MX2008015223A - Metodo y aparato para desplazar la distribucion de corriente en sistemas de electrodesionizacion. - Google Patents

Abstract

Un aparato de electro-desionización (EDI) 10 y un método comprenden una cámara (20) de agotamiento de iones para remover iones de líquidos que pasan a través de la misma, en donde un componente (32) resistivo se acopla cerca de la región de salida de la cámara, para así, incrementar la resistencia eléctrica de la región de salida de la cámara con respecto a la región de entrada de la cámara. El componente resistivo se puede acoplar con las membranas (22, 24) selectivas de iones que bordean a la cámara (20) de dilución y/o las cámaras (21) de concentrado. En una modalidad alternativa, el componente resistivo se puede acoplar entre las partículas de medios de intercambio de iones por sí mismas dentro de las cámaras de agotamiento de iones. En cada modalidad, la resistencia eléctrica de la región de salida se incrementa con respecto a la región de entrada de la cámara, lo cual resulta en que la corriente eléctrica se desplaza desde la región de salida hacia la región de entrada, lo cual mejora el desempeño de desionización general del dispositivo EDI.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA DESPLAZAR LA DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE EN SISTEMAS DE ELECTRODESIONIZACIÓN Campo de la Invención La presente invención se relaciona en general, con un sistema de electro-desionización mejorado y más en particular, con un sistema y método de electro-desionización en donde la conductividad de zonas particulares en el lecho de resina se pueden alterar para mejorar el proceso de desionización.

Antecedentes de la Invención Los sistemds de electro-desionización se utilizan para remover los iones de líquidos, en especial, del agua. Estos sistemas requieren un suministro de energía que aplica un voltaje en el módulo EDI para refinar el proceso industrial del agua de ultra-alta pureza para usarse en las industrias de energía, microelectrónicos, alimentos, químicos, farmacéuticos y otras industrias. En dispositivos de electro-desionización típicos, los flujos de corriente eléctrica fluyen a través del lecho de una resina de intercambio de iones. El lecho de resina está contenido en cualquier lado, perpendicular a la corriente que fluye, por las membranas de intercambio de iones. La corriente pasa a través del lecho a través de la migración de iones a través de tanto la solución como a través de las cuentas de intercambio de iones, con una disociación de agua que ocurre en las ¡nterfases de anión-catión, cuenta-cuenta y cuenta-membrana. El potencial eléctrico requerido para pasar esta corriente depende de la movilidad de los iones en la fase de intercambio de iones de las cuentas y la membrana, la movilidad de los iones en la solución que rodea las cuentas y el potencial requerido para la disociación de agua. En un dispositivo de electro-desionización, los iones de impureza se alimentan dentro de un extremo del lecho, perpendicular al flujo de corriente aplicado y el agua purificada sale por el otro extremo del lecho de intercambio de iones. Esta situación ajusta un gradiente para los iones de impureza desde la entrada hasta la salida del lecho, por ejemplo, con un suministro de NaHC03 en el medio de intercambio de iones en la 'entrada será predominantemente de Na+ y forma HC03", y gradualmente disminuirá en las concentraciones de Na+ y de HC03" hacia la salida. En la región de salida, el medio de intercambio de iones están predominantemente, en las formas de H+ y de OH" regeneradas. En un procesamiento del dispositivo de electro-desionización de cámara de dilución de múltiples capas o mezclado, una osmosis inversa normal permea este gradiente en especie, desde la entrada hasta la salida, lo que resulta en la entrada del dispositivo que es menor conductora que la salida, debido a las movilidades relativas de Na+ y de HC03" que son mucho menores que las de H+ y OH + . En consecuencia, cuando se aplica un potencial constante a través del dispositivo EDI, la corriente que fluye en la salida es mucho mayor que la corriente en la entrada. Existen varios factores que son conocidos para influenciar la movilidad de los iones en un lecho de medio de intercambio de iones, tales como: (1) la naturaleza de las especies iónicas, por ejemplo, para cationes H+ contra Na+ contra Ca2+; (2) la naturaleza del material de intercambio de iones que incluye un porcentaje de enlazado, concentración de sitios de intercambio de iones, la distribución de los sitios de intercambio de iones, y la estructura de la superficie de la cuenta; (3) la concentración de las especies iónicas; (4) la cantidad de interfases de anión-catión, cuenta-cuenta; (5) la calidad de las interfases de anión-catión, cuenta-cuenta; (6) la composición del selectiva se procesa a través del dispositivo y (7) la temperatura. Es conocido que la capacidad del dispositivo EDI para remover los iones de impureza y así producir, el producto de agua de alta pureza depende mucho de la distribución de la corriente de regeneración. Los intentos para modificar la conductividad de las fases de intercambio de iones de aniones y cationes en el dispositivo EDI para mejorar el funcionamiento de desionización como se describe en las Patente de Estados Unidos No. 6,284,124 y 6,514,398 para DiMascio et.al. Los dispositivos de DiMascio et.al., se caracterizan por un compartimiento de agotamiento de iones que tiene capas alternadas de un material de resina de intercambio de iones, en donde un material impurificado se añade a una de las capas para reducir la diferencia en conductividad entre las capas alternadas. Lo que no se enseña o sugiere en el dispositivo de la técnica previa es un dispositivo EDI mejorado que comprende por lo menos un componente resistivo acoplado con la interfase de la membrana de cuenta cerca de la región de salida del dispositivo para incrementar la resistencia eléctrica de la región de salida con respecto a la región de entrada del dispositivo en una manera relativamente fácil y no costosa, lo cual incrementa la distribución de corriente en la región de entrada del dispositivo con respecto a la región de salida del dispositivo y mejora el funcionamiento de desionización general del dispositivo. También, sería conveniente tener un dispositivo EDI mejorado que se puede adaptar fácilmente con una variedad de diferentes aplicaciones.

