de vista medioambiental,
- un transporte y una eliminación costosos de
los lodos.
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Los procedimientos alternativos para la
purificación de aguas residuales que contienen iones metálicos son:
la evaporación, la ósmosis inversa (RO), la electrodiálisis (ED), de
intercambio iónico (IE) y la electrolisis. Estos son todos los
procedimientos implantados, pero ninguno de ellos satisface los
límites PARCOM.
La electrodiálisis modificada (MED) es una
combinación de la ED y el IE. El procedimiento utiliza, en
principio, el equipo de electrodiálisis, con una disposición
alternativa de las membranas de aniones y cationes. El
intercambiador de iones se aloja entre un conjunto específico de
dichas membranas y puede ser el responsable de la selectividad del
procedimiento y de la capacidad para tratar líquidos muy diluidos.
Ello se describirá en detalle a continuación, haciendo referencia a
la Figura 1.
El MED es un nuevo procedimiento para una
recuperación y eliminación continuas y selectivas de iones metálicos
de las aguas residuales, capaz de satisfacer los límites PARCOM.
Se utiliza un procedimiento similar en la
purificación del agua a utilizar como aguas residuales con
requisitos extremos de pureza y falta de iones de cualquier tipo
(por ejemplo: la industria de los semiconductores, la industria
farmacéutica, otras industrias y servicios médicos y sanitarios). En
las publicaciones, dicho procedimiento no selectivo se denomina EDI
(electrodesionización) o CEDI (EDI continua).
Desde un punto de vista histórico, el concepto
de EDI/CEDI es relativamente antiguo. Los primeros informes y
patentes se remontan a mediados de los años 1950 cuando se
desarrolló el procedimiento a fin de purificar de elementos
radiactivos las aguas residuales de las plantas nucleares. Las
primeras patentes están registradas a nombre de P. Kollsman (patente
US n.º 2.815.320), R. G. Pearson (patente US n.º 2.794.777), T. R.
E. Kressman (patente US n.º 2.923.674) y E. J. Parsi (patente US n.º
3.149.061).
En la década de 1970, se reinventó el
procedimiento de IDE/CEDI con el objetivo de producir agua ultrapura
y de purificar el agua potable. A mediados de los años 1980 se
comercializaron las primeras unidades comerciales CEDI,
principalmente de Millipore, véase la patente US n.º 4.632.745.
Los equipos de CEDI actuales utilizan
intercambiadores de iones en lecho mixto o en lecho simple alojados
en una combinación de membranas aniónicas y/o catiónicas, véase, por
ejemplo: el documento WO 98/11987. Asimismo, se ha publicado la
utilización de membranas bipolares, véanse la patente US n.º
4.871.431 y la patente US n.º 4.969.983.
Algo común a los distintos conceptos de CEDI es
que las células activas se realicen mediante una pluralidad de
componentes separados, que introduce una mezcla de elementos
orgánicos e inorgánicos de resistencia, propiedades ante el desgaste
y estabilidad variables, véase por ejemplo: el documento WO
95/29005. Los parámetros importantes para la realización de la
célula -además de una baja resistencia eléctrica- son mecánicos,
térmicos y de estabilidad química, y todos ellos han de ser
elevados. Por consiguiente, la realización de compartimentos para
los flujos de líquido (tanto los flujos diluidos como los
concentrados) es importante. En general se utilizan soportes y/o
separadores a fin de satisfacer unas especificaciones geométricas
muy estrictas necesarias para garantizar unos patrones de flujo
homogéneos y una baja resistencia eléctrica. Ello se describe en
diversas patentes, tanto en lo que respecta a los sistemas de
disolución, véase por ejemplo: los documentos WO 97/25147, EP
853.972 y la patente US n.º 5.681.438, y con respecto a los soportes
y los separadores, véase por ejemplo: el documento EP 645.176 y la
patente US n.º 4.804.451. La patente US n.º 5.110.784 se refiere a
un material poroso sililado que presenta una superficie doble y un
procedimiento para su preparación. Un ejemplo de dicho material es
un gel de sílice que se ha hecho reaccionar con
1,1,1-trifluopropildimetilsilil-N-metilacetamida
y, a continuación, con
N-trimetilsilil-N-metilacetamida
para proporcionar un material con un tratamiento doble que presenta
grupos 1,1,1-trifluopropildimetilsililo en la
superficie exterior y grupos trimetilsililo en la superficie
interior porosa.
