MXPA01005250A

MXPA01005250A - Metodo y aparato para la electrodesionizacion de agua utilizando materiales de intercambio ionico de una sola fase y de lecho mixto en comportamientos de diluciont.

Info

Publication number: MXPA01005250A
Application number: MXPA01005250A
Authority: MX
Inventors: John H Barber
Original assignee: E Cell Corp
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2005-06-03
Also published as: EP1140358B1; AU1023200A; IL143249A0; ATE267645T1; US6197174B1; BR9915658A; DE69917674D1; WO2000030749A1; JP4509386B2; CN1328488A; EP1140358A1; KR20010101082A; KR100671293B1; CN1263545C; CA2351481A1; JP2002530191A

Abstract

La invencion proporciona un metodo y aparato para la electrodesionizacion de agua, por el cual el agua a ser purificada pasa a traves de compartimentos de dilucion en una unidad de electrodesionizacion que tiene un compartimento de anodo a un extremo de la unidad y un compartimento de catodo al otro extremo de la unidad, y una pluralidad de compartimentos de dilucion alternados con compartimentos de concentracion definidos por membranas de intercambio anionico y cationico. Cada uno de los compartimentos de dilucion contiene material de intercambio ionico. En forma importante, el material de intercambio ionico comprende por lo menos una fase de lecho mixto de material de intercambio anionico y de material de intercambio cationico y por lo menos una monofase, adyacente a la fase de lecho mixto, de material de intercambio anionico o de material de intercambio cationico, o material de intercambio anionico y de intercambio cationico.

