ITMI20001631A1 - Procedimento per la rimozioni di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua ed apparecchiatura per la sua esecuzione. - Google Patents

Procedimento per la rimozioni di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua ed apparecchiatura per la sua esecuzione. Download PDF

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Description

D E S C R I Z IO N E
Il presente trovato ha come oggetto un procedimento per la rimozione di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua ed un'apparecchiatura per la sua esecuzione.
E' nota la presenza di arsenico nelle acque di origine naturale in varie parti del pianeta, comprendenti Argentina, Cile, Cina, Taiwan, Messico, USA, in alcune zone dell'Europa, e in maniera particolarmente grave in Bangladesh e nel Bengala Occidentale (India del Nord). Tale tipo di contaminazione può raggiungere, in alcuni casi, livelli di concentrazione fino a 70 volte lo standard attuale di 50 μg/l (microgrammi/litro). E' stato stimato che, nelle sole due aree del Bangladesh e del Bengala Occidentale, più di 30 milioni di persone sono a rischio di gravi intossicazioni croniche da arsenico. Le conseguenze sono: melanosi, cancro della pelle, cancrena alle estremità degli arti, danni al fegato, eccetera.
La rimozione dell'arsenico dell'acqua si basa principalmente sui seguenti quattro processi:
- Nanofritrazione (che comprende l'osmosi inversa)
.- Elettrodialisi
- Adsorbimento su superfici di solidi
- Adsorbimento con formazione di complessi insolubili separabili mediante coagulazione e filtrazione.
In qualsiasi processo di decontaminazione, e quindi anche nella rimozione dell'arsenico dall'acqua, uno dei problemi principali è rappresentato dallo smaltimento degli inquinanti che ne risultano alla fine del trattamento e che sono generalmente sotto forma di fanghi.
L'osmosi inversa presenta un'elevata efficienza di rimozione, nella parte filtrata, ma nella parte di acqua a monte delle fibre di filtrazione risulta fortemente arricchita dell'inquinante e necessita quindi di un ulteriore trattamento.
L'elettrodialisi comporta gli stessi problemi dell'osmosi inversa con in più lo svantaggio di presentare costi più elevati.
L'adsorbimento su superfici di solidi, come ad esempio su ossido di alluminio (A^O^) attivato, pur avendo una buona efficacia, è critico per il valore del pH dell'acqua da trattare, e, inoltre, la sua rigenerazione comporta la produzione di reflui difficilmente smaltibili.
L'adsorbimento con formazione di complessi insolubili che vengono separati mediante coagulazione e filtrazione è senza dubbio il procedimento più praticabile dal punto di vista applicativo sia in termini di costi che in termini di smaltimento dell'inquinante, sotto forma di fanghi.
I procedimenti di questo genere attualmente in uso su basano su processi di flocculazione e coprecipitazione e successiva filtrazione utilizzando ioni di ferro o di alluminio. Nel caso del ferro, di gran lunga preferibile all'alluminio, si formano idrossidi ferrosi e ferrici sui quali gli ioni di metalli da eliminare (nel caso in esame l'arsenico) sono in parte adsorbiti e con i quali formano complessi del tipo FeAs04, praticamente insolubili. I fanghi risultanti dalla filtrazione sono molto stabili in quanto non rilasciano l'inquinante (As) se conservati in ambiente a pH neutro o alcalino tanto da poter essere agevolmente smaltiti in opportune discariche senza richiedere ulteriori trattamenti.
Nelle acque di origine naturale, l'arsenico si può presentare in diverse forme, in particolare nella forma pentavalente As(V) particolarmente nelle acque di superficie o nella forma trivalente As(III) particolarmente nelle acque sotterranee povere di ossigeno. Quest'ultima è dì gran lunga più tossica della forma pentavalente e può essere convertita nella forma pentavalente per ossidazione, ad esempio trattandola con cloro o ozono o perossido di idrogeno.
Le altre forme dell'arsenico sono di origine artificiale, derivanti dall'uso di pesticidi che possono raggiungere le falde acquifere sotterranee o, per dilavamento, i corsi d'acqua superficiali.
