ITPD20100347A1 - Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido. - Google Patents

Description

CELLA A CONDENSATORI A FLUSSO PASSANTE PER LA PURIFICAZIONE DI UN FLUIDO.

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

La presente invenzione concerne una cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo il preambolo della rivendicazione indipendente.

Più in dettaglio, la cella a condensatori a flusso passante di cui trattasi, à ̈ destinata ad essere vantaggiosamente impiegata in apparecchiature di purificazione per rimuovere da fluidi, e più in particolare solitamente da liquidi, concentrazioni indesiderate di contaminanti, ad esempio costituiti da sali disciolti al loro interno.

La cella in oggetto potrà altresì essere impiegata in apparecchiature atte a concentrare all’interno di fluidi, particolarmente di processi industriali, particelle ionizzate per agevolarne il recupero o lo smaltimento.

La cella, secondo la presente invenzione, à ̈ pertanto vantaggiosamente impiegabile in apparecchiature di purificazione destinate a molteplici applicazioni sia in campo industriale che in campo civile, quali ad esempio la dissalazione dell’acqua di mare, l’addolcimento di acque particolarmente dure, la rimozione dall’acqua di sali (quali cloruri e solfati), di nitrati, di nitriti, di ammoniaca, di metalli pesanti, di sostanze organiche o di microinquinanti in genere, ovvero ancora per la deionizzazione di fluidi ad esempio di processi industriali o per la concentrazione di sostanze inquinanti difficili da smaltire o vantaggiose da recuperare per un riutilizzo.

La presente invenzione si inserisce pertanto in generale nell’ambito industriale della produzione di apparecchiature e di componenti di apparecchiature per il trattamento, il filtraggio o la purificazione di fluidi.

Stato della tecnica

Le apparecchiature per la purificazione dei fluidi mediante condensatori a flusso passante comprendono, tradizionalmente, una o più celle, del tipo oggetto della presente invenzione, collegate in serie o in parallelo tra loro.

Ciascuna cella à ̈ provvista di una struttura di contenimento, solitamente in plastica, e di una pluralità di elettrodi sovrapposti, i quali formano i condensatori, e sono alloggiati in compressione entro la struttura di contenimento.

Il flusso di fluido da trattare à ̈ fatto passare tra gli elettrodi, per ottenere, a seconda delle applicazioni, la concentrazione di un soluto di particelle ionizzate, ovvero un solvente depurato da tali particelle (siano esse ioni, o altre sostanze cariche a seconda della specifica applicazione).

Gli elettrodi dei condensatori a flusso passante sono formati con strati di materiali conduttori affacciati l’uno all’altro e caricati ad opposte polarità da un alimentatore a corrente continua per generare tra gli elettrodi contigui un campo elettrostatico.

Durante una prevista fase di servizio della cella, il fluido scorre tra gli elettrodi a diversa polarità e le particelle cariche presenti nel fluido, ad esempio ioni di sali disciolti, vengono attratti dagli elettrodi e trattenuti su di essi dall’azione del campo elettrico.

In una fase di rigenerazione della cella successiva alla fase di servizio, il campo elettrico viene rimosso e gli ioni, che si sono accumulati sugli elettrodi, vengono evacuati mediante l’impiego di un flusso di scarico.

Il funzionamento di tali celle prevede pertanto l’alternarsi di fasi di servizio, in cui ha luogo la concentrazione di soluti carichi in corrispondenza degli opposti elettrodi, e di fasi di rigenerazione, in cui i soluti accumulatisi sugli elettrodi sono rimossi mediante il suddetto flusso di scarico.

Gli elettrodi dei condensatori a flusso passante assorbono e rilasciano elettrostaticamente i contaminanti di cariche ioniche e partecipano attivamente al processo di deionizzazione del liquido da trattare.

La rimozione dei soluti mediante le celle a condensatori a flusso passante non coinvolge sostanzialmente reazioni di ossido riduzione ed il passaggio di corrente tra gli elettrodi à ̈ principalmente dovuto alla cessione di carica a seguito del contatto degli ioni con gli elettrodi sotto l’azione del campo.