Constituye un objetivo de la presente invención
proporcionar un filtro o elemento filtrante uniforme, mecánicamente
resistente y mecánica, térmica y químicamente estable aptos para
eliminar de los líquidos los iones o complejos de iones de metales
pesados o preciosos.
Constituye asimismo un objetivo de la presente
invención proporcionar un filtro o elemento filtrante en el que el
patrón del flujo del líquido sea suficientemente homogéneo y abierto
(permeable).
Constituye un objetivo adicional de la presente
invención proporcionar un procedimiento para la realización de un
filtro o elemento filtrante, en el que los costes de producción se
encuentren dentro de unos límites aceptables y competitivos.
Los objetivos mencionados anteriormente se
alcanzan mediante el filtro según la presente invención, que
constituye un nuevo elemento filtrante para sistemas de MED (entre
ellos los EDI/CEDI) actuando como sustituto homogéneo y simple para
los compartimentos de dilución, concentración y/o de electrodos,
comprendiendo la combinación del intercambiador de iones específico
con el recipiente, el soporte, el separador y las membranas
aniónicos/catiónicas. El filtro según la presente invención se
define en la reivindicación 1 adjunta. Las características
adicionales y preferidas se definen en las reivindicaciones 2 a
6.
La presente invención se refiere asimismo a un
procedimiento para la fabricación de un filtro o elemento filtrante,
según la reivindicación 8 adjunta. Las características adicionales y
preferidas del procedimiento se definen en las reivindicaciones 8 a
12.
Por último, la presente invención se refiere a
la utilización de un filtro o filtro de elemento, según la
reivindicación 13.
\newpage
Los productos cerámicos preliminares se realizan
actualmente preparando en primer lugar una masa o pasta compuesta
de: un 40-60% de polvo cerámico, un
2-10% de aglutinante, un 2-10% de
reblandecedor, un 1-2% de dispersante y un
40-60% de disolvente. Dicha masa o pasta se puede
conformar plásticamente en los productos o cuerpos ("cuerpos
verdes"1) tanto continuamente mediante moldeo con cinta,
extrusión o calandrado como individualmente mediante moldeo,
prensado o forjado, preferentemente de tal modo que la forma
geométrica y conformación se definan con precisión. A continuación
se sinterizan o cuecen a temperaturas elevadas los "cuerpos
verdes". Durante dicho procedimiento de sinterización todos los
componentes orgánicos se desintegran, dejando únicamente un producto
final totalmente cerámico.
^{1}"Verde" se utiliza en el presente
contexto como: tierno, inmaduro, en el sentido de que el
procedimiento de producción no se ha terminado o completado. En la
siguiente descripción "verde" significa sin cocer.
Los elementos filtrantes realizados mediante el
presente procedimiento pueden presentar una forma geométrica
arbitraria, que varía desde círculos, elipses, cuadrados,
rectángulos etc., muy regulares hasta las formas libres muy
irregulares.
A continuación se describiré en detalle la
presente invención, comprendiendo ejemplos que hacen referencia a
las figuras adjuntas, en las que:
la figura 1 representa una vista principal de un
diseño normal de un sistema de electrodiálisis modificada (MED)
según la tecnología conocida,
la figura 2 representa una vista en sección de
un elemento filtrante según la presente invención,
la figura 3 representa una vista en sección de
un filtro según la presente invención, comprendiendo el elemento
filtrante de la figura 2 cubierto por membranas aniónicas/catiónicas
(si resulta necesario, comprendiendo: capas membranosas finas,
cerámicas, porosas con grupos selectivos de iones) en dos de las
superficies del elemento filtrante, y
la figura 4 representa una vista en sección de
un filtro que comprende un tipo de canales interiores de
drenaje.