Description

METODO Y APARATO PARA LA ELECTRODESIONIZACION DE AGUA UTILIZANDO MATERIALES DE INTERCAMBIO IÓNICO DE UNA SOLA FASE Y DE LECHO MIXTO EN COMPARTIMENTOS DE DILUCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un método y un aparato para la electrodesionización de agua y, en forma más particular, con un método y un aparato para mejorar la eficiencia del transporte de iones dentro de los compartimentos de dilución de un aparato de electrodesionización.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es muy conocido el desionizar el agua al hacerla pasar a través de un lecho empacado de resinas de intercambio iónico de manera que los iones impuros se retiran como iones absorbidos sobre la resina de intercambio iónico. Es bien conocida la regeneración de la resina intercambiadora de iones mediante la disminución su capacidad de absorción por medio de un ácido o un álcali. Sin embargo, una desventaja de el método es la descarga del líquido de desecho del ácido o álcali usado para la regeneración. Es deseable, por tanto, emplear un método para producir agua desionizada que no requiera de ácido o álcali para la regeneración. En este respecto, ha llamado la atención en años recientes un método de electrodiálisis de tipo autorregenerativa para la producción de agua desionizada, en donde las resinas intercambiadoras de iones se usan en conjunción con membranas de intercambio iónico y se le conoce como electrodesionización. El aparato físico asociado con este método se conoce como una unidad de electrodesionización. La unidad típica de electrodesionización comprende membranas de intercambio aniónico y membranas de intercambio catiónico dispuestas alternadamente, definiendo así compartimentos de dilución y compartimentos de concentración. Cada uno de los compartimentos de dilución contiene una composición sólida de intercambio iónico que comprende composiciones sólidas tanto de intercambio aniónico como de intercambio catiónico, generalmente en forma de gránulos o perlas. El agua a ser purificada pasa a través de los gránulos de intercambio iónico en los compartimentos de dilución. Las impurezas aniónicas en el agua son absorbidas por la composición sólida de intercambio iónico y, bajo la influencia de voltaje aplicado a través de la unidad de electrodesionización, migran hacia la membrana de intercambio aniónico y a través de la misma, para entrar a un primer compartimento de concentración adyacente para la descarga en una corriente acuosa que fluye a través de éste. Igualmente, las Impurezas catiónlcas en el agua son absorbidas por la composición sólida de intercambio catiónico y migran hacia y a través de la membrana de intercambio catiónico para entrar a un segundo compartimento de concentración adyacente para la descarga en una corriente acuosa que fluye a través de éste. Normalmente, la composición sólida de intercambio iónico comprende una mezcla de perlas de composición sólida para el intercambio catiónico y el intercambio aniónico distribuidas aleatoriamente, llamado más comúnmente intercambiador iónico de "lecho mixto". El material del intercambio de iones de lecho mixto característicamente tiene un área de alto contacto interfacial entre los materiales de intercambio aniónico e intercambio catiónico ahí contenidos. La área de contacto promueve el retiro eficiente de impurezas iónicas. Además, facilita la ionización de las moléculas de agua. Al ionizar las moléculas de agua, los iones de hidrógeno e hidroxilo se ponen a disposición para la regeneración de los materiales de intercambio iónico. Esto es particularmente importante donde la concentración de impurezas iónicas disueltas en el agua a ser purificada es baja, como lo es cerca de la descarga del compartimento de dilución. En forma no deseada, donde se usan materiales de lecho mixto para el intercambio iónico, el grosor del compartimento de dilución debe ser necesariamente delgado. En tanto se incrementa el grosor del compartimento de dilución, se reduce la eficiencia de transportación de los iones impuros a través de la composición sólida de intercambio iónico hacia las membranas, reduciendo por tanto la calidad del agua producida. Esto es debido a que es menos probable que el material de intercambio aniónico se "conecte" con la membrana de intercambio aniónico por una cadena de materiales contiguos de intercambio aniónico (el atributo es denominado en lo sucesivo "conectividad" ) . Igualmente, es menos probable que el material de' intercambio catiónico esté conectado con la membrana de intercambio catiónico por una cadena de material contiguo de intercambio catiónico. Los compartimentos de dilución más delgados imponen costos de fabricación más altos. Además, el área efectiva de la membrana aumenta para los compartimentos de dilución más delgados, con el aumento concomitante en el costo de material . La patente de los Estados Unidos 4,636,296 revela una unidad de aparato de electrodesionización que disminuye el problema de conectividad ante el lecho mixto de intercambio iónico en las cámaras diluyentes de la unidad de electrodesionización. En particular, la unidad de electrodesionización revelada ahí comprende compartimentos de dilución que contienen capas alternadas de materiales de intercambio aniónico e intercambio catiónico. En este respecto, se proporcionan cadenas de materiales contiguos de intercambio aniónico y catiónico para facilitar la migración de las impurezas catiónicas y aniónicas, respectivamente. Sin embargo, la colocación de capas de los materiales para el intercambio aniónico y catiónico reduce el contacto interfacial entre los materiales de intercambio aniónico y catiónico, reduciendo por tanto la eficiencia de remoción con respecto a las impurezas iónicas y reduciendo la velocidad específica de ionización de las moléculas de agua en un voltaje aplicado dado. Con este propósito, el aparato revelado en la patente de los Estados Unidos 4,636,296 depende de iones regeneradores de hidrógeno e hidroxilo producidos en las superficies de los electrodos que, posteriormente, migran hacia la composición sólida de intercambio iónico. Sin embargo, este enfoque requiere de múltiples y costosos electrodos y presenta más complejidad, lo que evita que se obtengan los beneficios de un reactor multipolar iónico electroquímico. La solicitud del Tratado de Cooperación en Materia de Patentes No. W097/34696 revela una unidad de aparato de electrodesionización que mejora la conectividad de los materiales de intercambio iónico del compartimento de dilución, incluyendo aquellos de la variedad de lecho mixto. Esto se logra al usar materiales de intercambio iónico en donde se ejerce una presión de 0.1 a 20 kg/cm2 entre los materiales de intercambio iónico acomodados en los compartimentos de dilución y las membranas de intercambio catiónico y las membranas de intercambio aniónico que definen los compartimentos de dilución, mejorando por tanto el contacto interfacial entre los materiales individuales de intercambio iónico. Sin embargo, cuando se ejercen presiones internas mayores entre los materiales de intercambio iónico, disminuyen las fracciones vacías dentro del compartimento de dilución, aumentando por tanto la resistencia al flujo de agua y reduciendo la cantidad de agua que se puede tratar. En consecuencia, es deseable contar con una disposición del material de intercambio iónico con conectividad mejorada y en donde el material de intercambio iónico promueva la ionización eficiente del agua de manera que los iones de hidrógeno e hidroxilo estén disponibles para regenerar el material de intercambio iónico. Además, es deseable mejorar la conectividad de los materiales de intercambio iónico que ejercen una presión interna de 0.1 a 20 kg/cm2 entre ellos mismos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En su aspecto más amplio, la presente invención proporciona una unidad de electrodesionización para desionizar agua, que cuenta con un compartimento de ánodo en un extremo de la unidad y un compartimento de cátodo al otro extremo, una pluralidad de compartimentos de dilución alternados con compartimentos de concentración entre los compartimentos de ánodo y cátodo. Tanto el compartimento de dilución como el de concentración se definen por membranas de intercambio aniónico y catiónico. Dentro de cada uno de los compartimentos de dilución se proporciona material de intercambio iónico que comprende por lo menos una fase de lecho mixto de material de intercambio aniónico y de material de intercambio catiónico y por lo menos una monofase, adyacente a la fase de lecho mixto, de material de intercambio aniónico o material de intercambio catiónico, o material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico. En otro aspecto de la invención, la o las monofases pueden estar contiguas y colindante con ambas membranas de intercambio aniónico y catiónico. Además, la fase de lecho mixto y la o las monofases adyacentes pueden estar dispuestas en capas contiguas separadas. Donde por lo menos una monofase es un material de intercambio aniónico, el material de intercambio aniónico puede estar contiguo y colindante con las membranas de intercambio aniónico y catiónico. En cambio, cuando la o las monofases son de un material de intercambio catiónico, el material de intercambio catiónico puede estar contiguo y colindante con la membrana de intercambio catiónico. En aún otro aspecto de la presente invención, la o las monofases pueden ser de un material de intercambio aniónico y un material de intercambio catiónico en capas y colindante con una capa de fase de lecho mixto entre éstas, en donde las capas de material de intercambio aniónico y del material de intercambio catiónico son contiguas y colindantes con la membrana de intercambio aniónico y con la membrana de intercambio catiónico, respectivamente. Cada una de las capas del material de intercambio aniónico y del material de intercambio catiónico también puede ser tener la misma extensión que la capa de fase de lecho mixto. En aun otro aspecto de la presente invención, la o las monofases pueden ser una fase continua porosa y permeable y la fase de lecho mixto puede ser una fase dispersa porosa y permeable dentro de la monofase continua. Alternativamente, la fase de lecho mixto puede ser una fase continua porosa y permeable y la monofase puede ser una fase dispersa porosa y permeable de racimos en la fase continua de lecho mixto. En otro aspecto de la presente invención, el material de intercambio iónico puede tener forma de lecho poco profundo con superficies planas de lecho opuestas, donde los racimos de la fase dispersa quedan perpendiculares a las superficies del lecho plano y tienen la misma extensión que por lo menos una de las superficies planas del lecho. Los racimos de fase dispersa también pueden extenderse a través del lecho poco profundo y tener la misma extensión que las superficies planas opuestas del lecho . En aun otro aspecto de la presente invención, el material de intercambio iónico en el compartimento de dilución puede estar bajo una presión de compactación de 0.1 a 20 kg/cm2. En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para la desionización de agua en una unidad de electrodesionización que tiene un compartimento de ánodo en un extremo y un compartimento de cátodo al otro extremo, una pluralidad de compartimentos de dilución alternados con compartimentos de concentración entre los compartimentos de ánodo y cátodo. Cada uno de los compartimentos de dilución y concentración se definen por membranas de intercambio aniónico y catiónico. Además, cada uno de los compartimentos de dilución contiene material de intercambio iónico. El material de intercambio iónico comprende por lo menos una fase de lecho mixto de material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico y por lo menos una monofase, adyacente a la fase de lecho mixto, de material de intercambio aniónico o de material de intercambio catiónico, o material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico. El agua a ser desionizada pasa a través de los compartimentos de dilución donde se retiran las impurezas iónicas como resultado del intercambio de iones y los mecanismos de conducción de iones dentro del compartimento de dilución. En otro aspecto de la presente invención, la presión de compactación del material de intercambio iónico es de 0.1 a 20 kg/cm2. De preferencia, la presión de compactación es de 0.5 a 10 kg/cm2, y con mayor preferencia de 0.8 a 2 kg/cm2. La presión de compactación puede ser aplicada ajustando el volumen del material de intercambio iónico en estado libre entre 103 a 170% de volumen con respecto al volumen de los compartimentos de dilución, y preferentemente de 111 a 150% de volumen con respecto al volumen de los compartimentos de dilución. En aun otro aspecto, la presente invención proporciona un método para desionizar el agua en una unidad de electrodesionización que tiene un compartimento ánodo en un extremo de la unidad y un compartimento de cátodo al otro extremo de la unidad, y una pluralidad de compartimentos de dilución alternados con compartimentos de concentración entre los compartimentos de ánodo y cátodo. Cada uno de los compartimentos de dilución y concentración se definen por membranas de intercambio aniónico y catiónico. Además, cada uno de los compartimentos de dilución contiene material de intercambio iónico. El material de intercambio iónico comprende por lo menos una fase de lecho mixto, por lo menos una monofase de intercambio aniónico, por lo menos una monofase de intercambio catiónico. La fase de intercambio aniónico y la fase de intercambio catiónico son adyacentes a la fase de lecho mixto, sobre los lados opuestos de éste. El agua a ser desionizada pasa a través de los compartimentos de dilución donde se retiran las impurezas iónicas como resultado del intercambio de iones y los mecanismos de conducción de iones dentro del compartimento de dilución.