Gli elettrodi sono allo scopo formati da strutture porose di materiali conduttori. Sono noti numerosi materiali impiegabili per la realizzazione degli elettrodi come ad esempio carbonio attivo spugnoso stampato in forma di fogli o di fibre come descritto ad esempio nel brevetto US 6,413,409 ovvero fogli di una miscela comprendente PTFE come descritto ad esempio nel brevetto US 6,413,409.

Tali strutture porose consentono di aumentare notevolmente la superficie di scambio delle cariche elettriche, e sono spesso associate a strati in grafite atti a realizzare il collegamento elettrico con l’alimentatore ed a conferire migliorate caratteristiche meccaniche di flessibilità all’elettrodo medesimo.

A seconda delle applicazioni possono essere richieste apparecchiature di filtraggio a condensatori a flusso passante dotati di numerose celle per trattare volumi importanti di fluido ovvero per abbassare in più step successivi la conducibilità di un flusso di fluido fino a portarla a valori desiderati.

Ciascuna cella si comporta elettricamente sostanzialmente come un condensatore di notevole capacità.

Gli strati a polarità alternata di elettrodi sono tra loro separati da strati spaziatori, in cui scorre il flusso di fluido. Tali strati spaziatori sono ottenuti in un materiale non conduttivo e poroso quale ad esempio un tessuto di nylon.

Condensatori a flusso passante del tipo noto sopra indicato sono ad esempio descritti nei brevetti US 6,413,409 e US 5,360,540.

Al fine di aumentare le prestazioni delle celle a condensatori a flusso passante le superfici degli strati conduttori degli elettrodi sono state associate a strati di materiale permeabile o semipermeabile, in grado di intrappolare selettivamente gli ioni che migrano verso il corrispondente elettrodo sotto l’azione del campo, realizzando membrane selettivamente di tipo a scambio anionico o di tipo a scambio cationico. Gli ioni sono così trattenuti o intrappolati nello strato di tale materiale prossimo all’elettrodo verso il quale migrano, non essendo più sottoposti all’azione vorticosa del fluido. L’utilizzo di questi materiali ha consentito di migliorare l’efficienza dei condensatori a flusso consentendo di trattenere e concentrare sugli elettrodi una maggiore quantità di ioni e, più in generale, di contaminanti caricati.

Nella pratica si à ̈ potuto constatare che le celle con membrane a scambio ionico seppure migliorano le prestazioni delle precedenti celle prive di membrane, presentano l’inconveniente di rompersi piuttosto frequentemente.

Le aziende produttrici di celle a condensatori a flusso passante hanno tentato di ovviare a questo inconveniente con strutture di contenimento sempre più resistenti meccanicamente ma con scarsi risultati, stante che il numero degli scarti, ovvero di celle che in corso di lavoro sono soggette a rotture, risulta attualmente ancora eccessivamente elevato.

Inoltre, la compressione esistente nella successione di strati della cella ottenuti con strati di elettrodi e con strati spaziatori, diminuisce la facilità di rigenerazione della cella stante le difficoltà che incontra il fluido a raggiungere gli elettrodi ed in particolare i pori della struttura spugnosa del carbonio, per lavare gli ioni o i sali depositatisi o precipitati, sugli elettrodi medesimi.

Presentazione dell’invenzione

In questa situazione il problema alla base della presente invenzione à ̈ pertanto quello di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota sopra citata, mettendo a disposizione una cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, la quale riduca notevolmente i guasti per rottura della struttura di contenimento durante il suo funzionamento.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione una cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido che sia semplice ed economica da realizzare ed operativamente del tutto affidabile.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione una cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, la quale abbia un rendimento elevato.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano alcune forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative, in cui:

- la figura 1 mostra schematicamente un particolare della cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido oggetto della presente invenzione relativo ad una porzione in sezione degli strati che compongono il condensatore a flusso passante;