La figura 1 representa el diseño de un sistema
de electrodiálisis modificada (MED), que se trata de una tecnología
heredada de la electrodiálisis (ED), en la que unas membranas
aniónicas y catiónicas alternas constituyen unos compartimentos o
cámaras para los distintos flujos de líquido. En la figura 1 dichos
compartimentos se indican con una C para concentrar, una D para
diluir (o limpiar líquidos) y una E para el electrodo. Además, la
referencia numérica 1 indica el flujo de alimentación (o dilución)
de entrada, la 2 la dilución de salida, la 3 la concentración de
entrada, la 4 la concentración de salida, mientras que las 5 y 6
indican los electrodos. El flujo de alimentación a limpiar (diluir)
1, se alimenta hacia los compartimentos de dilución D. Durante el
paso a través de los compartimentos de dilución D, el campo
eléctrico, \in, conducirá los aniones y los cationes cargados del
flujo de alimentación en direcciones opuestas saliendo de los
compartimentos de dilución D a través de las membranas aniónicas y
catiónicas respectivamente. Las membranas aniónicas evitan que los
cationes se desplacen desde los compartimentos de concentración
hacia los compartimentos de dilución contiguos y, de un modo
similar, la membrana catiónica evita que los aniones se desplacen
desde los compartimentos de concentración hacia los compartimentos
de dilución contiguos. De este modo funciona la ED sin utilizar un
intercambiador de iones. En el caso de concentraciones muy bajas de
impurezas (iones), la función y la eficiencia del proceso de ED son
muy reducidas. Ello se debe a la baja conductividad del líquido a
concentraciones bajas de iones. A fin de solucionar dicho problema
la tecnología de MED introduce intercambiadores de iones en los
compartimentos de dilución D, alternativamente asimismo en los
compartimentos de concentración C. El intercambiador de iones,
absorberá/extraerá a continuación los iones metálicos disponibles,
lo que aumentará la densidad de carga en los compartimentos de
dilución (y de concentración) y, suponiendo que los iones absorbidos
son lo suficientemente móviles, el campo eléctrico seguirá pudiendo
conducir efectivamente los iones con carga fuera de los
compartimentos de dilución a través de las membranas aniónicas y
catiónicas. Sin el intercambiador de iones, la eficiencia del
procedimiento se verá muy reducida y los costes y el consumo
energético aumentará
considerablemente.
considerablemente.
La figura 2 representa una vista en sección del
elemento filtrante de la presente invención, mostrando un núcleo
homogéneo (k) que constituye el elemento filtrante en forma de
sustrato realizado de un material poroso, cerámico y no conductor
con poros grandes. El tamaño preferido de dichos poros es por lo
menos de 1 \mum a fin de reducir la restricción del flujo en lo
que se refiere a la circulación del líquido. A representa el flujo
de alimentación (por ejemplo, diluido), y B_{1} y B_{2} son los
flujos de aniones y cationes que se conducen fuera del compartimento
de dilución mediante el campo eléctrico, \in. Dicho elemento
filtrante simple constituye la estructura del compartimento de
dilución, el compartimento de concentración y el compartimento del
electrodo, respectivamente, y garantiza las propiedades mecánicas y
químicas. El elemento filtrante presenta unas propiedades
funcionales similares al intercambiador de iones utilizado en los
sistemas convencionales de CEDI. Ello se alcanza mediante
incorporando los grupos funcionales preferidos en la superficie
interior completa del elemento filtrante cerámico. Los grupos
incorporados pueden ser selectivos con respecto a iones metálicos
específicos o no. El elemento filtrante descrito en la figura 2 no
limitará, sin embargo, los flujos de líquido, pero será susceptible
de fugas a través de la superficie exterior del elemento. Por lo
tanto, dicho elemento únicamente puede actuar excepcionalmente como
filtro completo.