Breve Descripción de la Invención La presente invención ha sido desarrollada en respuesta al estado actual de la técnica y en particular, en respuesta a los problemas y necesidades en la técnica que no han sido resueltas por completo por los dispositivos EDI actualmente disponibles. De conformidad con esto, la presente invención se ha desarrollado para proporcionar un aparato de electro-desionización (EDI) mejorado que comprende una cámara de dilución de agotamiento de iones para remover los iones de líquidos que pasan a través de la misma, en donde por lo menos un componente resistivo se acopla cerca de la región de salida de la cámara en una o ambas de las membranas de aniones y cationes adyacentes a la cámara de agotamiento de iones. El componente resistivo funciona para incrementar la resistencia eléctrica a través de la región de salida de la cámara con respecto a la región de entrada de la cámara en virtud de una resistencia añadida del componente resistivo en sí y/o debido a que el componente resistivo disminuye, efectivamente, el área de contacto de la membrana de cuenta. El componente resistivo se puede colocar en los lados de dilución o concentrado (o alternativamente, en ambos lados) de las membranas. Al incrementar la resistencia eléctrica en la región de salida con respecto a la región de entrada de la cámara, se alcanza una mejora en la distribución de corriente eléctrica entre la región de entrada y la región de salida de la cámara, lo cual mejora el desempeño de desionización del dispositivo EDI. Además, al alterar la forma, el tamaño, la composición y/o la ubicación del componente resistivo, la distribución de corriente en la cámara de dilución se puede controlar con facilidad, lo cual proporciona un dispositivo EDI que se puede adaptar fácilmente a una variedad de diferentes aplicaciones y condiciones operativas. La presente invención ha sido desarrollada para proporcionar un método para mejorar el balance de la corriente a través de la cámara de agotamiento de iones, el cual comprende proporcionar membranas selectivas de iones (por ejemplo, membranas de aniones y cationes) en los lados opuestos de la cámara de agotamiento de iones entre los extremos de entrada y de salida de la cámara, y después acoplar por lo menos un componente resistivo con una o ambas de las membranas selectivas de iones cerca de la región de salida (en cualquiera o ambos de los datos de dilución o concentrado) para así, incrementar la resistencia eléctrica de la región de salida con respecto a la región de entrada. Durante la operación, los líquidos pasan a través de la cámara de agotamiento de iones desde la región de entrada hasta la región de salida, y se aplica un campo eléctrico a través de la cámara transversal a la dirección de flujo de los líquidos. Por lo menos un componente resistivo se acopla con una o ambas de las membranas selectivas de iones cerca de la región de salida de la cámara, con lo que resulta que se reduzca el porcentaje de la corriente eléctrica que fluye a través de la región de salida, mientras el porcentaje de la corriente eléctrica que fluye a través de la región de entrada se incrementa, lo cual mejora el funcionamiento de agotamiento de iones general del aparato EDI. La referencia a través de esta especificación a las características, ventajas o lenguaje similar no implica que se puedan alcanzar todas las características y ventajas con la presente invención, en una sola modalidad de la invención. Más bien, el lenguaje que se refiere a las características y ventajas tiene la intención de significar que una característica, ventaja descrita en conexión con una modalidad está incluida por lo menos en una modalidad de la presente invención. De este modo, la descripción de las características y ventajas o lenguaje similar, a través de esta especificación puede, pero no necesariamente, referirse a la misma modalidad. Además, las características y ventajas descritas de la invención se pueden combinar en una forma apropiada en una o más modalidades. Las personas experimentadas en la técnica reconocerán que la invención se puede practicar con una o más de las características o ventajas específicas de una modalidad particular. En otros casos, las características y ventajas adicionales podrán ser reconocidas en ciertas modalidades que pueden no estar presentes dentro de las modalidades de la invención. Esas características y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada y de las reivindicaciones anexas, o se pueden aprender con la práctica de la invención, como se describe aquí.