- la figura 2 mostra schematicamente una prima forma realizzativa della cella oggetto della presente invenzione con le sue parti in esploso e con alcune parti asportate o in sezione per meglio evidenziarne altre ancora;

- la figura 3 mostra schematicamente una vista in sezione di una seconda forma realizzativa della cella oggetto della presente invenzione con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

- la figura 4 mostra schematicamente una vista in terza di una seconda forma realizzativa della cella oggetto della presente invenzione con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferita

Con riferimento agli uniti disegni à ̈ stato indicato nel suo complesso con 1 un esempio di cella a condensatori a flusso passante secondo la presente invenzione, atta ad essere impiegata in una apparecchiatura per la purificazione di un fluido da contaminati.

Più chiaramente, la cella 1 a di cui trattasi, si presta ad essere impiegata in apparecchiature per la purificazione di fluidi da particelle ionizzate, presenti al suo interno, suscettibili di risentire della presenza di un campo elettrico, quali ad esempio ioni in soluzione.

Nel seguito verrà indicato genericamente con il termine di particelle ionizzate qualunque contaminante disciolto nel fluido da trattare in grado di essere attratto da un campo elettrostatico, come in particolare gli ioni disciolti in una soluzione.

La cella 1 si presta pertanto ad essere impiegata per la deionizzazione di fluidi di processi industriali e per la deionizzazione dell’acqua, in particolare per la desalinizzazione dell’acqua di mare, essendo in particolare in grado di rimuovere dal suo interno sali in soluzione (quali cloruri e solfati), nitrati, nitriti, ammoniaca, ed altri contaminanti polarizzati di sostanze organiche o di microinquinanti in genere.

Nell’esempio realizzativo illustrato nelle figure allegate la cella 1 per la purificazione di un fluido, comprende un condensatore a flusso passante formato, in modo di per sé noto, da una pluralità di strati di elettrodi 3 collegati elettricamente, mediante appositi collettori (non illustrati), ad un alimentatore DC a corrente continua. Quest’ultimo carica gli strati di elettrodi 3 contigui a differente polarità in modo da definire una pluralità di coppie di elettrodi contraffacciati che formano le armature di altrettanti condensatori in serie tra cui si instaurano i campi elettrici.

Gli strati di elettrodi 3 sono caricati ad esempio ad una tensione di 1,6 Volt e sono ottenuti con strati sovrapposti e contraffacciati, di materiale conduttore, separati tra loro da strati separatori 4 entro cui scorre il flusso di fluido da trattare contenente le particelle ionizzate che si desidera almeno in parte rimuovere.

Gli strati conduttori che formano gli elettrodi 3 sono in un materiale con struttura porosa ovvero con una formazione di pori interstiziali superficiali che offrono una notevole superficie di scambio con il liquido.

Il materiale che compone gli strati conduttori 3 potrà essere un qualsiasi materiale notoriamente impiegato nei processi elettrochimici dei condensatori a flusso e comprenderà tradizionalmente carbone attivo spugnoso ovvero potrà essere costituito da uno qualunque dei materiali descritti ad esempio nel brevetto US 6,413,409 qui allegata per riferimento dalla riga 64 di colonna 3 alla riga 41 di colonna 4, ovvero da fogli flessibili conduttivi di PTFE e particelle di carbonio come descritti nel brevetto US 7,175,783 qui allegato per riferimento, ovvero ancora da un qualunque materiale descritto nel brevetto US 6,709,560, qui allegato per riferimento, dalla riga 26 di colonna 6 alla riga 23 di colonna 7.

Preferibilmente, gli strati conduttori 3 sono realizzati da un substrato in grafite 3’ e da un substrato in carbone attivo 3’’ tra loro accoppiati, e di cui il substrato in grafite 3’ ha lo scopo di realizzare un collegamento elettrico con l’alimentatore, ed il substrato in carbone attivo 3’’ ha lo scopo di aumentare l’area di scambio di corrente con gli ioni o particelle cariche presenti nel fluido.