Il procedimento per eseguire la rimozione dell'arsenico dalle acque attualmente più diffuso, ed anche più efficace, consiste nell'additivare all'acqua da trattare dapprima un ossidante (Cl o H202) per convertire 1'As (ili) in As(V) e successivamente un coagulante, in particolare cloruro ferrico (FeCl-j) . Questo idrolizza, con pH attorno alla neutralità, formando idrossidi che fissano l'arsenico per adsorbimento e complessazione. Questi prodotti sono insolubili, formano fiocchi e precipitano facilmente. L'acqua così trattata viene infine filtrata ed è pronta per l'utilizzo.
Questo procedimento implica l'utilizzo di un certo numero di prodotti chimici (un ossidante, acidi e basi per il controllo del pH, eventualmente un coadiuvante per la flocculazione), ed un sistema di controllo di processo. Questo procedimento risulta il più diffuso in quanto ha il vantaggio di avere un buon grado di rimozione (oltre il 90%) e di produrre fanghi che soddisfano i limiti stabiliti dal test TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure, EPA, USA).
Procedimenti di questo genere sono trattati in letteratura, come ad esempio: Y.S.Shen, Study of Arsenic removai from drinking water, JAWWA, August 1973, 543, e anche: John H.Gulledge and John T.O'Connor, Removai of Arsenic (V) from water by adsorption on Aluminium and Ferric Hydroxides, JAWWA, August 1973, 548.
Un altro procedimento, descritto nel brevetto statunitense U.S.-5.368.703 utilizza ioni ferrosi Fe<++ >prodotti per via elettrochimica in una cella elettrolitica ad elettrodi bipolari in ferro o lega contenente ferro. La parte anodica degli elettrodi entra in soluzione appunto come ioni ferrosi. La reazione elettrochimica avviene direttamente nell'acqua da trattare. L'acqua, contenente l'idrossido ferroso così prodotto, passa in un reattore dove, previo aggiustamento del pH, viene trattata con perossido di idrogeno (HjO^) che provoca l'ossidazione dell’As(III) ad As(V) e la conversione dell<1 >idrossido ferroso a ferrico. Si forma così un precipitato in cui l'arsenico viene catturato per adsorbimento e compiessazione con gli ioni ferrici, analogamente a come avviene per i procedimenti che utilizzano il cloruro ferrico. Il precipitato viene quindi eliminato per sedimentazione e filtrazione.
Compito precipuo del presente trovato è quello di escogitare un procedimento per la rimozione di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua, che sfrutti anch’esso idrossidi di ferro prodotti per via elettrolitica utilizzando l'acqua da trattare, ma che risulti di esecuzione notevolmente più semplice.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di proporre un procedimento che non richieda l'aggiunta di alcun prodotto chimico nè aggiustamenti del pH.
Un altro scopo del trovato è quello di proporre un procedimento che, nel caso particolare dell'arsenico, consenta di ottenere un'ottima rimozione sia dell'arsenico trivalente che dell'arsenico pentavalente.
Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato che risulti strutturalmente semplice e che possa essere prodotta con costi contenuti.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un procedimento per la rimozione di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua, caratterizzato dal fatto che l'acqua da trattare viene fatta circolare all'interno di una cella elettrolitica con elettrodi in ferro o in lega di ferro, dal fatto che nell'acqua all'interno della cella elettrolitica viene fatto gorgogliare un gas contenente ossigeno, l'acqua in uscita da detta cella elettrolitica essendo sottoposta a sedimentazione e/o filtrazione.
Il procedimento secondo il trovato viene eseguito preferibilmente con un'apparecchiatura per la rimozione di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua, caratterizzata dal fatto di comprendere:
-una cella elettrolitica con elettrodi in ferro o in lega di ferro provvista di una luce di ingresso per l'acqua da trattare e di una luce di uscita dell'acqua trattata;
-mezzi di circolazione dell'acqua da trattare all'interno di detta cella elettrolitica;
-mezzi di erogazione di un gas contenente ossigeno in detta cella elettrolitica .
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del procedimento secondo il trovato e dell'apparecchiatura per la sua esecuzione, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:
la figura 1 illustra schematicamente l'apparecchiatura per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato;
la figura 2 illustra la cella elettrolitica dell'apparecchiatura, sezionata assialmente;
la figura 3 illustra un elemento della cella elettrolitica visto in pianta;
la figura 4 illustra un altro elemento della cella elettrolitica visto in pianta;
la figura 5 illustra un ulteriore elemento della cella elettrolitica visto in pianta.