Breve Descripción de los Dibujos Con el fin de que las ventajas de la invención se comprendan mejor, una descripción más particular de la invención, brevemente antes descrita será proporcionada con referencia a las modalidades específicas, las cuales se ilustran en los dibujos anexos. Se debe entender que los dibujos ¡lustran solamente una de las modalidades típicas de la invención y por lo tanto, no se deben considerar como limitantes de su alcance, la invención será descrita y explicada con detalles y especificaciones adicionales con el uso de los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1a es una vista en sección transversal, esquemática a través de una cámara de agotamiento de iones de conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención, la cual ilustra una •configuración de un componente resistivo acoplado con el lado concentrado de la membrana permeable selectiva de cationes. La Figura 1b es una vista en sección transversal, esquemática a través de una cámara de agotamiento de iones de conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención, que ilustra una configuración de un componente resistivo acoplado con el lado de dilución de la membrana permeable selectiva de cationes. La Figura 1c es una vista en sección transversal, esquemática a través de una cámara de agotamiento de iones de conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención, la cual ¡lustra otra configuración de un componente resistivo acoplado con el lado concentrado de la membrana permeable selectiva de aniones. La Figura 1d es una vista en sección transversal, esquemática a través de una cámara de agotamiento de iones de conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención, la cual ilustra otra configuración de un componente resistivo acoplado con el lado de dilución de la membrana permeable selectiva de aniones. La Figura 2a es una vista en sección transversal, esquemática a través de una cámara de agotamiento de iones de un dispositivo de electro-desionización convencional (EDI), la cual ilustra un porcentaje de , distribución de corriente eléctrica en zonas seleccionadas de la cámara; y La Figura 2b es una vista en sección transversal, esquemática a través de una cámara de agotamiento de iones de un dispositivo de desionización (EDI) configurado de conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención, la cual ilustra el porcentaje de distribución de corriente mejorado en zonas seleccionadas de la cámara comparado con la configuración de la Figura 2a.