Gli strati separatori 4 potranno a loro volta essere ad esempio costituiti da materiali altamente porosi non conduttivi, in grado di isolare gli elettrodi consentendo il passaggio del flusso di fluido, come ad esempio un materiale sintetico poroso o altri materiali di materiali spaziatori non conduttivi come fibra di vetro o un tessuto di nylon.

Le dimensioni la forma e la distribuzione degli strati di materiale conduttore che compongono gli strati di elettrodi 3 ovvero le dimensioni la forma e la distribuzione degli strati di materiale separatore interposti tra gli elettrodi non formano oggetto di specifica rivendicazione e non verranno descritti in dettaglio in quanto ben noti ad un tecnico del settore e, a puro titolo di esempio descritti nel brevetto US 6,413,409 ovvero nel brevetto US 6,709,560, qui allegato per riferimento, in particolare dalla riga 11 alla riga 23 di colonna 7.

Gli strati di elettrodi 3 comprendono inoltre uno strato di materiale semipermeabile a scambio ionico 31, il quale potrà essere associato in vario modo allo strato di materiale conduttore 3. Più in dettaglio, tale strato 31 potrà essere separato dallo strato di materiale conduttore 3 ovvero sovrapposto a suo rivestimento, ovvero ancora infiltrato nei suoi pori o costituito nello stesso stato di materiale conduttore 3 come ad esempio descritto nel brevetto US 6,709,560, qui allegato per riferimento, dalla riga 27 di colonna 6 alla riga 10 di colonna 7, avente analogo comportamento a scambio ionico selettivo, e nel seguito richiamato nella stessa terminologia di strato di materiale semipermeabile a scambio ionico 31.

In accordo con l’esempio illustrato in figura 1, lo strato di materiale semipermeabile 31 à ̈ separato mediante un distanziatore 32 dalla superficie dell’elettrodo 3.

Tale ulteriore strato di materiale semipermeabile 31 potrà essere ottenuto con una membrana semipermeabile ovvero con uno o più strati di materiale caricato come ad esempio descritto nel brevetto US 6,709,560, qui allegato per riferimento anche dalla riga 50 di colonna 4 alla riga 10 di colonna 7.

Lo strato di materiale semipermeabile 31 à ̈ atto ad intrappolare selettivamente gli ioni che migrano verso gli elettrodi 3 sotto l’azione del campo durante una fase di servizio meglio specificata nel seguito, consentendo di migliorare le prestazioni del condensatore ovvero di trattenere, nella suddetta fase di servizio, una maggiore quantità di particelle cariche. Queste ultime vengono poi, almeno in parte, rilasciate dagli elettrodi 3 durante la successiva fase di rigenerazione, in particolare passando attraverso previsti fori 33 ricavati nello strato di materiale semipermeabile 31. Nelle figure 3 e 4 per facilità di comprensione, il substrato in grafite 3’ ed il substrato in carbonio 3’’ degli elettrodi 3 sono stati indicati complessivamente con 30.

La cella 1 à ̈ delimitata in modo di per sé tradizionale da una struttura di contenimento 2, solitamente costituita da un corpo scatolare in materiale plastico, all’interno della quale à ̈ alloggiata in compressione la successione di strati di elettrodi 3 e di strati spaziatori 4.

La cella 1 à ̈ destinata ad essere alimentata durante il funzionamento dell’apparecchiatura di purificazione in cui à ̈ integrata, con un flusso di fluido mediante una condotta di alimentazione. Il flusso di fluido che attraversa il condensatore della cella 1 à ̈ quindi convogliato in uscita ad una condotta di estrazione. Allo scopo la struttura di contenimento 2 della cella 1, à ̈ provvista di una apposita apertura di ingresso, connessa alla condotta di alimentazione, e di una apposita apertura d’uscita, connessa alla condotta di estrazione.