Con riferimento alle figure citate, l'apparecchiatura per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato, indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende una cella elettrolitica 2, con elettrodi in ferro o in lega di ferro, che è provvista di una luce di ingresso 3 per 1'acqua da trattare e di una luce di uscita 4 per l'acqua trattata.
L'apparecchiatura comprende inoltre mezzi di circolazione per l'acqua da trattare all'interno della cella elettrolitica 2 e mezzi di erogazione di un gas contenente ossigeno all'interno della cella elettrolitica 2. Più particolarmente, la cella elettrolitica 2, come illustrato più dettagliatamente nella figura 2, comprende sostanzialmente un involucro 10, preferibilmente a conformazione sostanzialmente cilindrica, a base circolare o quadrata, che definisce al suo interno una camera 11, sostanzialmente cilindrica ad asse verticale, che è delimitata da pareti in materiale elettricamente isolante.
L'involucro 10 potrà essere realizzato integralmente in materiale elettricamente isolante, oppure potrà anche essere realizzato in materiale elettricamente conduttore ma rivestito, internamente, con uno strato di materiale elettricamente isolante.
All'interno della camera 11, è disposta una pila di piastre 12, 12a, I2b in ferro o in lega di ferro che sono impilate lungo l'asse della camera Il e che sono distanziate tra loro mediante l'interposizione di distanziatori 13 in materiale elettricamente isolante.
Come illustrato in particolare nella figura 4, le piastre 12, 12a, 12b sono costituite sostanzialmente da corpi discoidali che sono attraversati da una pluralità di fori 14. Ciascun corpo discoidale delle piastre 12, 12a, 12b è attraversato da un foro centrale 18.
Come illustrato in particolare nella figura 3, i distanziatori 13 sono costituiti da corpi anulari composti da un anello esterno 15 che è collegato, attraverso razze 16, ad un corpo anulare centrale 17.
Le piastre 12, 12a, 12b, con interposti i distanziatori 13, sono adagiate l'una sull'altra e sono infilate coassialmente, utilizzando il foro centrale 18 su un corpo tubolare 20 di supporto che porta, in corrispondenza della sua estremità inferiore, i mezzi di erogazione del gas contenente ossigeno sopra citati.
L'estremità inferiore del corpo tubolare 20 è infatti connessa ad un anello 21 il quale è destinato ad appoggiarsi sul fondo della camera il. L'anello 21 è collegato all'estremità inferiore del corpo tubolare 20 attraverso una pluralità di diramazioni radiali 22, costituite da tubetti che sono provvisti di una pluralità di fori 22a rivolti verso l'alto.
L'estremità inferiore del corpo tubolare 20 è realizzata a collettore cilindrico 23 e pone in comunicazione l'interno dei tubetti 22 con l'interno del corpo tubolare 20.
Il corpo tubolare 20 è realizzato in materiale elettricamente conduttore ed è rivestito, sul suo mantello, da uno strato di materiale elettricamente isolante in modo tale da non collegare tra loro le varie piastre 12, 12a, I2b della pila.
La piastra 12a, situata in corrispondenza dell'estremità inferiore della pila di piastre, è opportunamente fissata sulla faccia superiore del collettore cilindrico 23 in modo da ottenere un buon contatto elettrico con questo.
L'estremità superiore del corpo tubolare 20 fuoriesce dal coperchio 25 dell'involucro 10 e termina con un anello 26 che è agganciabile per effettuare l'asportazione della pila di piastre dalla camera 11, qualora si renda necessario procedere ad interventi di manutenzione sulla pila di piastre o alla sostituzione delle piastre consumate o usurate.
Il corpo tubolare 20 è provvisto inoltre, sulla sua porzione che fuoriesce dal coperchio 25, di una luce 27 che è collegabile a mezzi di alimentazione di un gas contenente ossigeno, preferibilmente aria, che possono comprendere una pompa 28.
La porzione del corpo tubolare 20 che fuoriesce dal coperchio 25 è connessa ad un contatto elettrico 31 che è collegato ad un polo di un dispositivo di alimentazione elettrica 29 in corrente continua.
