MX2013007345A - Procedimiento y dispositivo de floculacion. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de floculacion.Info
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Abstract
La presente invención se encuentra en el campo de procedimientos y dispositivos de lavandería. En particular, la invención se refiere al ahorro de agua. Es un objeto de la presente invención reducir el consumo de agua en métodos convencionales de lavado, especialmente métodos de máquina lavadora. Se encuentra que la dosificación controlada secuencial de pH continuo de un electrolito, seguido por la dosificación de un polímero y un paso de separación de sólido líquido durante un ciclo de lavado completo de una máquina lavadora, proporciona clarificación continua del licor de lavado y permite la reutilización continua de agua durante dicho ciclo de lavado.
Description
PROC EDI M I ENTO Y DIS POSITIVO DE F LOC U LACION
Cam po de la invención
La presente invención está en el campo de procedimientos y dispositivos de lavandería. En particular la invención se refiere al ahorro de agua.
Antecedentes de la invención
Procedimientos de lavado, incluyendo lavandería, lavado mecánico de platos y otros procedimientos de limpieza caseros, requieren grandes cantidades de agua alrededor del mundo.
Por ejemplo, máquinas lavadoras de carga frontal comercialmente disponibles usan aproximadamente 60 litros (de agua para un ciclo de lavado completo normal, máquinas de carga superior y procedimientos de de lavado a mano requieren aproximadamente 180-240 litros para el mismo ciclo, dependiendo del número de pasos de enjuag ue (2 o 3). Dependiendo del número de pasos de enjuague, un cuarto o un tercio de este volumen es requerido para el lavado principal, aunque se usan tres cuartos o dos tercios para los dos o tres pasos de enjuague consecutivos.
El agua desechada es una carga para las instalaciones de tratamiento de agua de desecho, o para el suministro de agua de superficie en pa íses en desarrollo.
JP20021 1 9794A describe una lavadora capaz de purificar rápidamente agua de lavado después de uso al promover la floculacion e
contaminantes conteniendo solución surfactante. Describe además una lavadora para la purificación de agua de lavado al utilizar floculación de contaminantes. El agua de lavado puede ser bombeada hacia un dispositivo de floculación primario comprendiendo cloruro de polialuminio. Adicionalmente, una válvula de con trol puede permitir el acceso del agua de lavado hacia un dispositivo de floculación secundario, donde una solución de poli acrilamida puede ser adicionada como un floculante secundario. Una unidad de separación podría remover la masa floculada y permitir que el agua de lavado regrese a la tina de lavado.
JP20021 1 9794A sugiere además un filtro para separación sólido líquido seleccionado de un género no tejido, una tela metálica y un papel filtro. Los presentes inventores han encontrado que el re-uso de material no tejido es un problema, mientras que la tela metálica no retiene los fióculos, y el papel filtro no sostendrá la presión. Se encontró que los fióculos que son formados bajo las condiciones de JP20021 1 9794A provocan que el filtro se tape después de uno o unos pocos ciclos. Persiste el deseo de clarificar el agua en una lavadora, sin la necesidad de reemplazar el filtro.
De manera similar, JP2001 054700A, JP2001300191 A y
JP2001286697A describen un método para la floculación de tierra en licor de lavandería. Sin embargo, esto se hace al recolectar el agua de lavandería después de uso y flocular y separar los fióculos para separar los tanques de mantenimiento. El tiempo requerido para tale procesos es considerado demasiado largo si se necesita hacer para partes
discretas pequeñas del licor de lavado, durante el proceso, o requerirá un segundo tanque de mantenimiento de 60 I, lo cual tampoco es apreciado por el consumidor.
De ah í, sigue deseándose la separación efectiva de los flóculos como son obtenidos en la técnica, en particular en un proceso continuo.
De acuerdo con esto, un objetivo de la presente invención es reducir el consumo de agua en métodos de lavado convencionales, especialmente métodos de máquina lavadora.
Un objetivo adicional es proporcionar un proceso de lavado que produce agua de desecho, el cual lleva una menor carga al ambiente, especialmente, el agua de superficie.
Todavía un objetivo adicional es proporcionar un proceso que permite la disposición separada de desecho sólido que viene del proceso de lavado.
Todavía un objetivo adicional es proporcionar un proceso que remueve surfactante para el licor de lavado.
Un objetivo adicional de la invención es clarificar y/o purificar continuamente el agua de lavado, especialmente durante el ciclo de lavado.