Descripción Detallada de la Invención Con el propósito de promover la comprensión de los principios de la invención, ahora se hace referencia a las modalidades ejemplificativas ilustradas en los dibujos y al lenguaje específico que será utilizado para describir las mismas. Sin embargo, se debe entender que no se tiene la intención de limitar el alcance de la invención. Cualquier modificación o alteración de las características inventivas aquí ilustradas, y cualquier aplicación adicional de los principios de la invención, como se ilustran, que podrán contemplar las personas experimentadas en la técnica, serán consideradas dentro del alcance de la invención. La referencia a través de esta especificación a "una modalidad", "la modalidad" o palabras similares se refieren a una característica, estructura particular descrita en conexión con la modalidad, y estará incluida en por lo menos una modalidad de la presente invención. De esta forma, la aparición de las frases "una modalidad", "la modalidad" y palabras similares a través de esta especificación se referirán, pero no necesariamente a la misma modalidad. La presente invención describe un dispositivo de electro-desionización (EDI) mejorado que comprende medios por los cuales la conductividad de cualquier zona particular dentro del lecho de resina de la cámara de desionización se puede alterar para mejorar el proceso de desionización general. Se ha encontrado que la distribución de corriente a través de la cámara de desionización impacta en la profundidad de penetración de los iones de impureza dentro del lecho de resina, lo cual resulta en una distribución óptima de corriente a través del lecho de resina, lo cual reduce al mínimo la profundidad de penetración para un diseño de dispositivo EDI determinado, a una corriente general seleccionada. La presente invención proporciona un dispositivo de electro- desionización (EDI) mejorado y un método en donde la conductividad de , una zona particular en el lecho de resina se puede alterar para mejorar el proceso de desionización. En una modalidad ejemplificativa, la presente invención proporciona una distribución de corriente eléctrica más uniforme -.a través del lecho de resina por la adición de un componente resistivo entre la membrana y las cuentas, en las cámaras de dilución o de concentrado. El material seleccionado para el componente resistivo en las modalidades ejemplificativas, es un material de malla de polímero, aunque se pueden utilizar otros materiales para proporcionar la capa de partículas esencialmente no conductoras, adyacente a la interfase de membrana de cuenta, cerca de la región de salida de la cámara de agotamiento de iones para alcanzar los mismos resultados o resultados similares. Por ejemplo, se contempla proporcionar una capa de cuentas de resina resistivas u otro material de resina adyacente a la interfase de la membrana de cuenta cerca de la región de salida para incrementar la resistencia de la región de salida. También, se debe entender que el componente resistivo se puede configurar como un separador adaptado para disminuir, en forma efectiva, el área de contacto de la membrana de cuenta cerca de la región de salida, lo cual incrementa la resistencia de la región de salida con respecto a la región de entrada. Además de las modalidades ejemplificativas aquí descritas, las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que el componente resistivo puede adoptar diferentes formas, siluetas y composiciones, siempre que funcione para incrementar la resistencia de la región de salida de la cámara con respecto a la región de entrada, cuando se coloca adyacente a la interfase de la membrana de ^cuenta cerca de la región de salida. La presente invención también se caracteriza porque la resistencia de zonas particulares dentro del lecho se puede controlar con la forma y el tamaño del componente resistivo, por ejemplo, al cambiar la abertura de la malla, el espesor de la malla y la fracción de la cámara que contiene la malla y el número de piezas/pares de celdas de la malla. Los conceptos de la presente invención se podrán comprender mejor al reconocer que la conductividad de una zona particular por el lecho de intercambio de iones se puede efectuar en al menos algunas de las siguientes formas: (1) la adición de un componente resistivo entre la membrana y las cuentas en cualquiera de las cámaras de dilución o de concentración (en las modalidades aquí descritas, el material seleccionado para el componente resistivo era una malla de polímero); (2) la adición de un componente resistivo dentro del lecho de intercambio de iones, entre las ¡nterfases cuenta-cuenta en las cámaras de dilución o de concentración (esto se ha demostrado con el uso de una fusión de polímero que ofreció un recubrimiento parcial de cuenta); (3) incrementar o reducir la presión ,del contacto de cuenta en el lecho de resina (que por lo general, se alcanza fácilmente al variar la masa del material de intercambio de iones por volumen de unidad en una zona particular del lecho); y (4) incrementar o reducir el número de puntos de contacto de intercambio de iones cationes/aniones (esto se puede lograr con el uso de patrones de las cuentas de intercambio de iones o por ajustes de la relación de intercambio de iones cationes/aniones). De conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención, la malla de polímero ha sido colocada en la superficie de las membranas. La malla restringe el área de contacto de la membrana de cuenta en la interfase de membrana de cuenta (lo cual incrementa la resistencia eléctrica), y se puede colocar en el lado de dilución o de concentración de la membrana. De conformidad con esto, los incrementos en la resistencia de la cámara y la resistencia de las zonas particulares dentro del lecho se pueden controlar con la forma, tamaño y composición de la malla, incluyendo, sin limitar, la abertura de la malla, el espesor de la malla, la fracción de la cámara que contiene la malla y el número de piezas/pares de celdas de la malla. Como se ilustra con más detalle en el Ejemplo 1 posterior, al colocar la malla de polímero cerca de la región de salida de la membrana de cationes (ya sea en el lado concentrado o de dilución) desplaza en forma efectiva un porcentaje fraccional de la .corriente eléctrica que fluye a través de la cámara de desionización hacia la región de entrada de la cámara, lo cual mejora el desempeño de desionización general. Con referencia ahora a las Figuras 1a-1d, que ilustran las modalidades ejemplificativas de la presente invención, se muestra un módulo 10 de electro-desionización de flujo pasante (EDI) que incluye una ' cámara 20 de dilución de agotamiento de iones colocada entre las cámaras 21 de concentrado. Para facilitar la ilustración, se muestra una sola cámara 20 de dilución bordeada por un par de cámaras 21 de concentrado. Sin embargo, se debe comprender que la presente invención se puede también practicar con un dispositivo EDI que comprende uno o más módulos de pares de celdas de dilución/concentrado alternados dispuestos entre el ánodo 14 y el cátodo 12, en una manera conocida en la técnica sin apartarse del alcance de la presente invención. Con referencia otra vez a las Figuras 1a-1d, las membranas 22 selectivas de cationes y las membranas 26 selectivas de aniones están colocadas en los lados periféricos opuestos de la cámara 20 de dilución. A su vez, el ánodo 14 y el cátodo 12 están dispuestos en los extremos opuestos del módulo 10 para suministrar un voltaje en forma transversal a través de por lo menos una de las cámaras 20, 21 de dilución y de concentrado. Típicamente, las cámaras 20, 21 se pueden llenar con cuentas de resina electroactivas (no mostradas) para facilitar el intercambio iónico en una manera conocida en la técnica. Los fluidos están dirigidos hacia la entrada (es decir, el fondo de la Figura) de la cámara 20 de dilución en la dirección mostrada por las flechas de dirección del flujo de dilución. A su vez, el fluido purificado sale de la salida (por ejemplo, por la parte superior de la Figura) de la cámara 20 de dilución. Las Figuras 1 a-1 d ilustran las modalidades ejemplificativas de la presente invención, en donde un componente 32 resistivo está dispuesto cerca de la región de salida de la cámara 20 de dilución. Para el propósito de las modalidades ejemplificativas aquí descritas, el componente 32 resistivo seleccionado para experimentar fue una malla de polímero que tiene una longitud L predeterminada y un espesor W de estructura de superficie. De preferencia, la longitud L del componente resistivo 32 comprende aproximadamente 50 por ciento de la longitud total de la longitud de la cámara, aunque se debe entender que se pueden utilizar longitudes fraccionadas mayores que o menos que aproximadamente 50 por ciento, sin apartarse del alcance más amplio de la presente invención, siempre que el componente resistivo esté dispuesto cerca de la región de salida de la cámara, sin considerar si la porción del componente resistivo también cubre una porción de la región de entrada. Además, se contempla que se pueden utilizar varios espesores y/o estructura de superficie (es decir, densidad de malla, abertura de malla) para el componente 32 resistivo junto con las piezas de longitudes variables colocadas en varias ubicaciones adyacentes a la interfase de membrana de cuenta cerca de la región de salida para alcanzar los resultados deseados. Además, como se describe antes, se debe entender que se pueden utilizar componentes 32 resistivos tipo no malla, tales como hojas de película u otro material apropiado adaptado para proporcionar una capa de partículas esencialmente no conductoras, de conformidad con la presente invención, y que varias piezas de longitudes variables se pueden colocar en forma estratégica en varias ubicaciones en una o ambas membranas 22, 24 selectivas de iones (en cualquiera de los lados de dilución o concentrado de las membranas), para alterar la conductividad de zonas predeterminadas dentro de la cámara 20 de dilución sin apartarse del alcance más amplio de la presente invención. En una modalidad ilustrada en la Figura 1a, el componente 32 resistivo se coloca en la mitad exterior de la membrana 22 de cationes en el lado concentrado de la membrana 22. De manera alternativa, el componente 32 resistivo puede colocarse en el lado de dilución de la membrana 22 de cationes, como se muestra en la Figura 1b. En otras modalidades ejemplificativas ilustradas en las Figuras 1c y 1d, el componente 32 resistivo se muestra colocado en la mitad exterior de la membrana 24 de aniones en el lado concentrado (Figura 1c) o en el lado de dilución (Figura 1d). También, se debe entender que se pueden emplear varias combinaciones y permutaciones de las modalidades ejemplificativas ilustradas, sin apartarse del alcance y espíritu más amplios de la presente invención. También, en cualquiera de las modalidades aquí descritas, la presente invención puede lograrse con la adición de un componente resistivo dentro del lecho de intercambio de iones cerca de la región de salida entre las interfases cuenta-cuenta en ya sea la cámara de dilución o de concentración. Esto se ha demostrado con el uso de una fusión de polímero que ofreció un recubrimiento parcial de cuenta, con el resultado que la inferíase cuenta-cuenta entre las cuentas se disminuye, lo cual incrementa la resistencia eléctrica entre las cuentas y en forma concomitante, incrementa la resistencia eléctrica de la región de salida con respecto a la región de entrada. Además de las cuentas de intercambio de iones, también se contempla que la presente invención se puede practicar al colocar un componente resistivo entre otros tipos de partículas del medio de intercambio de iones, tales como fibras de intercambio de iones o partículas de película cerca de la región de salida para incrementar la resistencia eléctrica de la región de salida con respecto a la región de entrada. Además, en cualquiera de las modalidades ejemplificativas aquí descritas, la conductividad del lecho de intercambio de iones se puede alterar al variar la masa del material de intercambio de iones por volumen de unidad en una zona particular del lecho para incrementar o reducir la presión de contacto de la cuenta y/o partícula. Durante la operación, un líquido a ser purificado se alimenta dentro de la región de entrada de la cámara 20 de dilución en la dirección mostrada por las flechas de dirección de flujo de dilución. A su vez, el agua purificada entonces sale de la región de salida de la cámara 20. Un campo eléctrico se aplica a través del ánodo 14 y del cátodo 12 en los extremos opuestos del módulo 10, en donde la corriente eléctrica pasa en forma perpendicular a la dirección del flujo de fluido en una manera conocida en la técnica, de modo que los componentes catiónicos y aniónicos disueltos migran desde las cuentas de resina de intercambio de iones u otra fibra o partículas de película (no mostrados) de intercambio de iones en la dirección de sus electrodos 12, 14 correspondientes. Los componentes catiónicos migran a través de la membrana 22 permeable de cationes dentro del cátodo adyacente confrontado hacia la cámara 21 concentrada de iones. El proceso para los componentes aniónicos es similar, pero ocurre en la dirección opuesta, en donde los componentes aniónicos migran a través de la membrana 24 permeable de aniones dentro del ánodo confrontado a la cámara 21 concentrada de iones. De esta forma, los componentes iónicos se agotan del fluido que fluye a través de la cámara 20 de dilución, lo cual forma una corriente de fluido altamente - purificada que sale de la región de salida de la cámara 20 de dilución. El siguiente ejemplo también ilustra la amplia capacidad de aplicación de la presente invención y no debe considerarse como limitante 'del alcance de la invención.