In sostanza, il corpo tubolare 20 svolge tre funzioni: una prima funzione di supporto della pila di piastre 12, 12a, 12b che consente, agganciando l'anello 26 di asportare completamente la pila di piastre 12, 12a, I2b nonché i distanziatori 13 dalla camera 11, una seconda funzione di collegamento dei tubetti 22 ai mezzi di alimentazione di un gas contenente ossigeno ed una terza funzione di collegamento elettrico della piastra I2a situata in corrispondenza dell'estremità inferiore della pila ad un polo del dispositivo di alimentazione 29 di corrente continua.
La piastra 12b, situata in corrispondenza dell'estremità superiore della pila è destinata ad essere connessa, attraverso un contatto elettrico 32, all’altro polo del dispositivo di alimentazione elettrica 29. Il dispositivo di alimentazione elettrica può essere costituito da un convertitore-alimentatore che fornisce corrente continua alle piastre 12a, I2b della cella elettrolitica.
Le dimensioni delle piastre 12, 12a, 12b, sono tali da ottenere un impegno del bordo periferico delle stesse piastre con le pareti laterali della camera 11 in modo tale da evitare by-pass di corrente tra le prime piastre inferiori e le ultime piastre superiori della pila di piastre.<' >E' da notare che la luce 27 e l'anello 26 sono portati da un corpo che è disimpegnabile dall'estremità superiore del corpo tubolare 20 per consentire di sfilare le piastre 12a, 12b, dal corpo tubolare 20.
La circolazione dell'acqua all interno-della camera 11 può essere ottenuta mediante la semplice pressione disponibile dell'acqua oppure mediante l'ausilio di una pompa.
Opportunamente , l'apparecchiatura per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato comprende mezzi di ricircolazione 5 dell'acqua attraverso la cella elettrolitica 2.
Tali mezzi di ricircolazione dell'acqua comprendono un condotto di ricircolo 40 provvisto di un ingresso 41 che comunica con l'interno della camera 11 superiormente alla pila di piastre 12, 12a, 12b ed un'uscita 42 che comunica con l’interno della camera 11 inferiormente alla pila di piastre 12, I2a, 12b. Sul condotto di ricircolo 40 è opportunamente prevista una pompa 43 che è azionabile appunto per provocare un ricircolo dell’acqua attraverso la camera 11.
Sul fondo della camera 11, è prevista una luce di scarico 45 con relativa valvola 46 per lo scarico di eventuali incrostazioni che si dovessero formare all'interno della cella elettrolitica.
La camera 11 comunica inoltre, in prossimità della sua estremità superiore, con un camino 46 per l'evacuazione dei gas che si formano all'interno della cella.
L’apparecchiatura per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato è completata da una vasca di sedimentazione 50 provvista di uno scarico 51 per i fanghi e di uno scarico dell'acqua liberata da tali fanghi che comunica con un apparecchio di filtrazione 52.
Il funzionamento dell'apparecchiatura nell'esecuzione del procedimento secondo il trovato è il seguente.
L'acqua da trattare viene immessa, ad una temperatura preferibilmente compresa, tra 20°C e 25°C attraverso la luce di ingresso 3 e, applicando, mediante il collegamento all’alimentatore elettrico 29, una differenza di potenziale tra la prima piastra 12a, alla base della pila, e l'ultima piastra I2b, alla sommità della pila, si stabilisce una corrente elettrica attraverso tutta la cella elettrolitica. Questo è dovuto al fatto che l'acqua contiene sempre e comunque degli ioni, positivi e negativi. La loro concentrazione è però eempre molto bassa (da qualche decina a svariate centinaia di mg/1) ed è grossolanamente correlata alla conducibilità elettrica dell'acqua. Per semplicità, la presenza di questi ioni viene trascurata agli effetti delle reazioni elettrochimiche che avvengono agli elettrodi della cella.
Ciascuna piastra della pila, eccettuate le due piastre di estremità 12a, I2b, funziona come un elettrodo bipolare nel senso che le sue due facce funzionano una come anodo ed una come catodo.
Agli anodi si ha la formazione di idrossido ferroso, secondo la reazione (per acqua priva di ossigeno) 20H<- >+ Fe - 2e = Fe (OH)2 mentre ai catodi si sviluppa idrogeno gassoso.
L'ossido ferroso entra in soluzione ed è parzialmente dissociato in ione ferroso Fe<++ >e ione ossidrile 20H<~ >. Il rendimento faradico è praticamente pari al 100%.
L'acqua sottoposta a trattamento viene fatta ricircolare più volte. mediante la pompa 43, attraverso la cella 2 per aumentare il tempo di contatto dell'acqua con le piastre 12, 12a, 12b.