BREVE DESCRIPCIÓN DK LOS DIBUJOS El método y aparato de la invención se describirá ahora con respecto a los dibujos adjuntos, en los cuales: La Figura 1 es una ilustración esquemática de la unidad de electrodesionización de la presente invención; La Figura 2 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 3 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una segunda disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 4 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una tercera disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 5 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una cuarta disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 6 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una quinta disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 7 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una sexta disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 8 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una séptima disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 9 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una octava disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 10 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una novena disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 11 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una décima disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; La Figura 12 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una décima primera disposición del material de intercambio iónico de la presente invención; y La Figura 13 es una vista en alzado de la disposición del material de intercambio iónico en la figura 12.

DESCRIPCION DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En general, la presente invención se aplica a los procesos para la purificación de agua que se realizan utilizando una unidad de electrodesionización. Haciendo referencia primero a la Figura 1, la unidad de electrodesionización 10, según la presente invención, comprende el compartimento de ánodo 20 provisto con un ánodo 24 y el compartimento de cátodo 22 provisto con un cátodo 26. Una pluralidad de membranas de intercambio catiónico 28 y membranas de intercambio aniónico 30 se disponen alternadamente entre el compartimento de ánodo 20 y el compartimento de cátodo 22 para formar compartimentos de dilución 32, cada uno definido por una membrana de intercambio aniónico 30 sobre el lado del ánodo y por una membrana de intercambio catiónico 28 sobre el lado del cátodo y compartimentos de concentración 18, definidos cada uno por una membrana de intercambio catiónico 28 sobre el lado del ánodo y por una membrana de intercambio aniónico 30 sobre el lado del cátodo. Se suministra una solución de electrolitos al compartimento de ánodo 20 y al compartimento de cátodo 22 a través de los flujos de corriente 36 y 38 respectivamente. El material de intercambio iónico designado con el número 40 está provisto en compartimentos de dilución 32. El medio mejora la purificación del agua al retirar iones no deseables por intercambio iónico. Además, el medio facilita la migración de iones hacia las membranas 28 y 30 para su subsecuente permeación a través de éstas, según se describirá a continuación. El material de intercambio iónico 40 puede estar en forma . de una débilmente intercambiadora de iones, una fibra de intercambio o un producto formado de éstas. El agua a ser tratada se introduce en los compartimentos de dilución 32 del flujo de suministro 50. Igualmente, se introduce agua o una solución acuosa dentro de los compartimentos de concentración 18 y dentro de los compartimentos de ánodo y cátodo 20, 22, a partir de la corriente de suministro 44. Se aplica un voltaje eléctrico determinado de antemano entre los dos electrodos por medio del cual los aniones del compartimento de dilución 32 se permean a través de las membranas de intercambio aniónico 30 y dentro de los compartimentos de concentración 18 mientras que los cationes en las corrientes en los compartimentos de dilución 32 se permean a través de las membranas de intercambio catiónico 28 y dentro de los compartimentos de concentración 18. La migración de aniones y cationes antela se facilita además por el material de intercambio iónico 40 presente en los compartimentos de dilución 32. En este respecto, impulsados por el voltaje aplicado, los cationes en los compartimentos de dilución 32 migran a través de las resinas intercambiadoras de iones usando mecanismos de intercambio iónico, y finalmente pasan a través de las membranas de intercambio catiónico 28 que están en contacto directo con las resinas Íntercambiado as de cationes. Igualmente, los aniones en los compartimentos de dilución 32 migran a través de las resinas intercambiadoras de aniones usando mecanismos de intercambio iónico, y finalmente pasan a través de las membranas de intercambio aniónico 30 que están en contacto directo con las resinas intercambiadoras de aniones. La solución acuosa o agua introducida en los compartimentos de concentración 18 de la corriente 44, y las especies de aniones y cationes que migran subsecuentemente hacia estos compartimentos, son recogidas y retiradas como solución concentrada de la corriente de descarga 48, mientras que una corriente de agua purificada es descargada desde los compartimentos de dilución 32 como corriente de descarga 42.