EJEMPLO 1 Una solución acuosa con un contenido de NaHC03 con una concentración de aniones intercambiables total (TEA) de 20 ppm, como CaC03> que también contenia 250 ppb de S¡02 se suministró a través de un módulo EDI convencional, como se muestra en la Figura 2A. En este ejemplo 1, el fluido que sale de la cámara 20 de dilución se encontró que incluía aproximadamente 15-18 ppb de Si02 restante. La distribución de corriente en las zonas 1 a la 4 según se midió a través de la cámara 20 de dilución, se muestra en la Figura 2A, en donde la distribución de corriente fue como sigue: zona 1 = 11%; zona 2 = 18%, zona 3 = 30% y zona 4 =41%. De conformidad con esto, es evidente que aproximadamente 71% de la corriente se ubica cerca de la mitad de salida de la cámara de dilución (es decir, las zonas 3 y 4) comparada con aproximadamente 29% ubicada cerca de la mitad de entrada de la cámara de dilución (es decir, las zonas 1 y 2). Este desequilibrio de la distribución de corriente hacia la región de salida de la cámara de dilución indica que se desarrolla un alto ¦ porcentaje de la longitud de flujo a través de la cámara de dilución para el retiro de especies altamente ionizadas, mientras que la porción de la longitud de flujo cerca de la región de salida se utiliza para remover las 'especies poco ionizadas, es decir, Si02. En comparación, el módulo EDI configurado de conformidad con la presente invención incluye un componente 32 resistivo colocado cerca de la región de salida de la cámara 20 de dilución, como se muestra para tener una dispositivo de corriente efectivamente alterada a través de las zonas 1 a 4, de la cámara de dilución, como se muestra en la Figura 2B.