Eventualmente, per aumentare il tempo di contatto tra l'acqua da trattare e le piastre 12, 12a, 12b, è possibile inserire un serbatoio lungo il condotto di ricircolo 40.
Alla base della cella 2, contemporaneamente alla dissoluzione degli anodi di ferro o di lega di ferro, mediante il diffusore costituito dai tubetti 22, viene insufflata aria 4, o altro gas contenente ossigeno, finemente suddivisa. Anche l'aria, o altro gas, viene fatta circolare più volte attraverso la cella 2. L'azione del gas contenente ossigeno è fondamentale poiché provoca l'ossidazione dell Fe(II) a Fe(III) che dà luogo all idroosido ferrico altamente insolubile e principale responsabile della rimozione dell'arsenico.
E da notare che con il processo secondo il trovato, diversamente da quanto ipotizzabile in base alle conoscenze dello stato della tecnica, oltre all’As(V), viene eliminato anche l'As(III) senza che questo debba essere trasformato necessariamente in As(V). E ipotizzabile un meccanismo di ossidazione dell'As(III) che potrebbe essere dovuto all'azione combinata dell'ossigeno contenuto nel gas insufflato ed una possibile ossidazione anodica dell’As(III).
L'idrossido ferrico fissa per adsorbimento e complessazione gli ioni di arsenico formando complessi insolubili. Si formano quindi dei fiocchi che precipitano facilmente.
Dalla luce di uscita 4 esce quindi acqua insieme ad una massa di fiocchi coagulati di idrossido ferrico. Nella vasca di sedimentazione 50 questi fiocchi vengono fatti sedimentare, quindi addensati ed estratti sotto forma di fanghi. Successivamente, l'acqua in uscita dalla vasca di sedimentazione 50 viene sottoposta a filtrazione con sistemi di tipo noto ad esempio una filtrazione a sabbia, mediante un filtropressa o una filtrazione a membrana.
Il consumo di energia per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato con l'apparecchiatura sopra descritta è estremamente basso. La densità di corrente sulle piastre può variare da qualche mA/cm a qualche decina di mA/cm per cui, sapendo che il rendimento faradico è praticamente unitario, la quantità di ferro (bivalente) prodotta è di circa 1 mg per ogni mA. Per una differenza di potenziale di, ad esempio, 7 V tra anodo e catodo, l'energia necessaria per produrre un grammo di ferro risulta 7 Wh. Per rimuovere l’arsenico al 99,5% risulta (da prove simulate in. laboratorio) che il rapporto Fe/As deve essere compreso tra 10 e 15, pertantp per una rimozione di tale entità in 100 litri di acqua, a partire da una concentrazione di 1 mg/1 (concentrazione finale 5 Mg/l) di arsenico, occorrono al massimo 1,5 g di Fe disciolti, equivalenti ad un consumo di energia di 10,5 Wh, ovvero 1,05 kWh per 10.000 litri di acqua. Ovviamente a questi consumi vanno aggiunte le perdite del circuito di alimentazione elettrica e l'energia necessaria per i servizi (pompe, eccetera).
La cella elettrolitica 2 funziona a corrente costante, pertanto per variare il dosaggio dall'idrossido di ferro prodotto è.sufficiente regolare la corrente attraverso la cella elettrolitica.
Per evitare incrostazioni di idrossidi alcalini sui catodi è prevista una periodica inversione della polarità della corrente di alimentazione della cella elettrolitica.
Le eventuali incrostazioni formatesi all'interno della cella possono essere scaricate mediante l'apertura della valvola 4G posta sul fondo della cella elettrolitica.
Periodicamente, le piastre 12, 12a, 12b, consumate, possono essere sostituite con nuove piastre semplicemente asportando la pila di piastre dalla camera 11.
I fanghi in uscita dalla vasca di sedimentazione 46 e dal filtro sono molto stabili e soddisfano il test TCLP dell’EPA (USA) e pertanto possono essere smaltiti, senza ulteriori trattamenti, in discariche opportune.
Si è in pratica constatato come il procedimento secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto, in un unico stadio, costituito dalla cella elettrolitica con ricircolo dell'acqua ed insufflazione di gas contenente ossigeno, consente di ottenere un'eccellente rimozione di entrambi i tipi di arsenico, trivalente e pentavalente, senza per questo richiedere alcun prodotto chimico, nè aggiustamenti del pH, con un'acqua da trattare avente un pH compreso tra 6 e 8.