De manera sorprendente, hemos encontrado que la dosificación secuencial controlada en pH, continua , de un electrolito, seguido por dosificación de un polímero y un paso de separación sólido líquido durante un ciclo de lavado completo de una lavadora , en donde la dosis de electrolito es controlada por el pH después de la dosificación del electrolito, proporciona clarificación continua del licor de lavado y
permite el reuso continuo del agua durante dicho ciclo de lavado, con flóculos que son más fáciles de separar del licor.
Breve descripción de la i nvención
De acuerdo con esto, la presente invención proporciona un proceso para la purificación continua de agua de lavado a partir de una cámara usando un dispositivo secuencial que comprende un primer punto de dosificación, en comunicación de fluido con un primer punto de mezclado; en comunicación de fluido con un segundo punto de dosificación, en comunicación de fluido con un segundo punto de mezclado; en comunicación de fluido con una unidad separadora de sólido/líquido, en comunicación de fluido con la cámara en donde el proceso comprende los pasos de: bombear el agua de la cámara hacia el dispositivo secuencial; dosificación continua, escalonada o pulsada de una composición de electrolito seleccionado de sales de aluminio y férricas al agua de lavado en el primer punto de dosificación; dosificación continua de una composición de polímero comprendiendo polímero de poli acril amida neutral o anionicamente modificado (MW Z 100 kD) al agua de lavado en el segundo punto de dosificación, caracterizado porque la dosificación del electrolito y el polímero es controlada por el pH del agua entre el primer punto de mezclado y el segundo punto de dosificación, en donde el electrolito es dosificado hasta que el pH cae entre 6.8 y 8.2.
En un segundo aspecto, la invención proporciona un dispositivo de clarificación y purificación de agua que comprende un montaje para
purificación continua de agua de lavado de una cámara, usando un dispositivo secuencial que comprende: un primer punto de dosificación, en comunicación de fluido con un primer punto de mezclado; en comunicación de fluido con un segundo punto de dosificación, e comunicación de fluido con un segundo punto de mezclado; en comunicación de fluido con una unidad separadora de sólido/líquido, en comunicación de fluido con la cámara.
En un tercer aspecto, la invención proporciona una lavadora que comprende el dispositivo de purificación y clarificación de agua de acuerdo con la invención, en donde la cámara es la tina de la lavadora o un tanque de almacenamiento de agua de lavado separado.
Estos y otros aspectos, características y ventajas se volverán evidentes para aquéllos de habilidad ordinaria en la técnica a partir de la lectura de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones anexas. Para que no quede duda , cualquier característica de un aspecto de la presente invención puede ser utilizada en cualquier otro aspecto de la invención. La palabra "comprende" pretende significar "incluye" , pero no necesariamente "consiste de" o "compuesto por". En otras palabras, los pasos u opciones listados no necesitan ser exhaustivos. Se nota que los ejemplos dados en la descripción a continuación pretenden aclarar la invención y no pretenden limitar la invención a esos ejemplos per se. De manera similar, todos los porcentajes son porcentajes peso/peso a menos que se indique de otra manera. Excepto en los ejemplos de operación y comparativos, o donde se indique explícitamente de otra manera, todas las cifras en esta
descripción que indican cantidades de material o condiciones de reacción, propiedades físicas de materiales y/o uso, van a ser entendidas como modificadas por la palabra "aproximadamente". Rangos numéricos expresados en el formato "de x a y" son entendidos como que incluyen x y y. Cuando para una característica específica se describen múltiples rangos preferidos en el formato "de x a y" , se entiende que todos los rangos que combinan los diferentes puntos finales también son contemplados.
Descripción detallada de la invención
La invención se refiere a la clarificación y/o purificación de agua de lavado. Esto permite al consumidor usar menos agua al reusar la misma agua durante diferentes pasos en un proceso de lavado o incluso durante procesos de lavado diferentes. El proceso de lavado puede ser un proceso de limpieza de lavandería, un proceso de lavado de platos o cualquier otro tipo de proceso de lavado casero.
De acuerdo con la invención, la invención proporciona un proceso para purificación de agua de lavado continua usando un dispositivo y un proceso de acuerdo con la invención.
El dispositivo
Agua de la cámara es transferida (por ejemplo, bombeada) hacia el dispositivo secuencial de acuerdo con la invención.
El dispositivo secuencial comprende un primer punto de dosificación , en comunicación de fluido con un primer punto de
mezclado; en comunicación de fluido con un segundo punto de dosificación, en comunicación de fluido con un segundo punto de mezclado; en comunicación de fluido con una unidad separadora de sólido/líquido, en comunicación de fluido con la cámara que comprende el agua de lavado restante.