Il condensatore a flusso passante della cella 1 Ã ̈ elettricamente connesso ad un alimentatore a corrente continua dotato di una scheda di controllo a circuiti integrati, la quale controlla, nelle diverse fasi operative del ciclo di funzionamento del condensatore, tipicamente mediante interruttori a semiconduttori, la tensione applicata agli elettrodi mediante appositi collettori di collegamento.

Il ciclo di funzionamento della cella 1 prevede, in modo di per sé del tutto tradizionale e ben noto al tecnico del settore, una fase di carica, in cui l’alimentatore carica gli elettrodi 3 contigui a differente polarità per portarli ad una tensione di esercizio costante e, ad esempio, pari a 1,6 V. Il ciclo prevede quindi una fase di servizio, in cui con gli elettrodi caricati, il flusso di fluido da trattare à ̈ forzato a passare attraverso il condensatore, mediante la condotta di alimentazione e la condotta di estrazione. Durante tale fase di servizio ha luogo la depurazione del fluido dalle particelle polarizzate dovuta al fatto che le particelle ionizzate vengono attratte dai rispetti elettrodi a polarità opposta alla loro determinando un progressivo accumulo delle stesse particelle ionizzate sugli stessi elettrodi.

Una volta raggiunta la programmata saturazione degli elettrodi con le particelle polarizzate presenti nel fluido, il ciclo prevede una fase di rigenerazione, in cui con gli elettrodi 3 disattivati, un flusso di fluido di scarico, preferibilmente contenente un prodotto solubilizzante, Ã ̈ forzato a passare nel condensatore con conseguente rimozione delle particelle ionizzate accumulatesi sugli elettrodi 3.

Con il termine “prodotto solubilizzante†si dovrà intendere un qualunque prodotto, vantaggiosamente in particolare disponibile in una soluzione per una facilità di immissione nel condensatore, suscettibile di aumentare la solubilità delle specifiche particelle ionizzate con cui à ̈ destinato ad interagire nella prevista applicazione, aumentandone la soglia di precipitazione. Esso sarà per tanto ad esempio costituito da una soluzione contenente un controione in grado di inibire, entro ceri limiti, la precipitazione dello ione contenuto nel fluido da trattare e così ad esempio potrà essere costituito da una soluzione acida per la solubilizzazione di carbonati o di nitrati.

Solitamente, il flusso di scarico che passa nella cella 1 durante la fase di rigenerazione à ̈ da considerarsi uno scarto (a meno che lo scopo dell’apparecchiatura non sia quello di concentrare una soluzione) e, nel caso si tratti di una apparecchiatura per la deionizzazione dell’acqua, sarà inviato al normale scarico previsto dell’impianto idraulico.

Prima di riprendere la fase di servizio può avere luogo anche una fase di preproduzione, in cui il flusso di fluido da trattare continua ad essere convogliato allo scarico in attesa che i condensatore raggiunga la carica alla tensione prevista e quindi gli elettrodi 3 siano completamente efficienti per la loro azione di depurazione del liquido dalle particelle ionizzate.

Con il termine “disattivati†si deve intendere tutte quelle condizioni a cui sono sottoposti gli elettrodi 3 prima di riprendere la fase di carica e che generalmente prevedono una fase di scarica con cortocircuitazione degli elettrodi 3, una fase di scarica positiva in cui gli elettrodi 3 sono sottoposti ad una tensione a polarità invertita, volta ad allontanare le particelle cariche dagli elettrodi 3, in cui si erano accumulate, ed una fase di assenza di tensione prima di riprendere la fase di carica.

Una unità di controllo logico cpu master aziona le diverse fasi operative della apparecchiatura 1 in cui sono integrate una o più celle oggetto della presente invenzione.

Secondo l’idea alla base della presente invenzione, la cella 1 comprende mezzi di compensazione 5 per controllare la compressione esercitata dalla struttura di contenimento 2 sugli strati 3, 4.

L’idea alla base della presente invenzione trae origine dalla ricerca e definizione del problema alla base della rottura delle strutture di contenimento 2 in accordo con la tecnica fino ad ora nota, e dalla sorprendete soluzione del problema.