A puro titolo indicativo viene riportato qui di seguito un esempio di esecuzione con relativo dimensionamento del procedimento secondo il trovato.
Esempio
Verrà descritto un esempio tipico di applicazione e relativo dimensionamento della cella elettrolitica.
Si consideri un flusso di acqua di 10.0001/h (litri/ora) con una concentrazione complessiva di As(III) e As(V) di 2,0 mg/1. Se si assegna un rapporto in peso Fe/As = 15 (per una rimozione dell'As del 99,5%) occorrono 30 mg di Fe(ll) per ogni litro di acqua, quindi complessivamente 300 g/ora di Fe(II).
Dato che la conversione elettrolitica del ferro in Fe(II) richiede circa 1 Ah (Ampère·ora) per ogni grammo di ferro che entra in soluzione, occorrono circa 300 Ah netti.
La cella elettrolitica potrà avere allora le seguenti caratteristiche: diametro delle piastre forate 600 mm, spessore 6-7 mm, numero piastre = 18, distanza fra le piastre = 4 mm, altezza della cella elettrolitica 1500 mm (capacità utile circa 5001) , tensione corrente di alimentazione rispettivamente 170 V in corrente continua e 19 A, potenza netta assorbita 3,23 kW.
Con una portata di ricircolo di 15.000 1/h, il tempo di ritenzione equivalente risulta di circa 6,7 minuti.
La portata di aria insufflata (calcolata sulla base della quantità di Fe(II) da ossidare a Fe(III)} sarà di circa 10001/h riferita alla pressione atmosferica e alla temperatura ambiente (20-25°C).
Il procedimento così concepito, nonché l'apparecchiatura per la sua esecuzione, sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigen-ze e lo stato della tecnica.
Benché il procedimento secondo il trovato sia stato concepito in particolare per la rimozione di arsenico dall'acqua, potrà comunque essere utilizzato per la rimozione di altri metalli pesanti dall'acqua quali mercurio, zinco, rame, eccetera.
Inoltre, il procedimento secondo il trovato, benché sia stato concepito in particolare per il trattamento di acqua potabile, potrà comunque essere utilizzato anche per la decontaminazione di acque di scarico industriale e di quelle derivanti da uso agricolo.

Claims (16)

  1. R IV E N D I C A Z I O N I 1. Procedimento per la rimozione di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua,<' >caratterizzato dal fatto che l'acqua da trattare viene fatta circolare all'interno di una cella elettrolitica con elettrodi in ferro o in lega di ferro, dal fatto che nell'acqua all'interno della cella elettrolitica viene fatto gorgogliare un gas contenente ossigeno, l'acqua in uscita da detta cella elettrolitica essendo sottoposta a sedimentazione e/o filtrazione.
  2. 2. Procedimento, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'acqua viene ricircolata più volte attraverso detta cella elettrolitica .
  3. 3. Procedimento, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il ricircolo dell'acqua attraverso detta cella elettrolitica viene eseguito con l'ausilio di un serbatoio di stoccaggio temporaneo di parte dell'acqua per incrementare il tempo di permanenza dell'acqua in detta cella elettrolitica.
  4. 4. Procedimento, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gas contenente ossigeno è costituito da aria.
  5. 5. Apparecchiatura per la rimozione di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua, caratterizzata dal fatto di comprendere: -una cella elettrolitica con elettrodi in ferro o in lega di ferro provvista di una luce di ingresso per l'acqua da trattare e di una luce di uscita dell'acqua trattata; -mezzi di circolazione dell'acqua da trattare all'interno di detta cella elettrolitica; -mezzi di erogazione di un gas contenente ossigeno in detta cella elettrolitica .
  6. 6. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di sedimentazione e/o di filtrazione dell’acqua in uscita da detta cella elettrolitica.