En una modalidad preferida, la invención proporciona una lavadora que comprende un montaje para purificación continua de agua de lavado de una cámara, usando un dispositivo secuencial que comprende un primer punto de dosificación, en comunicación de fluido con un primer punto de mezclado; en comunicación de fluido con un segundo punto de dosificación, en comunicación de fluido con un segundo punto de mezclado; en comunicación de fluido con una unidad separadora de sólido/liquido, en comunicación de fluido con la cámara , en donde la cámara está en la tina de la lavadora, o un tanque de almacenamiento de licor de lavado separado.
Cámara que comprende el agua de lavado
La cámara que comprende el agua de lavado es de preferencia la tina de lavadora por sí misma, pero también puede ser una cámara de almacenamiento intermedia.
Para aparatos caseros, la cámara de preferencia sostiene entre 1 y 100 litros de agua. Cuando el dispositivo es usado en una lavadora de carga superior estándar, el volumen es normalmente entre 40 y 80 litros. Cuando el dispositivo es usado en una lavadora de carga frontal estándar o una lavadora de platos automática, el volumen es
normalmente entre 1 0 y 20 litros. Los dispositivos de lavadora de extremo final, de pequeña escala, para desarrollar mercados para lavar entre 1 y 5 kg de lavandería, de preferencia entre 1 y 3 kg de lavandería también son previstos. Para esos dispositivos, el volumen es normalmente entre 10 y 20 litros de agua. Las lavadoras de escala industrial, normalmente manteniendo 50 hasta 250 litros de agua, también son contempladas en el contexto de la presente invención.
Puntos de mezclado
El dispositivo comprende al menos dos puntos de mezclado, cada uno posicionado en el flujo de agua después de los puntos de dosificación respectivos como se discute más adelante en la presente.
Primer punto de dosificación
El primer punto de dosificación normalmente comprende un mecanismo de dosificación para dosificar una composición de electrolito seleccionada de sales de aluminio y férricas al agua de lavado.
La composición de electrolito puede ser una composición sólida, una composición l íquida o cualquier otra cosa , incluyendo pastas y geles.
El electrolito puede, ser una sal de Al y/o Fe. Pueden estar en forma pre-hidrolizada de basicldad (B = AI/OH). Se prefiere que la basicidad (B) sea desde 10 hasta 90, más preferiblemente la basicidad está en el rango de 40-80.
Para las sales de Al , la solubilidad m ínima de Al-hidróxido está
normalmente en el rango de pH de 6.8-7.5, mientras que la solubilidad m ínima de Fe-hidróxido normalmente varía desde pH 4-8. Adicionalmente, la cantidad de precipitado sólido generada en caso del sistema tratado con sales de Fe es alta ya que la solubilidad de Fe-hidróxido es menor que Al-hidróxido en los rangos de pH respectivos antes declarados. Esto puede usarse para sintonizar la cinética de precipitación, por ejemplo, por medio de usar combinaciones de las sales de electrolito de Al y Fe. Así, el sistema tratado con ales de Fe también requeriría que el pH sea controlado menos minuciosamente y de ahí es más fuerte. Sin embargo, las sales de Fe disueltas residuales imparten color al agua , lo cual puede tener un impacto negativo sobre géneros de lavandería y de ahí son menos preferidas. Las combinaciones de sales de hierro y aluminio también son contempladas.
La dosificación es hecha de manera continua , cuando el dispositivo está en operación, como se describe en la presente más adelante. La dosificación es controlada mediante el pH del agua entre el primer punto de mezclado y el segundo punto de dosificación, en donde el electrolito es dosificado para mantener el pH dentro de un rango de 6.8 a 8.2, más preferiblemente desde 7 hasta 7.5.
Cuando la dosificación hasta que el pH ha entrado dentro del rango de pH indicado, los fióculos son más fáciles de separar del licor de lavado tratado que a otros pHs. Sin desear ligar a una teoría, se piensa que la cinética de floculación que resulta del proceso cuando se opera hasta que el pH está dentro del rango indicado, produce fióculos más fuertes y menos pegajosos que son más fáciles de separar.
La cantidad requerida de electrolito es dependiente de la alcalinidad reservada del licor de lavado y la cantidad de surfactante que está presente en el licor de lavado. Normalmente, la cantidad de electrolito está entre 0.1 a 5 gramos de electrolito por litro de licor de lavado, de preferencia más de 0.2 gramos, más preferiblemente más de 0.4 gramos, o aún más de 0.5 gramos por litro de licor de lavado, pero normalmente menos de 3 gramos, más preferiblemente menos de 2 gramos, o incluso menos de 1 gramo de electrolito por litro de licor de lavado.