El grosor normal del elemento filtrante se
encuentra comprendido entre 1 y 10 mm, en función de las exigencias
mecánicas y funcionales del elemento. Para las aplicaciones en lecho
mixto (se incorporan ambos grupos aniónicos y catiónicos en el mismo
elemento) se ha de limitar el espesor debido a las propiedades de
transporte. Sin embargo, en el caso de las aplicaciones lecho simple
(se incorpora únicamente un tipo de grupo activo en el mismo
elemento) el espesor puede ser preferiblemente elevado a fin de
aumentar la capacidad y reducir la velocidad del flujo.
A fin de "cerrar" una o más de las
superficies exteriores del elemento filtrante de la figura 2, se
puede aplicar membranas de naturaleza aniónica, catiónica o bipolar
a dichas superficies tal como se describirá a continuación. En
dichos casos, se prefiere un tamaño de poro reducido próximo a la
superficie exterior del elemento. Ello se puede realizar aplicando
una o más capa(s) de membrana fina cerámica con el tamaño de
poro pretendido. Los procedimientos para aplicar dichas capas pueden
ser: moldeo con cinta, pulverización, moldeo en barbotina,
serigrafía, revestimiento en gel, revestimiento en sol y gel. Tras
secar, las capas aplicadas se sinterizan a temperaturas elevadas,
produciendo capas de membrana porosa completamente cerámica.
Los grupos moleculares funcionales seleccionados
(por ejemplo: selectivos de iones) se incorporan a continuación a la
superficie interior completa del elemento filtrante (con o sin capas
de membrana exterior cerámica). La elección de los grupos
funcionales depende del(de los) elemento(s) que se
elimina(n) del flujo de líquido. Dos grupos activos y no
selectivos comunes son los complejos de sulfonato y de amonio. Sin
embargo, la oferta comercial (selectividad baja y elevada, fuerte y
débil) de grupos y complejos de naturaleza orgánica e inorgánica es
grande, y todos estos grupos, en principio, se pueden aplicar.
Dependiendo de la estructura real del grupo activo, se pueden
incorporar directamente sobre la superficie interior del elemento
filtrante mediante procedimientos químicos, físicos o
fisicoquímicos, o indirectamente con la ayuda de reactivos de
enlace. Dichos reactivos de enlace son grupos moleculares orgánicos
o inorgánicos que comprenden preferentemente silicio, titanio,
fósforo, boro, azufre o nitrógeno, y pueden ser por ejemplo silanos,
titanatos, fosfatos u otros. El objetivo del reactivo de enlace es
crear un enlace fuerte y estable con la superficie interior del
elemento filtrante cerámico. En casos especiales, se pueden aplicar
asimismo radiaciones, por ejemplo: rayos UV, X, partículas \gamma
o radiaciones de partículas elementales, a fin de mejorar el
enlace.
Cuando el material de elemento filtrante es
alúmina (Al_{2}O_{3}), se conoce que dicho material presenta
grupos elementales OH enlazados con la superficie:
-Al-OH.
A veces la superficie de alúmina se ha de
activar. El propósito de dicha activación es crear el máximo número
de grupos OH en la superficie.
Si el reactivo de enlace es un silano
(R_{(1)}-Si-R_{(2)}), uno de los
grupos (R_{(1)}) del silano reaccionará con uno o más grupos OH de
la superficie de alúmina como por ejemplo H_{n}R_{(1)} dejando,
en principio, el siguiente enlace para la superficie de alúmina:
-Al-O-Si-R_{(2)}
El otro grupo silano (R_{(2)}), se puede
utilizar a continuación como reactivo de enlace para el grupo
activo, por ejemplo, ácido iminodiacético (IDA), en el que X es un
producto de la reacción:
Dicha incorporación de los grupos activos y
funcionales en toda la superficie interior del elemento filtrante se
puede realizar con una densidad suficiente de grupos funcionales
(del orden de 1 meq/ml) en comparación con la mayoría de las resinas
convencionales de intercambio de iones. El procedimiento de
aplicación de los grupos puede ser el depósito de la fase gaseosa,
de la fase líquida, o una reacción de estado sólido.