Aquí, es evidente que la distribución de corriente está más balanceada a través de la cámara completa, en donde la distribución de corriente fue como sigue: zona 1 = 17%, zona 2 = 33%, zona 3 = 24% y zona 4 = 26%. De conformidad con esto, es evidente que la distribución de corriente está más balanceada entre las regiones de entrada y de salida de la cámara 20 de dilución, en donde aproximadamente 50% de la corriente se distribuye en las zonas 1 y 2 (es decir, región de entrada) y aproximadamente 50% de la corriente se distribuye las zonas 3 y 4 (es decir, las regiones de salida). Debido a la distribución de corriente mejorada, un fluido que sale del lado de salida de la cámara 20 de dilución se encontró que comprende una cantidad reducida de aproximadamente 5-6 ppb de Si02 restante. Por lo tanto, el dispositivo EDI configurado con un componente 32 resistivo de conformidad con la presente invención, efectivamente, mejoró la distribución de corriente a través de la cámara 20 de dilución, lo cual resultó en que el contenido de Si02 del fluido que sale del dispositivo se redujo de aproximadamente 15-18 ppb a aproximadamente 5-6 ppb. Estos resultados muestran que el componente 32 resistivo de malla configurado de conformidad con la presente invención, se utilizó con éxito para desplazar la corriente hacia la región de entrada (zonas 1 y 2), lo cual mejora el desempeño de desionización general. Como se muestra en las Figuras 2a y 2b, la efectividad del dispositivo EDI, que ha sido configurado de conformidad con la presente invención, con un componente 32 resistivo (como se muestra en la Figura 2b) se evaluó con respecto a un dispositivo EDI convencional, que no comprende un componente resistivo (como se muestra en la Figura 2a).