Segundo punto de dosificación
El segundo punto de dosificación normalmente comprende un mecanismo de dosificación para dosificar la composición de polímero que comprende de preferencia un polímero neutral o aniónicamente modificado, teniendo un alto MW (Z1 00 kD) al agua de lavado.
El peso molecular (MW) es normalmente menor que 5000 kD, más preferiblemente menos de 2000 kD, todavía más preferiblemente menos de 1000 kD. El polímero es de preferencia soluble en agua.
Para que no quede duda, por D (Dalton) se quiere decir la unidad de masa atómica (amu, la unidad de SI menos comúnmente usada).
La composición de polímero puede ser una composición sólida, una composición líquida, o cualquier otra cosa, incluyendo pastas y geles. Las pastas y geles normalmente requieren más tiempo de disolución y por lo tanto son menos preferías en el sistema de acuerdo con la invención.
La composición de polímero de preferencia comprende polímero de poliacrilamida neutral o aniónicamente modificado teniendo peso molecular > 100kD.
La dosificación es hecha de manera continua, cuando el dispositivo está en operación.
La cantidad requerida de polímero es dependiente de la cantidad de sólidos generada por floculacion y la cantidad de sólidos no disueltos en el licor de lavado. Normalmente, la cantidad de polímero está entre 1 a 50 microgramos de polímero por litro de licor de lavado, de preferencia entre 2 y 20 microgramos de polímero por litro de licor de lavado.
En una modalidad preferida, la dosificación es controlada por la cantidad de sólidos generada mediante floculacion y la cantidad de sólidos no disueltos en el licor de lavado para reducir adicionalmente el uso y minimizar la deposición de los flóculos en el sistema entre el punto de dosificación de polímero y el filtro.
Mezclado
Después de cada uno de los puntos de dosificación, el licor de lavado es mezclado con el material dosificado (electrolito y polímero y/o amortiguador de pH). El mezclado puede hacerse en cualquier manera convencional. Se prefiere que el mezclado de agua de lavado con los floculantes sea hecho en un tubo o sistema de reactor de tanque agitado continuo (CSTR). Se encuentra que el tubo proporciona un proceso más rápido y un proceso más eficiente. Cuando se usa un tubo, la longitud y diámetro de tubos puede usarse para sintonizar el tiempo de residencia
de mezclado para una velocidad de flujo dada, lo cual determinar la eficiencia de proceso de floculación. Se encuentra que la longitud y diámetro de tubo tienen un efecto sobre el tamaño y fuerza de floculo. Mientras más fuerte y más grande es el floculo, más fácil es la separación sólido líquido en el sistema continuo. Se encuentra que incluso puede usarse un filtro de gasa de nylon , cuando la longitud del tubo está en el rango de 5 - 50 metros, más preferiblemente 5 - 20 metros, la velocidad de flujo está entre 1 - 1 0 l/min, más preferiblemente 1 - 5 l/min y diámetro interior del tubo está entre 4 - 15 mm , más preferiblemente 5 - 1 1 mm.
Unidad separadora de sólido/líquido
Después de la dosificación sucesiva de la composición de electrolito y la composición de pol ímero al licor de lavado, se forman flóculos.
Los flóculos son removidos del icor de lavado por medio de una unidad separadora de sólido/líquido.
La unidad separadora de sólido/líquido puede ser un filtro. El filtro puede ser un filtro desechable de uso limitado, un filtro desechable de uso de tiempo largo o un filtro multi-usos capaz de limpiarse. Un filtro multi-uso capaz de limpiarse es preferido para minimizar el desecho sólido. El filtro puede estar hecho de polipropileno no tejido, acrílico, polímeros basados en celulosa (incluyendo rayón y algodón), nylon, fluoro pol ímeros o poliéster; o una malla de alambre, de preferencia una malla de nylon, más preferiblemente malla de nylon de=
130 micrómetros de tamaño de poro. Cuando está en operación, los flóculos son retenidos en el filtro, mientras, que el líquido clarificado es reciclado nuevamente a la cámara.
Normalmente, el área de filtro está relacionada a la velocidad de flujo en una manera tal que la velocidad de flujo permeado está entre 500 y 5000 LMH (litro/m2/h), de preferencia al menos 800 LMH , más preferiblemente al menos 1000 LMH , o incluso más de 1200 LMH, aunque normalmente es menor que 4000 LMH, más preferiblemente menor que 3000 LMH, o incluso menor que 2200 LM H.