Gli strati di elettrodi 3 variano il proprio volume in funzione della forma ionica che assumono, in particolare in ragione della presenza degli strati di membrane a scambio ionico 31. Ad esempio, le membrane a scambio cationico 31, quando funzionano in forma calcio (ovvero in una soluzione ricca di calcio), si trovano ad essere in una forma piuttosto contratta, stante le ridotte dimensioni degli ioni calcio. Analogamente, quando la cella si trova a trattare con acqua di mare, le membrane cationiche si trovano in forma sodio ovvero in una forma comunque piuttosto contratta. Quando invece le stesse membrane 31 vengono sottoposte, durante il loro normale ciclo di funzionamento, alle previste fasi di rigenerazione mediante un prodotto solubilizzante, come ad esempio una soluzione acida, esse si vengono solitamente a trovare in forma idrogeno ovvero con i propri gruppi funzionali (ad esempio SO<3>) legati a ioni idrogeno che ne aumentano notevolmente le dimensioni. Pertanto, a seconda dell’ambiente in cui la membrana semipermeabile 31 si trova a lavorare, si possono riscontrare sue notevoli variazioni di volume. Ad esempio, una variazione del 10% per una membrana di spessore di 300 µm comporta che con 100 coppie di elettrodi vi sia una variazione di spessore pari a 3mm. Stante che gli strati 3, 4 della cella 1 sono già di per se stessi usualmente compressi al fine di migliorare la conducibilità elettrica degli strati di elettrodi 3, ovvero in particolare per ottimizzare la conducibilità tra il substrato in carbone 3’’ ed il substrato in grafite 3’, un aumento significativo nello spessore delle membrane 31 à ̈ suscettibile di determinare una eccessiva compressione degli strati 3, 4 ed il superamento di un valore di soglia massima di pressione con un degrado del rendimento della cella 1 ovvero con una rottura della sua struttura di contenimento 2.

In presenza di compressione oltre ad un valore limite di soglia le deformazioni degli strati di elettrodi 3 possono diventare irreversibili cosicché, la successione di strati 3, 4 non tornando più alla dimensione di progetto non à ̈ più in grado di consentire alla cella 1 di lavorare con prestazioni ottimali ovvero con una soddisfacente portata di fluido che attraversa la cella 1 medesima.

In accodo con la forma realizzativa illustrata in figura 2 i mezzi di compensazione 5 comprendono uno strato in materiale ammortizzante 50, agente su almeno uno strato della successione di strati 3, 4. Esso à ̈ stato rappresentato con linea a tratteggio in figura 2 interposto tra gli strati 3, 4 della cella 1.

Preferibilmente, tale strato in materiale ammortizzante 50 sarà posizionato tra almeno una parete di estremità 2’ della struttura di contenimento 2 della cella 1 (ovvero sulla parete di fondo o sulla parete superiore nella direzione di sviluppo della successione di strati 3, 4) ed almeno il corrispondente strato terminale 3’ della successione di strati 3, 4.

Diversamente, uno o più strati in materiale ammortizzante 50 potranno essere interposti tra gli strati della successione di strati 3, 4 ad esempio ad intervalli prestabiliti tra due strati di elettrodi contigui 3.

Vantaggiosamente, lo strato in materiale ammortizzante potrà essere ottenuto in un materiale polimerico, quale ad esempio una gomma ovvero un materiale espanso preferibilmente a celle chiuse.

Lo strato in materiale ammortizzante 50 potrà essere ottenuto anche con un materassino provvisto di mezzi elasticamente cedevoli per consentire di sviluppare una reazione elastica alla compressione variabile degli strati 3, 4.