La presión ejercida sobre los materiales de intercambio iónico acomodados o empacados en los compartimentos de dilución y entre las membranas de intercambio catiónico y las membranas de intercambio aniónico que definen a los compartimentos de dilución, se ajusta entre de 0.1 a 20 kg/cm2 mediante la compactación de los materiales de intercambio iónico descritos a continuación. Si la presión es menor a 0.1 kg/cm2, el contacto físico de entre uno y otro material de intercambio iónico, y entre los materiales de intercambio iónico y las membranas de intercambio iónico, tiende a ser inadecuado y es probable que la resistencia eléctrica se incremente y/o que se forme una trayectoria corta del agua a ser tratada, con la resultante disminución del trayecto en circuito del flujo de agua. Como resultado, la pureza del producto de agua resultante tiende a ser baja, lo cual no es deseable. En cambio, si los materiales de intercambio iónico se compactan de manera tal que la presión ejercida sobre los mismos excede los 20 kg/cm2, el contacto entre uno y otro de los materiales de intercambio iónico y entre los materiales de intercambio iónico y las membranas de intercambio iónico será adecuado, pero el flujo de agua y la cantidad de agua tratada tiende a disminuir y es probable que las membranas de intercambio iónico se dañen por la alta presión. En consecuencia, de preferencia, la presión varía entre 0.5 a 10 kg/cra2 , con mayor preferencia entre 0.8 a 2 kg/cm2. La presión ejercida sobre los materiales de intercambio iónico empacados en los compartimentos de dilución y sobre las membranas de intercambio iónico se aplica de preferencia de manera tal que el volumen de los materiales de intercambio iónico a ser acomodados en los compartimentos de dilución en estado libre se reduzca a menos del volumen de su forma regenerada, mediante la compactación de los materiales de intercambio iónico en los compartimentos de dilución en un grado tal que se logre la presión de compactación deseada, seguida por el suministro de agua de regeneración y acondicionamiento con una corriente eléctrica para permitir que el material de intercambio iónico se expanda al volumen, incrementando por tanto la presión. Alternativamente, el material de intercambio iónico se acomoda en los compartimentos de dilución, y entonces el volumen de los compartimentos de dilución se reduce mecánicamente para incrementar la presión al nivel deseado. El término "estado libre", según este contexto, significa el estado en donde el material de intercambio iónico no se ha adaptado físicamente a ajustarse dentro del espacio confinado del compartimento de dilución. En el primer método antedicho, se prefiere que el material de intercambio iónico esté empacado en los compartimentos de dilución en cantidad tal que el volumen de los materiales de intercambio iónico en forma regenerada en estado libre sería de 103 a 170% con respecto al volumen disponible de los compartimentos de dilución. Si esta cantidad en estado libre es menor al 103%, el contacto entre los materiales de intercambio iónico tiende a ser pobre. En cambio, si la cantidad de estado libre excede al 170%, el contacto será adecuado, pero la pérdida de presión al pasar el agua a través de los materiales de intercambio iónico tiende a ser inadecuadamente alta. Se prefiere que el volumen en estado libre de los materiales de intercambio iónico se encuentre entre el 111 al 150% del volumen de los compartimentos de dilución. Para reducir el volumen del material de intercambio iónico a un nivel menor que el volumen de su forma regenerada, se pueden usar los siguientes métodos: (i) el contenido de agua puede ser reducido por secado, (ii) un método para cambiar los contraiones a especies de iones diferentes a la forma regenerada para convertir el material de intercambio iónico a una forma cargada, o (iii) el material de intercambio iónico puede sumergirse en un solvente orgánico para la substitución de solvente. Sin embargo, se prefiere el uso del método (i) y el método (ii) en combinación, ya que pueden ser aplicados fácilmente independientemente de la clase de estructura del material de intercambio iónico, y la cantidad del volumen decreciente es grande. Cuando el contenido de agua se reduce por secado, se prefiere reducir el contenido de agua a un nivel que varía de 1 a 30 % en peso. Si el contenido de agua es menor que 1 % en peso, el secado toma mucho tiempo, lo cual no es deseable. Si el contenido de agua es mayor a 30 % en peso, el aumento del volumen al añadir agua y conducir una corriente eléctrica tiende a ser mínimo, lo cual no es deseable. Se prefiere que el contenido de agua varíe entre 5 a 15 % en peso, con lo cual el secado será fácil, y el incremento volumétrico al suministrar agua y conducir una corriente eléctrica será grande. Con respecto al tipo de contraiones durante el secado, se prefiere uno tipo Na para el material de intercambio catiónico, y se prefiere un tipo Cl para un material de intercambio aniónico, ya que estos tipos son térmicamente estables en comparación con los de tipo H y OH correspondientes, respectivamente. Se prefiere una temperatura de secado de entre 30 a 80°C. Si es menor de 30°C, el secado toma demasiado tiempo, y si es mayor a 80°C, los grupos de intercambio iónico tienden a descomponerse, lo cual no es deseable. En el caso del método para cambiar los contraiones a especies de iones por uno diferente a la forma regenerada para convertir el material de intercambio iónico a una forma cargada, se prefiere el tipo Na para un material de intercambio catiónico, y se prefiere el tipo Cl para el material de intercambio aniónico, según lo antedicho. Como en otras especies, se prefiere un tipo K o un tipo Li para el material de intercambio catiónico, y un contraión monovalente del tipo Br o N03 para un material de intercambio aniónico. En este respecto, no se prefiere un contraión tipo Ca o Al, o un cotraión bivalente o mayor, como el tipo S04, ya que la conversión a una forma regenerada tiende a ser difícil. En el método antedicho, en donde los materiales de intercambio iónico están empacados en los compartimentos de dilución, y luego el volumen de los compartimentos de dilución se reduce mecánicamente para aumentar la presión, se prefiere interponer un espaciador que sea comprimible por presión entre los marcos del compartimento de dilución y las membranas de intercambio iónico, y ejercer presión desde el exterior perpendicular a la superficie plana del espaciador, según lo muestran las flechas 53, 55, en la Figura 1, para comprimir el espaciador después de empacar los materiales de intercambio iónico, de manera que el volumen de los compartimentos de dilución se reduce del 5 al 60% vol . Si el volumen reducido de los compartimentos de dilución es menor a 5% en volumen, el contacto de los materiales de intercambio iónico acomodados tiende a ser pobre. En cambio, si el volumen reducido de los compartimentos de dilución excede el 60% volumen, el contacto será bueno, pero la pérdida de presión debido a la resistencia cuando el agua pasa a través del material de intercambio iónico tiende a ser alta, lo cual no es deseable. Para el material del espaciador encogible se utiliza de preferencia, por ejemplo, una hoja de espuma de polietileno, polipropileno o poliestireno. La Figura 2 muestra una disposición preferida del material de intercambio iónico 40 de la presente invención a ser usado dentro de los compartimentos de dilución 32. En esta primera modalidad, el material de intercambio iónico 40 comprende capas alternantes de fase de intercambio aniónico 52, una fase de intercambio iónico de "lecho mixto" 56, y una fase de intercambio catiónico 54, las capas dispuestas prácticamente en forma transversal a la dirección de flujo de la corriente en los compartimentos de dilución 32. El término material de intercambio iónico de "lecho mixto", en este contexto, se refiere al material de intercambio iónico que comprende tanto al material de intercambio aniónico y al material de intercambio catiónico, distribuidos aleatoriamente a través del volumen de lecho mixto, en donde la fracción del volumen de material de intercambio aniónico varía entre 20% volumen a 80% volumen y la fracción de volumen del material de intercambio catiónico varía entre 80% volumen a 20% volumen. Bajo la influencia del voltaje aplicado, y a causa del alto contacto interfacial entre el material de intercambio aniónico y el material de intercambio catiónico ahí contenidos, la fase de lecho mixto 56 promueve la remoción eficiente de las impurezas iónicas. Además, la fase de lecho mixto 56 facilita la ionización de las moléculas de agua en iones de hidrógeno e hidroxilo para la regeneración del material de intercambio aniónico y catiónico en la fase de lecho mixto 56 así como en la fase de intercambio aniónico 52 y la fase de intercambio catiónico 54. La regeneración es particularmente beneficiosa en regiones donde la concentración de iones en una corriente que fluye a través de un compartimento de dilución 32 es relativamente baja y, por sí misma, es insuficiente para sostener la corriente aplicada a un nivel lo suficientemente alto para la desionización efectiva de la corriente que fluye a través del compartimento de dilución 32 . Para mejorar la conectividad del material de intercambio aniónico y el material de intercambio catiónico de la fase de lecho mixto 56 con las membranas de intercambio aniónico 30 y las membranas de intercambio catiónico 28 respectivamente, cada capa de la fase de lecho mixto 56 se dispone entre una capa de fase de intercambio aniónico 52 sobre una superficie 56a y una capa de fase de intercambio catiónico 54 sobre la otra superficie 56b. En este respecto, la fase de intercambio aniónico 52 es contigua con la materia de intercambio aniónico en la superficie 56a de la fase de lecho mixto 56 y, por tanto, proporciona la conexión de la materia de intercambio aniónico en la superficie 56a con la membrana de intercambio aniónico 30. Igualmente, el material de intercambio catiónico 54 es contiguo a la materia de intercambio catiónico en la superficie 56b de la fase de lecho mixto 56, y por tanto, proporciona la conexión de la materia de intercambio catiónico en la superficie 56a con la membrana de intercambio catiónico 28. Las conexiones, en ambos casos, facilitan la migración de aniones y cationes a través del intercambio iónico combinado y los mecanismos de conducción de iones desde las regiones de flujo en los espacios vacíos de la fase de lecho mixto 56 hacia la membrana de intercambio aniónico 30 y la membrana de intercambio catiónico 28, respectivamente. La Figura 3 muestra otra modalidad de la disposición del material de intercambio iónico 40 de la presente invención, en donde el material de intercambio iónico 40 comprende capas alternantes de la fase de intercambio aniónico 52 y la fase de lecho mixto 56 . Esta disposición mejora la conectividad de la materia de intercambio aniónico en el material de intercambio iónico de lecho mixto. Como resultado, se mejora la remoción de aniones simples y, en forma importante, los contaminantes inorgánicos básicos, débilmente ionizados, como sílice reactiva, dióxido de carbono, boro en forma de ácido bórico y los contaminantes orgánicos, débilmente ácidos, como ácidos carbonílicos y fenoles. De preferencia, esta disposición se usa en una región de un compartimento de dilución 32 en la electrodesionización, en donde la masa de impurezas cationicas ya ha sido removida en un dispositivo corriente arriba o en una región corriente arriba del mismo compartimento de dilución 32 , en donde es deseable remover las impurezas aniónicas residuales débilmente ionizadas. Con referencia a la Figura 4 , se ilustra otra disposición del material de intercambio iónico 40 de la presente invención, en donde el material de intercambio iónico 40 comprende capas alternantes de fase de intercambio catiónico 54 y la fase de lecho mixto 56 . La disposición mejora la remoción de cationes y de materiales catiónicos débilmente ionizados, como amoniaco, aminas e hidracina, al mejorar la conectividad de la materia de intercambio catiónico de la fase de lecho mixto 56 con la membrana de intercambio catiónico 28 .