Normalmente, un filtro dará una retro-presión de entre 0.1 a 2 bar
(0.1 x105 o 2x1 05 Pa), de preferencia menos de 1 .5 bar ( 1 .5x1 05 Pa), o incluso menos de 1 bar ( 1 x105 Pa), dependiendo de la velocidad de flujo y el área de superficie y tamaño de poro del filtro.
De manera alternativa, la unidad separadora de sólido/líquido puede ser un tanque sedimentador. Sin embargo, debido a que el tanque sedimentador involucró inherentemente un gran volumen muerto, ésta no es la opción más preferida.
La unidad separadora de sólido/l íquido también puede ser separadores centrífugos como hidrociclón, en donde los flóculos sólidos son recolectados en un sumidero unible de manera separable, mientras que el líquido clarificado es regresado a la cámara.
Para que no quede duda, las técnicas de separación de sólido/líquido que se basan en gravedad (por ejemplo, tanques sedimentadores) pueden producir un depósito de flóculos en el fondo del tanque, cuando los flóculos tienen una densidad que es mayor que la
densidad del licor, mientras que los floculos pueden flotar en la parte superior cuando la densidad de los floculos es menor que la densidad del licor. Condiciones similares aplican a otras técnicas de separación basadas en gravedad, tal como centrifugación .
Los floculos que son formados normalmente tienen un diámetro de entre 0.5 mm - 3 cm. Se entiende que los floculos no son perfectamente esféricos y generalmente tienen una forma irregular; para el propósito de esta invención, el diámetro es definido como la distancia más larga de un lado a otro en el floculo, también conocido como el eje mayor del floculo.
Los floculos normalmente tienen una densidad de entre 0.5 y 2.5 g/ml, más preferiblemente entre 0.8 y 1 .5 g/ml.
El dispositivo de acuerdo con la invención es caracterizado por un sistema de control para dosificación del electrolito, en donde el electrolito es dosificado hasta que el pH del agua de lavado entre el primer punto de mezclado y el segundo punto de dosificación cae hasta entre 6.8 y 8.2. El sistema de control puede ser cualquier convencional para dosificar el electrolito hasta que la lectura de pH en el agua de lavado entre el primer punto de mezclado y el segundo punto de dosificación está dentro del rango indicado. De preferencia, la dosificación del polímero en el segundo punto de dosificación también está conectada con el mismo sistema de control, aunque se considera en el contexto de la invención que la dosificación de pol ímero es continuada durante al menos algún tiempo después de que la dosificación del electrolito es detenida, en donde algún tiempo es
definido como cualquier tiempo entre el extremo de la dosificación de electrolito y el tiempo que se requiere para recircular el agua de lavadora través del dispositivo una vez; en otras palabras, hasta que el volumen completo de agua en el sistema es pasado por el segundo punto de dosificación una vez más.
Opcionalmente, el dispositivo comprende un punto de dosificación adicional para dosificar el detergente para lavado. La dosificación de detergente es hecha de preferencia en la tina de la máquina. El detergente puede ser un líquido convencional , o polvo. De manera alternativa, el detergente puede estar en la forma de tableta, en donde la tableta puede ser una dosis unitaria simple, o donde dos o más tabletas pueden ser dosificadas dependiendo del grado de mugre o del deseo del consumidor. Otros formatos, como pellas, cristales, perlas y otros formatos de detergente también son contemplados.
Proceso
El proceso para la clarificación y/o purificación de agua de lavado es operado de preferencia continuamente en un proceso de lavado. De manera alternativa, el proceso puede ser operado al retirar una fracción del licor de lavado y tratar la fracción en forma de lote con el agua clarificada vaciada nuevamente en la tina de lavado principal , mientras que el lavado continúa. Sin embargo, este proceso puede aumentar el tiempo total requerido para limpiar el licor de lavado de lavandería y un recipiente de almacenamiento extra, y por lo tanto es menos preferido.
En el proceso, el agua de lavado sucia es transferida al
dispositivo secuencial de acuerdo con la invención. Esto se hace de preferencia por medio de una bomba.