  7. 7. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta cella elettrolitica comprende un involucro definente al suo interno una camera sostanzialmente cilindrica ad asse verticale delimitata da pareti in materiale elettricamente isolante; in detta camera essendo alloggiata una pila di piastre in ferro o in lega di ferro impilate lungo l'asse di detta camera e distanziate tra loro mediante distanziatori in materiale elettricamente isolante; le due piastre situate in corrispondenza delle estremità della pila di piastre essendo collegabili ai due poli di un alimentatore elettrico in corrente continua; detti mezzi di erogazione di un gas essendo disposti in prossimità del fondo di detta camera; detta luce di ingresso essendo disposta inferiormente a detta pila di piastre e detta luce di uscita essendo disposta superiormente a detta pila di piastre.
  8. 8. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette piastre presentano ciascuna un corpo discoidale contattante con il suo perimetro le pareti laterali di detta camera ed attraversato da una pluralità di fori.
  9. 9. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette piastre sono calzate coassialmente su un corpo tubolare di supporto portante, in corrispondenza della sua estremità inferiore detti mezzi di erogazione di un gas; detto corpo tubolare fuoriuscendo con la sua estremità superiore da detta camera ed essendo collegabile ad un condottoci alimentazione di detto gas.
  10. 10. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di erogazione di un gas comprendono un collettore centrale connesso all'estremità inferiore di detto corpo tubolare e una pluralità di diramazioni radiali con fori di erogazione orientati verso l'alto.
  11. 11. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta camera comunica, in corrispondenza della sua estremità superiore, con un camino di sfiato dei gas erogati o prodotti in detta camera.
  12. 12. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di ricircolazione dell'acqua attraverso detta cella elettrolitica.
  13. 13. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di ricircolazione dell'acqua comprendono un condotto di ricircolo con un ingresso disposto superiormente a detta pila di piastre ed un'uscita disposta inferiormente a detta pila di piastre, lungo detto condotto di ricircolo essendo disposta una pompa.
  14. 14. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che lungo detto condotto di ricircolo è disposto un serbatoio di stoccaggio temporaneo dell'acqua ricircolata.
  15. 15. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta pila di piastre è estraibile da detto involucro.
  16. 16. Procedimento ed apparecchiatura per la rimozione di metalli pesanti, in particolare dell'arsenico, dall'acqua, caratterizzati dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004056711A1 (en) * 2002-12-23 2004-07-08 Envirogain Inc. Method and apparatus for the electrochemical treatment of contaminated aqueous media
US7544636B2 (en) * 2004-03-04 2009-06-09 The Regents Of The University Of California Treated bottom ash medium and method of arsenic removal from drinking water
US7892436B2 (en) * 2005-04-25 2011-02-22 The Regents Of The University Of California Compositions and methods for removing arsenic in water
US20090008267A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-08 Giovanni Del Signore Process and method for the removal of arsenic from water
US7514004B1 (en) * 2008-05-01 2009-04-07 Sandia Corporation In-tank recirculating arsenic treatment system
WO2010025271A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 The Regents Of The University Of California Electrochemical removal of arsenic
ITPD20080357A1 (it) * 2008-12-02 2010-06-03 Univ Padova Metodo per l'abbattimento di concentrazioni recalcitranti di cromo in reflui acquosi con sostanze organiche
RU2531301C2 (ru) 2009-01-13 2014-10-20 Эксесс Бизнесс Груп Интернешнл Ллс Система обработки воды с гравитационной подачей
SK288170B6 (sk) 2010-08-11 2014-03-04 František Pancurák Zariadenie na galvanickĂş Ăşpravu kvapalĂ­n, najmä pitnej vody
GB2508917A (en) * 2012-12-16 2014-06-18 Giovanni Del Signore Removal of heavy metals from water
CN103141430B (zh) * 2013-03-29 2014-08-13 宁忠斌 三极双循环海水净化增氧器
CN103288185B (zh) * 2013-05-20 2015-07-01 江苏通瑞环保科技发展有限公司 一种利用外循环电絮凝技术处理重金属离子废水的方法
PE20161083A1 (es) 2014-01-31 2016-11-19 Goldcorp Inc Proceso para la separacion de al menos un sulfuro de metal a partir de una mena o concentrado de sulfuros mixtos
JP7037303B2 (ja) * 2017-09-08 2022-03-16 株式会社ナカボーテック 開放型複極式電解装置
US11518692B2 (en) * 2018-01-19 2022-12-06 Curt Johnson Electrocoagulation system
CN110156109A (zh) * 2019-06-11 2019-08-23 上海金铎禹辰水环境工程有限公司 一种向水中注入低能电子治理污染水体的方法

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