Las modalidades ilustradas en las figuras 2 , 3 y 4 muestran capas compuestas de material de intercambio iónico 40 , es decir, capas de materiales de intercambio aniónico 52 y/o materiales de intercambio catiónico 54 , con capas de materiales de intercambio iónico de lecho mixto 56 , con superficies prácticamente planas. No es fundamental que las superficies sean prácticamente planas. Las Figuras 5, 6 y 7 muestran otra modalidad en donde las capas de material de intercambio iónico 40 tienen forma de zigzag, es decir, corrugadas, para proporcionar un área interfacial mayor entre las capas adyacentes que con las capas planas. La fase de intercambio aniónico 52 , la fase de intercambio catiónico 54 y la fase de lecho mixto 56 de las modalidades antelas pueden tener forma de una resina intercambiadora de iones, una fibra de intercambio iónico o un producto formado de éstas, pero debe ser porosa y permeable al flujo del líquido a través de ésta. El producto formado puede comprender partículas de débilmente intercambiadora de iones enlazados una con otra por medio de un polímero aglomerante. Con referencia a la Figura 8 , de acuerdo con otra modalidad de la presente invención, el material de intercambio iónico puede comprender un lecho de matriz continua porosa y permeable de un primer material de intercambio iónico 60 con una pluralidad de cilindros espaciados de racimos porosos y permeables 62 de una fase de lecho mixto 56 dispersos dentro de la matriz 58 transversalmente a la superficie plana del lecho. El primer material de intercambio iónico 60 comprende la fase de intercambio aniónico 52 y la fase de intercambio catiónico 54 alternadas. La disposición mejora la remoción de aniones y cationes desde los compartimentos de dilución 32. En forma alternativa, según se ilustra en las Figuras 9 y 10, el primer material de intercambio iónico 60 de la matriz continua puede comprender ya sea una fase de intercambio aniónico 52 o una fase de intercambio catiónico 54. En este respecto, la primera disposición mejora la remoción de aniones desde los compart mentos de dilución 32, mientras que la última disposición mejora la remoción de cationes desde los compartimentos de dilución 32. Aun en otra modalidad alternativa, según se ilustra en la figura 11, el material de intercambio iónico 40 puede comprender un lecho de matriz porosa y permeable de fase de lecho mixto 56, con una pluralidad de cilindros espaciados de racimos porosos y permeables 66 de un segundo material monofásico de intercambio iónico disperso dentro de la matriz 58 transversalmente de la superficie plana del lecho. El segundo material de intercambio iónico puede comprender ya sea una fase de intercambio aniónico 52 o una fase de intercambio catiónico 54.