Dosificación de la composición de electrolito
La dosificación continua de una composición de electrolito seleccionada de sales de aluminio y férricas al agua de lavado se hace en el primer punto de dosificación. El primer punto de dosificación puede ser un punto de dosificación líquida en el dispositivo secuencial, o un punto de dosificación sólida. En caso de que se use un punto de dosificación l íquida, la dosificación puede ser lograda, por ejemplo, mediante una bomba dosificadora o mediante dosificación a partir de un recipiente de dosificación presurizado. Las válvulas para dosificación precisa también son considerados. En caso de que se use un punto de dosificación sólida , la dosificación puede ser lograda, por ejemplo, al usar un tornillo de dosificación o al dosificar tabletas pre-fabricadas de la composición de electrolito, por lo cual, el tamaño de tableta es tal que la cantidad de electrolito por tableta está entre un décima a una centésima parte de la cantidad total de electrolito, de preferencia entre una vigésima o una quingentésima parte, más preferiblemente una quincuagésima y una ducentésima parte, para alcanzar la dosificación diferencial.
Sin desear ligar a una teoría, se encontró que aunque en agregación basada en carga regular, los agregados son formados mediante partículas que se mantienen juntas, esto no trabajaría en la presencia de surfactantes, comúnmente presentes en licor de
limpieza/lavado, debido a la adsorción de superficie de los surfactantes, provocando la estabilización estérica de las partículas. En el sistema de la presente invención , los flóculos son formados mediante la precipitación de hidróxidos de metal, los cuales forman una red porosa y barrido físicamente fuera de las partículas. Este proceso es referido normalmente en la literatura como "floculación de barrido". Se encuentra que en el caso de floculación de barrido, el AI(OH)3 o Fe(OH)3 generado in-situ puede suprimir el surfactante del licor de lavado o enjuague. Se entiende que el surfactante es suprimido al adsorberse sobre la superficie de partículas de AI(OH)3 o Fe(OH)3 positivamente cargadas. Por lo tanto, la floculación de barrido es la ruta preferida para la agregación de partículas, para líquido de lavandería conteniendo tanto surfactantes como alcalinidad.
Después de la dosificación del material, el agua de lavado continúa a través del dispositivo y se mezcla en el primer punto de mezclado, antes de fluir al segundo dispositivo de dosificación.
La dosificación de electrolito tiene que seguir un cierto perfil, el cual es de naturaleza exponencial de acuerdo con la siguiente relación (fórmula 1 ):
E lectrolito _ E lectrolito Q-v t/V
C, = Co a o (Fórmula 1 )
en donde:
Electrolito
C significa la concentración de electrolito en el tiempo t
E lectro l ito significa la concentración de electrolito en el tiempo t=0
v0 significa la velocidad de flujo volumétrico en el tiempo=t en el cual el licor de lavado es arrastrado del lavado
V significa el volumen total de licor de lavado a ser tratado.
La dosificación de electrolito de preferencia sigue el perfil antes declarado como una función continua, escalonada o pulsada. C0 depende de la concentración de electrolito requerida para flocular el agua de lavado en un proceso por lotes.
Al aplicar este perfil de dosificación preferida, el pH del agua entre el primer punto de mezclado y el segundo punto de dosificación permanecerá cercano a constante. Para mejorar adicionalmente la eficiencia de floculación, también se contempla co-dosificar una pequeña cantidad de amortiguador de pH por separado o junto con el electrolito.
Los amortiguadores preferidos pueden incluir cualquier otro amortiguador, teniendo un valor de pKa en el rango de pH indicado de 6.8-8.2, como se describe en la sección de electrolito anterior. Los amortiguadores preferidos incluyen amortiguadores de carbonato, amortiguadores de fosfato.
Dosificación de la composición de pol ímero
La dosificación continua de una composición de polímero, comprendiendo un polímero de poli acril amida neutral o anionicamente modificado (MW > 100 kD) al agua de lavado, se hace en el segundo punto de dosificación.
En el segundo punto de dosificación, el pol ímero es dosificado al
licor de lavado. Después de la dosificación , la concentración de polímero en la línea está de preferencia en el rango de 2-20 ppm. La cantidad real dosificada es dependiente del sólido total generado en el proceso; mientras más sólidos en solución, se prefiere más polímero, como es indicado en la sección de polímero anterior. Por ejemplo, la concentración de polímero para licor de lavado principal sucio es normalmente entre 10 y 20 ppm, mientras que la dosificación de polímero para el enjuague final está normalmente en el rango de 2 y 10 ppm. Se entiende que ppm significa microgramo por litro.
Se sabe que los polímeros de cadena larga pueden adsorberse sobre superficies de partículas y por ello las lleva juntas para formar agregados más grandes y más fuertes (flóculos), facilitando por ello la filtración, asentamiento o separación mediante cualquier otro proceso de separación sólido líquido. En otras palabras, se piensa que el polímero puentea los diversos núcleos de precipitación para formar un sistema de agregado más grande.