La figura 3 representa un corte a través del
elemento filtrante según la presente invención, que comprende un
núcleo homogéneo (k) que constituye el elemento filtrante en forma
de sustrato realizado de un material poroso, cerámico y no conductor
con poros grandes, con capas finas (1) en dos de los lados
exteriores del elemento compuesto por membranas porosas cerámicas
con poros finos. En toda la superficie interior de dicho filtro o
elemento filtrante se incorporan grupos químicos funcionales
activos. En las capas exteriores (1) se pueden incorporar asimismo
membranas aniónicas, catiónicas o bipolares. Ello se puede realizar
mediante la incorporación de grupos simples, tal como se ha descrito
anteriormente, o aplicando grupos monoméricos que se polimerizan en
la superficie. En casos especiales, se pueden utilizar radiaciones,
por ejemplo: radiaciones por rayos UV, rayos X, partículas \gamma
o elementales a fin de completar la polimerización. Con una
distribución de tamaño de poro adecuada para las capas membranosas
cerámicas exteriores, dichos grupos incorporados o aplicados podrán
cerrar los poros y comportarse como membranas aniónicas, catiónicas
o bipolares densas. El tamaño de poro preferido para la capa
membranosa cerámica exterior (1) es inferior a 1 \mum, de tal modo
que las membranas aniónicas, catiónicas o bipolares aplicadas no han
de penetrar con demasiada profundidad en la estructura, sin que se
formen, por lo tanto, membranas apretadas. De este modo, el filtro o
elemento filtrante según la presente invención sustituirá toda la
estructura del compartimento de dilución, de concentración y/o del
electrodo en un sistema de MED (EDI/CEDI) convencional con un filtro
funcional cerámico simple.
El elemento filtrante (k) y las capas de la
membrana (1) se pueden realizar, en principio, mediante cualquier
tipo de material cerámico. Sin embargo, basándose en su
disponibilidad, precio y propiedades, los materiales cerámicos
preferidos son Al_{2}O_{3}, TiO_{2}, ZrO_{2}, SiO_{2} o
combinaciones, mezclas o fases derivadas de los mismos.
La figura 4 representa un corte a través de un
filtro con un tipo de canales internos de drenaje. La introducción
de distintos canales de drenaje puede mejorar el paso del flujo a
través del elemento filtrante y, por lo tanto, reducir la
resistencia al flujo del líquido que pasa a través del elemento.
Ello se puede realizar durante el proceso de fabricación cuando los
elementos filtrantes se encuentran en el estado "verde" con
medios simplemente mecánicos o incorporando plantillas orgánicas en
los "cuerpos verdes" que se desintegran durante el ciclo de
sinterización. La utilización de dichos canales de drenaje
representa en muchos casos la forma de realización preferida de la
presente invención. Si la aplicación lo requiere, los canales de
drenaje pueden ser suficientemente grandes de tal modo que el
elemento filtrante se puede dividir en dos o más partes
separadas.
Aunque la presente invención se ilustra mediante
referencias a los dibujos adjuntos, se ha de comprender que la
presente invención se puede modificar de distintos modos sin
apartarse del ámbito de aplicación general de la presente invención.
La presente invención está únicamente limitada por las
reivindicaciones.
Por ejemplo, las capas de la membrana (1) se
representan únicamente en dos lados del elemento filtrante en las
ilustraciones, mientras que algunas aplicaciones pueden requerir
capas membranosas en tres o cuatro lados, o simplemente en un lado.
En otras aplicaciones la capa membranosa puede constituir únicamente
una membrana cerámica porosa sin membranas aniónicas, catiónicas o
bipolares integradas.