Para el propósito del ejemplo 1, el componente 32 resistivo se colocó en el lado de dilución de la membrana 22 de cationes en la mitad exterior de la cámara, aunque se debe entender que el componente resistivo 32 se puede colocar en cualquier lado de la membrana de cationes o aniones cerca de la mitad de salida de la cámara, para alcanzar los mismos resultados o resultados similares. El componente 32 resistivo fue una malla de polímero con un longitud que cubre aproximadamente 50 por ciento de la longitud total de la cámara 20 de dilución, aunque se pueden también utilizar longitudes fraccionadas mayores que o menores que el 50 por ciento, sin apartarse del alcance más amplio de la presente invención. Como se puede observar a partir de los porcentajes de distribución de 'corriente en las zonas 1 a la 4 de la cámara 20 de dilución de la Figura 2b, será evidente que el componente 32 resistivo efectivamente incrementa la resistencia de la región de salida de la cámara 20 al restringir el área de contacto de membrana-cuenta de la cámara 20 de dilución/interfase de la membrana 22 de cationes. En consecuencia, como es evidente a partir de la comparación de porcentajes de distribución de corriente en las zonas 1 a la 4 de las Figuras 2a y de la Figura 2b, se incrementó el porcentaje de distribución de corriente en la mitad de entrada (es decir, las zonas 1,2) de la cámara, mientras el porcentaje de distribución de corriente en la mitad exterior (es decir, las zonas 3, 4) se disminuyó, debido a la resistencia más alta en la mitad exterior, la cual se atribuye al componente 32 resistivo. En consecuencia, un porcentaje más alto de corriente en la región de entrada mejora el desempeño de desionización general, como se muestra por los resultados del Ejemplo 1, en donde el contenido de Si02 del fluido que sale del dispositivo se redujo de aproximadamente 15-18 ppb a aproximadamente 5-6 ppb. Mientras se ha ilustrado y descrito la presente invención con modalidades ejemplificativas típicas, no se tiene la intención de limitarse a los detalles mostrados, ya que se pueden realizar varias modificaciones y sustituciones sin apartarse en ningún sentido del espíritu de la presente invención. Como tal, tales modificaciones y equivalentes de la descripción 'podrán ser contemplados las personas experimentadas en la técnica con el uso de la experimentación rutinaria y se cree que tales modificaciones y equivalentes están dentro del alcance de la descripción, como se define por las siguientes reivindicaciones.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de electro-desionización para remover iones de 'líquidos que pasan a través del mismo, caracterizado porque comprende: por lo menos una cámara de dilución que tiene una región de entrada y una región de salida dispuesta entre las membranas permeables , selectivas de iones; por lo menos una cámara de concentrado colocada adyacente a por lo menos una de las membranas permeables selectivas de iones; por lo menos un componente resistivo acoplado con la por lo menos una membrana permeable selectiva de iones, cerca de la región de salida para así, incrementar la resistencia eléctrica de la región de salida con respecto a la región de entrada.