Después del punto de dosificación para la composición de polímero, el agua fluye hacia el segundo punto de mezclado.
La dosificación de polímero es hecha de manera continua siguiendo un perfil de dosificación predeterminado.
En una modalidad preferida, la dosificación es controlada mediante la cantidad de sólidos generados mediante floculación y la cantidad de sólidos no disueltos en el licor de lavado para reducir adicionalmente el uso y minimizar la deposición de los flóculos en el sistema entre el punto de dosificación de polímero y el filtro.
Se piensa que la eficiencia de adsorción de polímero es regulada por las características/naturaleza de superficie del floculo en presencia de surfactante. Para favorecer la adsorción de polímero, se prefiere que las características de superficie de floculo correctas en términos de propiedad de superficie, las cuales pueden alcanzarse mediante la dosificación de electrolito indicada antes y por ello controlar el pH del agua.
Al dosificar el electrolito hasta que se alcanza el pH deseado, se encuentra que esto proporciona una clarificación mejorada del agua de lavado, adsorción eficiente de polímero sobre los fióculos y mantiene una concentración m ínima de metal disuelto en el agua tratada (licor de lavado).
Dibujos
Una figura esquemática de un sistema de acuerdo con la invención es mostrado en la figura 1 .
En la figura 1 , el agua de lavado está en la tina de lavado (1 ). La tina está conectada a una válvula opcional (2) y una bomba principal (3), seguido por el primer punto de dosificación (6) , el cual es conectado , adicionalmente a una bomba dosificadora para electrolito (4), que a su vez está conectada a una cámara de dosificación de electrolito (5). El ; líquido fluye entonces al primer punto de mezclado (7), seguido por el segundo punto de dosificación (8), el cual está conectado adicionalmente a una bomba para el polímero (9) , que a su vez está conectada a una cámara de dosificación de pol ímero (1 0). El líquido
fluye entonces al segundo punto de mezclado ( 1 1 ), y a través de un filtro (12), para regresarse a la tina.
Ejemplos
La invención será ilustrada ahora por medio de los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplo 1 : Dosificación controlada de pH de electrolito vs dosificación constante
En este ejemplo, se demuestra el efecto de dosificación controlada de pH de electrolito comparada con dosificación constante.
En el ejemplo 1 , se usa un dispositivo de acuerdo con la invención, que tiene una tina con un volumen de licor de lavado de 20 I, un primer punto de dosificación para electrolito, una bobina de mezclado, un segundo punto de dosificación para polímero, otra bobina de mezclado y un filtro de malla de nylon (corte de 1 30 micrómetros) de 0.075 m2 y se regresa a la tina de lavado principal.
Se pre-hicieron 20 I de licor de lavado modelo. El licor de lavado modelo contenía 2 g/l de detergente modelo.
Licor de lavado
Detergente modelo
El licor de lavado (20 I) se pre-hizo y arrastró desde la tina a una velocidad de flujo de 2.5 l/min, el electrolito (PAC; cloruro de polialuminio (B=60)) se dosificó en el primer punto de dosificación a una primera concentración (c0) de 0.7 g/l y entonces se siguió por el perfil de acuerdo con la ecuación de fórmula 1 anterior y se hizo pasar del primer punto de mezclado (una bobina de PV de 1 0 m de longitud, diámetro interior de 8.5 mm) ; posteriormente, el polímero se dosificó en el segundo punto de dosificación a una concentración de 3 microgramos/l y se hizo pasar el segundo punto de mezclado (una bobina de PV de 1 0 m de longitud, diámetro interior de 8.5 mm); posteriormente, el líquido se pasó a través de un filtro (filtro de tela de nylon de 0.075 m2 teniendo un tamaño de poro de 1 30 micrómetros) para remover los flóculos y se pasó
nuevamente a la tina.
En el ejemplo comparativo A, el mismo ajuste y dispositivo fueron usados, pero ahora, el electrolito es dosificado continuamente a una velocidad constante de 0.2 g/l en el licor de lavado en la línea después del punto de dosificación.
La cantidad total e electrolito dosificada en el ejemplo y el ejemplo comparativo es idéntica.
Resultados
Las tablas a continuación muestran cómo la turbidez y el pH están cambiando en el tiempo tanto para el filtrado como para la tina.