Existen asimismo aplicaciones en las que dichas
capas no son necesarias, en cuyo caso el elemento filtrante (k)
constituye el filtro completo.
Otras membranas selectivas de iones inorgánicos
o cerámicos están documentadas y patentadas. Todas ellas son, sin
embargo membranas catiónicas que constituyen membranas de lámina
fina, véase por ejemplo: Ikeshoji (JP 1-47.403) y
Oya (JP 4-135645), o membranas compuestas
(soportadas), véase por ejemplo: Bray (WO 96/10453), Kashiwada
(patente US n º 5.087.345), Horie (JP 3-232.521) y
Hying (n.º 2000 0437). Dichas membranas pueden actuar como membranas
aniónicas y catiónica mejoradas en sistemas de MED convencionales,
pero no pueden sustituir el filtro o elemento filtrante con lámina
espesa completa, multifuncional y uniforme de la presente
invención.
Los sistemas de filtro más prácticos consistirán
en una pluralidad de filtros o elementos filtrantes simples apilados
en línea, tal como se indica en la figura 1. El presente filtro
funcional puede tanto sustituir únicamente el compartimento de
dilución como ambos compartimentos de dilución y concentración y, si
es necesario, también el compartimento del electrodo. Habitualmente
resultará ventajoso disponer los filtros en un soporte o casete de
algún tipo, a fin de mantener las vías de circulación cerradas y sin
fugas, y asimismo para evitar que el filtro o elemento filtrante
quede expuesto a tensiones o interacciones externas no
pretendidas.
Resulta posible asimismo utilizar los filtros
con una forma que se aparte de los representados con una forma
geométrica rectangular y un espesor constante, incluso si éstos y
los filtros circulares constituyen las formas geométricas más
prácticas, tanto en lo que se refiere a su fabricación como a su
utilización.
Las ventajas más notables del nuevo filtro
cerámico según la presente invención son que:
i) constituye un compartimento bien definido de
dilución/concentración/electrodo con unas propiedades
geométricamente estables que no se cambiarán ni reestructurarán por
impactos mecánicos, eléctricos o químicos,
ii) que puede alojar una densidad elevada de
grupos funcionales activos en el núcleo del filtro,
iii) funciona como soporte (y separador) para
las membranas aniónicas, catiónicas y/o bipolares,
iv) presenta unas buenas propiedades de enlace
entre el elemento del núcleo y las membranas aniónicas, catiónicas
y/o bipolares exteriores, y
v) las posibilidades de variaciones y
combinaciones son amplias.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente lista de referencias citadas por el
solicitante se presenta únicamente para la comodidad del lector. No
forma parte del documento de patente europea. Aunque la recopilación
de las referencias se ha realizado muy cuidadosamente, no se pueden
descartar errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes
declina toda responsabilidad en este sentido.
- \bullet US 2815320 A, P. Kollsman [0014]
- \bullet US 5681438 A [0017]
- \bullet US 2794777 A, R. G Pearson [0014]
- \bullet EP 645176 A [0017]
- \bullet US 2923674 A, T. R E. Kressman [0014]
- \bullet US 4804451 A [0017]
- \bullet US 3149061 A, E. J. Parsi [0014]
- \bullet US 5110784 A [0017]
- \bullet US 4632745 A, Millipore [0015]
- \bullet JP 1047403 A, Ikeshoji [0043]
- \bullet WO 9811987 A [0016]
- \bullet JP 4135645 A, Oya [0043]
- \bullet US 4671431 A [0016]
- \bullet WO 9610453 A, Bray [0043]
- \bullet US 4969983 A [0016]
- \bullet US 5087345 A, Kashiwada [0043]
- \bullet WO 9529005 A [0017]
- \bullet JP 3232521 A, Horie [0043]
- \bullet WO 9725147 A [0017]
- \bullet NO 20000437, Hying [0043]
\bullet EP 853972 A [0017]
Claims (13)
1. Filtro de electrodiálisis modificada (MED),
caracterizado porque el filtro comprende un material del
núcleo poroso, cerámico, homogéneo sustancialmente uniforme con un
elemento simple, con grupos funcionales selectivos de iones
incorporados en la superficie interior porosa del cuerpo del núcleo
cerámico, en el que dicho material del núcleo se realiza de un
material cerámico no conductor y en el que una o más de las
superficies exteriores del núcleo filtrante se cubren completa o
parcialmente mediante membranas aniónicas, catiónicas o
bipolares.