I mezzi di compensazione 5, ed in particolare lo strato in materiale ammortizzante 50 sopra descritto, possono in particolare essere ottenuti mediante un corpo a tenuta 60 delimitante una camera d’aria. Tale corpo a tenuta 60 potrà essere ad esempio in forma di cuscino agente sulla successione di strati 3, 4, e posizionato come già indicato in precedenza con riferimento allo strato di materiale ammortizzante, ad esempio interposto tra una parete di estremità 2’ della struttura di contenimento 2 ed uno strato terminale 3’ della sequenza di strati.3, 4

In accordo con una differente forma realizzativa della presente invenzione illustrata in figura 3, la struttura di contenimento 2 à ̈ ottenuta in almeno due parti 2’, 2’’ connesse tra loro per definire il vano di contenimento della successione di strati 3, 4. Le due parti, ad esempio a forma di guscio, sono montate l’una sull’altra in modo scorrevole essendo trattenute meccanicamente dai mezzi di compensazione 5.

Questi ultimi, possono essere vantaggiosamente ottenuti con uno o più elementi elasticamente cedevoli, quali ad esempio delle semplici molle 500 come indicato in figura 3.

La successione di strati à ̈ stata rappresentata nelle allegate figure come sovrapposizione di strati piani e paralleli. Diversamente, la successione di strati 3, 4 potrà essere ottenuta avvolgendo a spirale, preferibilmente a partire da un’anima centrale, gli strati 3, 4 come ad esempio indicato nei brevetti US 5,60,597 figura 5 da colonna 9 riga 65 a colonna 10 riga 6; US 5,192,432 figure 1 e 2 e colonna 6 righe 5 – 47; US 5,748,437 figure 13, 14 da colonna 12 riga 48 a colonna 13 riga 13.

Quanto indicato in precedenza con riferimento alla successione di strati piani potrà essere agevolmente adattato, mutatis mutandis, anche per una distribuzione a spirale di strati in cui radialmente si ottiene comunque una successione di strati 3, 4 in compressione suscettibile di rompere per aumento di volume la prevista struttura di contenimento tubolare esterna, ed in particolare cilindrica. Preferibilmente in accordo con quest’ultima forma realizzativa, i mezzi di compensazione saranno previsti in corrispondenza dell’anima centrale, tra due strati contigui ovvero a ridosso struttura di contenimento cilindrica esterna.

In accordo con una caratteristica vantaggiosa della presente invenzione, la cella 1 comprende inoltre mezzi di regolazione 6 atti ad agire sui mezzi di compensazione 5 per variare la compressione esercitata dalla struttura di contenimento 2 sugli strati 3, 4.

Tali mezzi di regolazione 6 sono vantaggiosamente pneumatici ovvero ottenuti con una sorgente di alimentazione 7 controllata di aria compressa collegata al corpo a tenuta 60 dei mezzi di compensazione 5 mediante almeno un condotto 61. Una unità di controllo logico 62 non illustrata in dettaglio in quanto evidentemente alla portata di qualunque tecnico del settore, potrà controllare, vantaggiosamente mediante valvole, l’alimentazione e lo scarico del corpo a tenuta 60 per variare la pressione esercitata da quest’ultimo sulla successione di strati 3, 4 della cella 1.

Nel caso di avvolgimento a spirale degli strati il corpo a tenuta 60 dei mezzi di compensazione 5 potrà essere ottenuto con un condotto tubolare posto in corrispondenza dell’anime dell’avvolgimento degli strati a contatto con il primo strato della successione di strati.

Il corpo a tenuta d’aria 60 potrà essere in forma di una camera operativa di un pistone pneumatico 70 interposto tra le parti mobili 2’, 2’’ della struttura di supporto 2 della cella 1. La spinta antagonista all’azione del pistone 70 sarà realizzata dalla successione di strati 3, 4 in compressione nella cella 1 ed eventualmente potrà essere coadiuvata dalla spinta di mezzi elastici non illustrati.

Mediante i mezzi di regolazione 6 della pressione presente tra gli strati 3, 4 Ã ̈ possibile variare la compressione esistente tra gli strati nelle diverse fasi di funzionamento della cella 1.