2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las membranas permeables selectivas de iones es una membrana de aniones y la otra de las membranas permeables selectivas de iones es una membrana de cationes.

3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo comprende un material de malla de polímero.

4. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo comprende un material de resina de cuentas.

5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo se acopla entre la membrana de aniones y la cámara de dilución.

6. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo se acopla entre la membrana de aniones y la cámara de concentrado.

7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo se acopla entre la membrana de cationes y la cámara de dilución.

8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo se acopla entre la membrana de cationes y la cámara de concentrado.

9. Un método para remover iones de líquidos en un dispositivo de electro-desionización, caracterizado porque comprende: proporcionar por lo menos una cámara de dilución que tiene una región de entrada y una región de salida dispuesta entre las membranas permeables selectivas de iones; proporcionar por lo menos una cámara de concentrado colocada adyacente a por lo menos una de las membranas permeables selectivas de iones; acoplar por lo menos un componente resistivo acoplado con la por lo menos una membrana permeable selectiva de iones, cerca de la región de salida para así, incrementar la resistencia eléctrica de la región de salida con respecto a la región de entrada; pasar líquidos a través de la cámara de dilución desde la región de entrada hasta la región de salida; y aplicar un campo eléctrico a través de la cámara de dilución transversal a la dirección de flujo de los líquidos, en donde por lo menos un componente resistivo incrementa la distribución de la corriente eléctrica que fluye a través de la región de entrada con respecto a la región de salida, lo cual mejora el desempeño de agotamiento de iones del dispositivo de electro-desionización.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el componente resistivo comprende un material de malla de polímero, el método también comprende el paso de controlar la magnitud del incremento en la resistencia eléctrica al variar la apertura de la malla, al variar el espesor de la malla, al variar la longitud de la malla, al variar la ubicación de la malla, al variar la cantidad de las mallas, o por combinaciones de los mismos.

11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el componente resistivo comprende un material de resina de cuenta.

12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las membranas permeables no selectivas es una membrana de aniones y la otra de la membrana permeable selectiva de iones es una membrana de cationes.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo se acopla entre la membrana de aniones y la cámara de dilución.

14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo se acopla entre la membrana de aniones y la cámara de concentrado.

15. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo se acopla entre la membrana de cationes y la cámara de dilución.

16. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el por lo menos un componente resistivo se acopla entre la membrana de cationes y la cámara de concentrado.

17. Un método para remover iones de líquidos en un dispositivo de )electro-desionización, caracterizado porque comprende: proporcionar por lo menos una cámara de dilución que tiene una región de entrada y una región de salida dispuesta entre las membranas permeables selectivas de iones; acoplar por lo menos una cámara de concentrado con una de las membranas permeables selectivas de iones; proporciona una pluralidad de partículas de intercambio de iones dentro de por lo menos una de las cámaras; proporcionar por lo menos un componente resistivo cerca de la región de salida entre dos o más partículas, para así, incrementar la resistencia eléctrica de la región de salida con respecto a la región de entrada; pasar líquidos a través de la cámara de dilución desde la región de entrada hasta la región de salida; y aplicar un campo eléctrico a través de la cámara de dilución transversal a la dirección de flujo de los líquidos, en donde por lo menos un componente resistivo incrementa la distribución de la corriente eléctrica que fluye a través de la región de entrada con respecto a la región de salida, lo cual mejora el desempeño de agotamiento de iones del método de electro-desionización.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, 'caracterizado porque el componente resistivo comprende un material de fusión de polímero.