Los racimos 62 o 66 pueden formarse de un lecho poco profundo o de hojas de fase continua de materiales de intercambio aniónico 52 o materiales de intercambio catiónico 54 o materiales de intercambio iónico de lecho mixto 56, enlazados con un aglomerante polimérico, mediante el suajado de racimos del tamaño y forma deseados, a partir de la hoja. Una hoja de fase continua de materiales de intercambio iónico que comprenden la matriz 60 ó 64 y están enlazados por una resina polimérica que tenga una pluralidad de hoyos correspondientes en tamaño y forma a los racimos 62 ó 66 suajados a partir de esa hoja, puede recibir los racimos cortados 62 ó 66 en una disposición de ajuste forzado para formar el material de intercambio iónico 40 para su uso en las modalidades ilustradas en cualquiera de las Figuras 8, 9, 10 y 11. Las Figuras 12 y 13 ilustran otras modalidades de la presente invención en donde varios dominios de materiales de intercambio iónico de lecho mixto 56 se disponen dentro del compartimento de dilución 32 próximo a cada membrana de intercambio aniónico 30 y membrana de intercambio catiónico 28. Las fases de intercambio aniónico 52 y las fases de intercambio catiónico 54 también están dispuestas dentro del compartimento de dilución 32 y adyacentes a los dominios de los materiales de intercambio iónico de lecho mixto.

El método y aparato de la presente invención serán descritos a continuación con referencia a los siguientes ejemplos, presentados en forma enunciativa más no limitativa.

Ejemplo 1 Un dispositivo de electrodesionización (área efectiva de 507cm2, comprende 30 pares de celdas de compartimentos de dilución y de concentración, en donde el ancho de cada par de celdas fue de 13 cm y la longitud de cada par de celdas fue de 39 cm, formando una pila de electrodesionización tipo filtro prensa, que tiene compartimentos de concentración y dilución enlazados por una membrana de intercambio catiónico (membrana heterogénea tipo ácido fuerte, grosor de 0.05 cm, capacidad de intercambio iónico de 4.5 meq/g-resina seca) y una membrana de intercambio aniónico (membrana heterogénea tipo base fuerte, grosor de 0.05 cm, capacidad de intercambio iónico de 3.5 meq/g-resina seca) que se dispuso y fijó por medio de marcos espaciadores de compartimentos de dilución (hechos de polipropileno) y marcos de compartimento concentradores (hechos de poliolefina) con malla de soporte de polipropileno fusionado. Cada uno de los compartimentos de dilución fue empacado con una capa inicial de material de intercambio catiónico, seguido por 10 secuencias de cuatro capas cada una, consistentes en: a) una capa de material de intercambio iónico de lecho mixto de aproximadamente 0.98 cm de grosor en dirección al flujo, b) una capa de material de intercambio aniónico de aproximadamente 1.0 cm de grosor en dirección al flujo, c) una capa de material de intercambio iónico de lecho mixto de aproximadamente 0.98 cm de grosor en dirección al flujo, y d) una capa material de intercambio catiónico de aproximadamente 1.0 cm de grosor en dirección al flujo. Las capas de lecho mixto en cada cámara de dilución comprendían aproximadamente 70.3 gramos (peso base de intercambio iónico en seco) de un 50% en peso de mezcla de una resina de intercambio de base fuerte aniónica y ácido fuerte catiónico. Las capas de intercambio aniónico en cada compartimento de dilución comprendían aproximadamente 49.9 gramos (peso base de intercambio iónico en seco) de resina de intercambio aniónico de base fuerte en un producto de forma parecida a una hoja consistente en una mezcla de débilmente intercambiadora de iones y un aglomerante polímero olefínico en estado seco. Igualmente, las capas de intercambio catiónico en cada compartimento de dilución comprendían aproximadamente 71.3 gramos (peso base de intercambio iónico en seco) de resina de intercambio catiónico de ácido fuerte en forma parecida a una hoja consistente en una mezcla de débilmente intercambiadora de iones y un aglomerante polimérico oléfínico en estado seco. Las dos resinas intercambiadoras de iones fueron resinas de intercambio catiónico tipo ácido sulfónico (nombre comercial Diaion SK-1B fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) y una resina de intercambio aniónico de sal de amonio cuaternario (nombre comercial Diaion SA-10A fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) . Se realizó la siguiente prueba al utilizar este dispositivo de electrodesionización. Se preparó agua de alimentación a ser purificada, que comprendía aproximadamente 17.5 ppm de NaCl (aproximadamente 35 uS/cm de conductividad) a 22-24°C. El agua de alimentación a ser purificada fue pasada a través de los compartimentos de dilución del dispositivo de electrodesionización a un caudal de flujo de aproximadamente 12.5 galones por minuto y se aplicó una corriente continua de 4.3 amperios. Bajo estas condiciones de operación, la resistividad del agua producida por el dispositivo de electrodesionización, corregida a 25°C, se determinó como 17.32 MOhm.cm. Este alto nivel de resistividad del producto indica la desionización efectiva.