2. Filtro según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha membrana comprende una capa
membranosa porosa cerámica con un tamaño de poro inferior a 1
\mum.
3. Filtro filtrante según cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2 caracterizado porque dicho cuerpo del
núcleo cerámico comprende materiales cerámicos seleccionados de
entre el grupo de óxidos de materiales cerámicos tales como
Al_{2}O_{3}, TiO_{2}, ZrO_{2}, SiO_{2}, o combinaciones,
mezclas o fases derivadas de los mismos.
4. Filtro según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material cerámico se aparta de la
estructura uniforme mediante la incorporación de unos canales de
drenaje en zonas específicas y con una orientación específica.
5. Filtro según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material cerámico presenta unos poros
de un tamaño superior a 1 \mum.
6. Filtro según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material cerámico presenta un espesor
superior a
1 mm.
1 mm.
7. Procedimiento de realización de un filtro de
electrodiálisis modificada (MED) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el filtro
se realiza de un modo continuo mediante moldeo con cinta, extrusión,
laminación o calandrado, o individualmente mediante moldeo, prensado
o forjado, de una pasta que contiene un material cerámico no
conductor, sinterizándose el cuerpo a continuación e incorporándose
por último en el mismo grupos funcionales selectivos de iones para
uno o más iones o grupos de iones específicos, en la superficie
interior porosa del cuerpo cerámico, tras lo que se aplica una
membrana aniónica, catiónica o bipolar completa o parcialmente a una
o más de las superficies exteriores del núcleo filtrante.
8. Procedimiento de realización según la
reivindicación 7, caracterizado porque dicha membrana es una
capa membranosa fina, porosa, cerámica aplicada mediante moldeo con
cinta, pulverización, moldeo en barbotina, serigrafía, revestimiento
en gel, revestimiento en sol y gel mediante la aplicación de una
pasta que comprende un material cerámico no conductor,
sinterizándose el cuerpo a continuación e incorporándose por último
en el mismo grupos funcionales preferentemente selectivos de iones
para uno o más iones o grupos de iones específicos, en la superficie
interior porosa de las capas membranosas finas porosas cerámicas
aplicadas.
9. Procedimiento de realización según cualquiera
de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la pasta
aplicada de material cerámico no conductor, comprende óxidos de
materiales cerámicos seleccionados de entre el grupo que comprende
combinaciones, mezclas o fases derivadas de Al_{2}O_{3},
TiO_{2}, ZrO_{2}, SiO_{2}.
10. Procedimiento de realización según
cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado
porque los reactivos de enlace o las radiaciones se utilizan para
incorporar los grupos funcionales preferentemente selectivos de
iones en la superficie interior del cuerpo cerámico.
11. Procedimiento de realización según la
reivindicación 8, caracterizado porque los reactivos de
enlace o las radiaciones se utilizan para fijar la capa fina
continua de membranas aniónicas, catiónicas y/o bipolares a la
superficie exterior del cuerpo cerámico.
12. Procedimiento de realización según
cualquiera de las reivindicaciones 10 o 12, caracterizado
porque los reactivos de enlace son grupos orgánicos o inorgánicos de
moléculas que contienen Si, Ti, P, B, S o N.
13. Utilización un filtro de electrodiálisis
modificada (MED), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,
para filtrar iones o complejos de metales pesados o preciosos del
agua, preferentemente agua residual y/o agua de tratamiento.
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