Durante el procesamiento, puede volverse inmediatamente claro en el ejemplo flóculos grandes, mientras que se encontraron partículas más pequeñas en el ejemplo comparativo
También se encontró que el agua de filtrado en el ejemplo fue inmediatamente clara, y también que el agua en la tina se volvió clara más rápidamente, mientras que el agua de filtrado en el ejemplo comparativo todavía estaba turbia, resultando en consecuencia en agua de lavado turbia en la tina. Los datos de turbidez están dados en las
tablas a continuación.
Resultados de Ejemplo 1
Las tablas anteriores muestran que el pH en el ejemplo disminuye rápidamente el valor requerido y permanece constante a ese valor, mientras que el pH en el ejemplo comparativo baja siguiendo un perfil casi lineal. También muestran que la turbidez del filtrado en el ejemplo cae a un nivel muy bajo desde el inicio y permanece bajo a lo largo del proceso, mientras que la turbidez en el ejemplo comparativo es mucho mayor a lo largo del proceso, resultando en agua de tina de baja turbidez en el ejemplo, contra una turbidez comparativamente alta en la tina en el ejemplo comparativo.
Claims (5)
1. Un proceso para purificación continua de agua de lavado a partir de una cámara usando un dispositivo secuencial que comprende: a. un primer punto de dosificación, en comunicación de fluido con b. un primer punto de mezclado, en comunicación de fluido con c. un segundo punto de dosificación, en comunicación de fluido con d. un segundo punto de mezclado, en comunicación de fluido con e. una unidad separadora de sólido/líquido, en comunicación de fluido con f. la cámara (a) en donde el proceso comprende los pasos de: a. bombeo el agua desde la cámara hacia el dispositivo secuencial; b. dosificación continua, escalonada o pulsada de una composición de electrolito seleccionada de sales de aluminio y férricas al agua de lavado en el primer punto de dosificación; c. dosificación continua de una composición de polímero que comprende polímero de poli acril amida neutral o amónicamente modificada (MW > 100 kD) al agua de lavado en el segundo punto de dosificación caracterizado porque la dosificación del electrolito y el polímero es controlada por el pH del agua entre el primer punto de mezclado y el segundo punto de dosificación, en donde el electrolito es dosificado hasta que el pH cae hasta entre 6.8 y 8.2 ; y en donde la dosificación del electrolito sigue el perfil de dosificación de acuerdo con la fórmula: C E lectrolito _ ^ Electrol ito„-v t/V t — \~> o ß 0 en donde: ctElectrollto significa la concentración de electrolito en el tiempo t, c0Electro"to significa la concentración de electrolito en el tiempo t=0, v0 significa la velocidad de flujo volumétrico en el tiempo=t en el cual el licor de lavado es arrastrado del lavado y V significa el volumen total de licor de lavado a ser tratado.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , donde una composición de amortiguador es adicionada junto con ya sea el electrolito o el pol ímero en sus respectivos puntos de dosificación.
3. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde la unidad separadora sólido/líquido comprende: a. un filtro de partícula; b. un hidrociclón; o c. una cámara de asentamiento; o combinaciones de los mismos.
4. Un dispositivo de clarificación y purificación de agua para operar el proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo un montaje para purificación continua de agua de lavado desde una cámara, usando un dispositivo secuencial, en comunicación de fluido con la cámara comprendiendo: a. un primer punto de dosificación, conectado a una fuente de electrolito, en comunicación de fluido con b. un primer punto de mezclado, en comunicación de fluido con c. un segundo punto de dosificación, conectado a una fuente de poli acril amida neutral o aniónicamente modificada, en comunicación de fluido con d. un segundo punto de mezclado', en comunicación de fluido con e. una unidad separadora de sólido/líquido, en comunicación de fluido con f. la cámara (a) caracterizado por un sistema de control adaptado para dosificación del electrolito siguiendo el perfil de dosificación de acuerdo con la fórmula: C E lectrol ito _ /-» Electrol ito _ -v t/V t - ^ 0 © 0 en donde: ctElectro'"0 significa la concentración de electrolito en el tiempo t, c0Electro1"0 significa la concentración de electrolito en el tiempo t=0, v0 significa la velocidad de flujo volumétrico en el tiempo=t en el cual el licor de lavado es arrastrado del lavado y V significa el volumen total de licor de lavado a ser tratado; y en donde el electrolito es dosificado hasta que el pH del agua de lavado entre el primer punto de mezclado y el segundo punto de dosificación cae hasta entre 6.8 y 8.2.
5. Una máquina lavadora que comprende el dispositivo de clarificación y purificación de agua de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la cámara es la tina de lavadora o un tanque de almacenamiento de agua de lavado separado.
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