Ejemplo 2 Se realizó un experimento comparativo según el ejemplo 1 anterior, con la siguiente excepción: los compartimentos de dilución fueron empacados cada uno con 191 gramos (peso base de intercambio iónico en seco) de un 50% en peso de mezcla de una resina de intercambio aniónico de base fuerte y una resina de ácido fuerte/base fuerte del tipo descrito con anterioridad. El ejemplo 2 se realizó utilizando este dispositivo de electrodesionización en la siguiente manera. El agua de alimentación a ser purificada fue preparada y comprendía aproximadamente 17.1 ppm de NaCl (aproximadamente 34 uS/cm de conductividad) a 22-24°C. El agua de alimentación a ser purificada fue pasada a través de los compartimentos de dilución del dispositivo de electrodesionización a un caudal de flujo de aproximadamente 12.5 gpm y se aplicó una corriente eléctrica continua de 4.3 amperios. Bajo estas condiciones de operación, la resistividad del agua producida por el dispositivo de electrodesionización, corregida a 25°C, se determinó como de 14.47 MOhm.cm. Este nivel de resistividad del producto indica un grado de desionización más bajo, en comparación con el ejemplo 1. Como se indicó en el ejemplo 1 y el ejemplo 2 anteriores, la operación de un dispositivo de electrodesionización según se describe en la presente invención (estratos de intercambio iónico de lecho mixto empacados unidos con estratos aniónicos y catiónicos separados) hace posible que el dispositivo de electrodesionización desionice más efectivamente el agua de alimentación. La presente invención proporciona varias ventajas importantes al proporcionar un aparato de electrodesionización con compartimentos de dilución que contienen material de intercambio iónico adaptado para crear un contacto interfacial mejorado entre los materiales de intercambio aniónico e intercambio catiónico mientras proporciona una trayectoria de conducción mejorada para la migración de aniones y cationes desde regiones distantes de las respectivas membranas de intercambio iónico hacia las membranas de intercambio iónico. En este respecto, el material de intercambio iónico incluye una fase porosa de material de intercambio iónico de lecho mixto que tiene característicamente un alto contacto interfacial entre los materiales de intercambio aniónico e intercambio catiónico. Al proporcionar el contacto interfacial, esta fase de lecho mixto promueve la remoción eficaz de las impurezas iónicas en la corriente que fluye a través del compartimento de dilución. Además, la fase de lecho mixto facilita la ionización de agua en iones de hidrógeno e hidroxilo para la regeneración de los intercambiadores de aniones y cationes. La regeneración es particularmente beneficiosa en regiones donde la concentración de iones en una corriente que fluye a través de un compartimento de dilución es relativamente baja y, por sí misma, es insuficiente para sostener la corriente aplicada a un nivel lo suficientemente alto para la desionización efectiva de la corriente que fluye a través del compartimento de dilución. La fase de intercambio iónico de lecho mixto está en contacto con una fase porosa de material de intercambio aniónico y/o una fase porosa de material de intercambio catiónico. En el caso de la fase de intercambio aniónico, el contacto facilita la migración de aniones absorbidos en la fase de lecho mixto hacia la membrana de intercambio aniónico. El contacto interfacial entre el material de intercambio aniónico y la fase de intercambio aniónica y el material de intercambio aniónico en la fase de lecho mixto disminuye la resistencia eléctrica a la migración de aniones absorbidos en la fase de lecho mixto hacia la membrana de intercambio aniónico provista por iones cargados opuestamente dentro del compartimento de dilución. Esto es debido a que el contacto interfacial proporciona una trayectoria de conducción para la migración de los aniones absorbidos desde la fase mixta, a través de la fase de intercambio aniónico, y hacia la membrana de intercambio aniónico.

Igualmente, en el caso de la fase de intercambio catiónico, el contacto interfacial facilita la migración de cationes absorbidos en la fase de lecho mixto hacia la membrana de intercambio catiónico. El contacto interfacial entre el material de intercambio catiónico en la fase de intercambio catiónico y el material de intercambio catiónico en la fase de lecho mixto disminuye la resistencia eléctrica a la migración de cationes absorbidos en la fase de lecho mixto hacia la membrana de intercambio catiónico provista por iones cargados opuestamente dentro del compartimento de dilución. Esto es debido a que el contacto interfacial proporciona una trayectoria de conducción para la migración de los cationes absorbidos desde la fase mixta, a través de la fase de intercambio catiónico, y hacia la membrana de intercambio catiónico. Por tanto, se entenderá que se pueden realizar modificaciones a las modalidades de la invención aquí descrita sin desviarse del alcance y esfera de la invención según se define en las reivindicaciones anexas.