In particolare, à ̈ possibile diversificare la compressione della fase di servizio rispetto alla compressione della fase di rigenerazione. Vantaggiosamente, à ̈ possibile prevedere una pressione inferiore per quest’ultima fase così da consentire al fluido di scarico (o di lavaggio) di raggiungere più facilmente gli strati di elettrodi ed in particolare i pori interstiziali dei substrati in carbone attivo 3’’, specialmente nel caso in cui siano previste le membrane a scambio ionico 31.

In tale caso infatti, una diminuita pressione consentirà al fluido di lavaggio di passare tra la membrana a scambio ionico 31 ed lo strato di carbonio spugnoso 3’’ andando a lavare i pori interstiziali di quest’ultimo.

Una variazione della pressione degli strati 3, 4 della cella 1 potrà inoltre essere prevista, entro una certa misura, per regolare la portata di passaggio di fluido nella fase di servizio e quindi per variare la portata di fluido trattata dalla cella 1. Una maggiore compressione comporta infatti un restringimento dello spessore degli strati spaziatori 4 in cui transita il fluido da trattare, mentre, al contrario, una minore pressione comporta una dilatazione di tali strati spaziatori 4 e quindi un aumento di portata di fluido da trattare.

Con il termine di “pori interstiziali†si dovranno intendere tutti i pori, micropori o fori presenti negli elettrodi 3 ovvero negli strati che compongono gli elettrodi 3 quali gli strati di materiale conduttore e di materiale semipermeabile 31. Essi sono stati indicati con il riferimento all’esempio realizzativo riportato in figura 1 con il numero 34 con rifermento ai pori degli strati di materiale conduttore e di materiale semipermeabile 31, e con il numero 33 con rifermento ai fori, di dimensioni maggiori dei pori 34, ricavati sullo strato di materiale semipermeabile 31.

La cella così concepita raggiunge pertanto gli scopi prefissi.

Ovviamente, essa potrà assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione. Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, le forme ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle necessità.

Claims (12)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, la quale comprende: - una struttura di contenimento; - una pluralità di strati di elettrodi contraffacciati tra loro; - una pluralità di strati spaziatori suscettibili di essere attraversati da un flusso di fluido contenente particelle ionizzate, interposti tra detti strati di elettrodi e formanti con questi ultimi una successione di strati; gli strati di detta successione essendo alloggiati in compressione entro detta struttura di contenimento; caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di compensazione per controllare la compressione esercitata da detta struttura di contenimento su detti strati.
2. 2. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ciascuno detto strato di elettrodo comprende almeno una membrana a scambio ionico.
3. 3. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di compensazione comprendono almeno uno strato in materiale ammortizzante, agente su almeno uno di detti strati di detta successione di strati.
4. 4. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto strato in materiale ammortizzante à ̈ in materiale polimerico, in particolare espanso a celle chiuse.
5. 5. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di compensazione comprendono un corpo a tenuta delimitante una camera d’aria.
6. 6. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto corpo a tenuta à ̈ in forma di un cuscino agente su detta successione di strati, in particolare sopra almeno uno di detti strati di detta successione di strati.
7. 7. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto cuscino à ̈ interposto tra una parete di estremità di detta struttura di contenimento ed uno strato terminale di detta sequenza di strati.
8. 8. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di regolazione atti ad agire su detti mezzi di compensazione per variare la compressione esercitata da detta struttura di contenimento su detti strati.
9. 9. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo le rivendicazioni 5 ed 8, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di regolazione comprendono una alimentazione controllata di aria in pressione, la quale à ̈ collegata a detto corpo a tenuta per regolare la compressione esercitata da detta struttura di contenimento su detti strati.
10. 10. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta struttura di contenimento comprende almeno due parti mobili scorrevolmente tra loro con interposti detti mezzi di compensazione.
11. 11. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido secondo le rivendicazioni 5 e 10, caratterizzata dal fatto che detto corpo a tenuta à ̈ in forma di una camera operativa di un pistone pneumatico interposto tra dette due parti mobili di detta struttura di supporto.
12. 12. Cella a condensatori a flusso passante per la purificazione di un fluido, secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di compensazione comprendono almeno un elemento elasticamente cedevole.