Claims

¦ REIVINDICACIONES : 1. Una unidad de electro-desionización para la desionización de agua que tiene un compartimento de ánodo en un extremo de la unidad y un compartimento de cátodo al otro extremo, y una pluralidad de compartimentos de dilución alternados con compartimentos de concentración entre los compartimentos de ánodo y cátodo, cada uno de los compartimentos de dilución y concentración están definidos por membranas de intercambio de aniones y de cationes, y cada uno de los compartimentos de dilución contienen material de intercambio iónico, el material de intercambio iónico comprende por lo menos una fase de lecho mixto de material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico y por lo menos una monofase, adyacente a la fase de lecho mixto, de material de intercambio aniónico o material de intercambio catiónico, o material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico.
2. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 1, en donde la o las mono ases están contiguas y son colindantes con las membranas de intercambio aniónico y catiónico.
3. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 1, en donde la o las monofases son de un material de intercambio aniónico y en donde el material de intercambio aniónico es contiguo y colindante con la membrana de intercambio aniónico.
4. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 1, en donde la o las monofases son de un material de intercambio catiónico y el material de intercambio catiónico es contiguo y colindante con la membrana de intercambio catiónico.
5. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 1, en donde la o las monofases son de un material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico en capas y colindantes con una capa de fase de lecho mixto entre éstas, y las capas de material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico son contiguas y están colindantes con la membrana de intercambio aniónico y con la membrana de intercambio catiónico, respectivamente.
6. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 1, en donde la o las monofases es una monofase continua porosa y permeable y la fase de lecho mixto es una fase dispersa porosa y permeable de racimos en la monofase continua.
7. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 6, en donde el material de intercambio iónico tiene forma de lecho poco profundo con superficies planas opuestas de lecho, en la cual los racimos de fase dispersa son perpendiculares a las superficies planas de lecho y tienen igual extensión que por lo menos una de las superficies planas de lecho.
8. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 6, en donde los racimos de fase dispersa están perpendiculares a las superficies planas de lecho, se extienden a través del lecho poco profundo y tienen igual extensión que las superficies de lecho planas opuestas del lecho .
9. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 1, en donde la fase de lecho mixto es una fase continua porosa y permeable y la o las monofases son una fase dispersa porosa y permeable de racimos de material de intercambio aniónico o de material de . intercambio catiónico en la fase continua.
10. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 9, en donde el material de intercambio iónico tiene forma de lecho poco profundo con superficies de lecho planas opuestas, y en la cual los racimos de fase dispersa de material de intercambio aniónico o material de intercambio catiónico están perpendiculares a las superficies planas de lecho y tienen igual extensión que por lo menos una de las superficies planas de lecho.
11. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 10, en donde los racimos de fase dispersa se extienden a través del lecho poco profundo y tienen igual extensión que las superficies planas opuestas del lecho.
12. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 1, en donde la o las monofases es una fase continua porosa y permeable y la fase de lecho mixto es una fase dispersa porosa y permeable de racimos de intercambiadores iónicos de lecho mixto.
13. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 12, en donde el material de intercambio iónico tiene forma de lecho poco profundo con superficies planas opuestas, y en la cual los racimos de fase dispersa son intercambiadores iónicos de lecho mixto perpendiculares a las superficies planas de lecho y tienen igual extensión que por lo menos una de las superficies planas de lecho.
14. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 13, en donde los racimos de fase dispersa se extienden a través del lecho poco profundo y tienen igual extensión que las superficies planas opuestas del lecho.
15. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 2, en donde el material de intercambio iónico se encuentra bajo presión de compactación que varía desde 0.1 a 20 kg/cma .
16. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 2, en donde la fase de lecho mixto y la o las monofases adyacentes son capas contiguas separadas.
17. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 16, en donde las capas están corrugadas.
18. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 5, en donde la fase de lecho mixto, la monofase de intercambio aniónico y la monofase de intercambio catiónico comprenden capas que tienen igual extensión.
19. La unidad de electrodesionización según la reivindicación 18, en donde el material de intercambio iónico se encuentra bajo presión de 0.1 a 20 kg/cm2.
20. Un método para la desionización de agua en una unidad de electrodesionización que tiene un compartimento de ánodo en un extremo de la unidad y un compartimento de cátodo en el otro extremo, y una pluralidad de compartimentos de dilución alternando con compartimentos de concentración entre los compartimentos de ánodo y cátodo, cada uno de los compartimentos de dilución y concentración están definidos por membranas de intercambio aniónico y catiónico, cada uno de los compartimentos de dilución tiene un material de intercambio iónico; el material de intercambio iónico comprende por lo menos una fase de lecho mixto de material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico y por lo menos una monofase, adyacente a la fase de lecho mixto, de material de intercambio aniónico o material de intercambio catiónico, o material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico, que comprende el paso de agua de alimentación a ser desionizada a través de los compartimentos de dilución.
21. El método según la reivindicación 20, que comprende además la aplicación de presión de compactación al material de intercambio iónico de entre 0.1 a 20 kg/cm2, de preferencia 0.5 a 10 kg/cm2, y con mayor preferencia de 0.8 a 2 kg/cm2.
22. El método según la reivindicación 21, en donde la presión de compactación se aplica al ajustar el volumen del material de intercambio iónico en estado libre de 103 a 170% de volumen con respecto al volumen de los compartimentos de dilución, de preferencia desde 111 a 150% de volumen con respecto al volumen de los compartimentos de dilución.
23. El método para la desionización de agua según la reivindicación 20, en donde la o las monofases están adyacentes y colindantes con la membrana de intercambio aniónico y catiónico.
24. El método para la desionización de agua según la reivindicación 20, en donde la o las monofases son de un material de intercambio aniónico y en donde el material de intercambio aniónico está adyacente y colindante con la membrana de intercambio aniónico.
25. El método para la desionización de agua según la reivindicación 20, en donde la o las monofases son de un material de intercambio catiónico y el material de intercambio catiónico está adyacente y colindante con la membrana de intercambio catiónico.
26. El método para la desionización de agua según la reivindicación 20, en donde la o las monofases son de un material de intercambio aniónico y un material de intercambio catiónico en capas tienen igual extensión y colindantes con una capa de fase de lecho mixto entre éstas, las capas de material de intercambio aniónico y material de intercambio catiónico son contiguas y colindantes con la membrana de intercambio aniónico y la membrana de intercambio catiónico, respectivamente.
27. El método para la desionización de agua según la reivindicación 20, en donde la o las monofases es una monofase continua porosa y permeable y la fase de lecho mixto es una fase dispersa porosa y permeable de racimos en la monofase continua.
28. El método para la desionización de agua según la reivindicación 27, en donde el material de intercambio iónico tiene forma de lecho poco profundo con superficies planas opuestas de lecho, en la cual los racimos de fase dispersa están perpendiculares a las superficies planas de lecho y tienen igual extensión que por lo menos una de las superficies planas de lecho.
29. El método para la desionización de agua según la reivindicación 27, en donde los racimos de fase dispersa están perpendiculares a las superficies planas de lecho y se extienden a través del lecho poco profundo y tienen la misma extensión que las superficies planas de lecho.
30. El método para la desionización de agua según la reivindicación 20, en donde la fase de lecho mixto es una fase continua porosa y permeable y la o las monofases son una fase dispersa porosa y permeable de racimos de material de intercambio aniónico o material de intercambio catiónico en la fase continua.
31. El método para la desionización de agua según la reivindicación 30, en donde el material de intercambio iónico tiene forma de lecho poco profundo que tiene superficies planas opuestas de lecho, en la cual los racimos de fase dispersos de material de intercambio aniónico o de material de intercambio catiónico están perpendiculares a las superficies planas de lecho y tienen igual extensión que por lo menos una de las superficies planas de lecho.
32. El método para la desionización de agua según la reivindicación 31, en donde los racimos de fase dispersa se extienden a través del lecho poco profundo y tienen igual extensión que las superficies planas opuestas del lecho.
33. El método para la desionización de agua según la reivindicación 20, en donde la fase de lecho mixto y la fase adyacente son capas contiguas separadas.
34. El método para la desionización de agua en una unidad de electrodesionización que tiene un compartimento de ánodo en un extremo de la unidad y un compartimento de cátodo en el otro extremo de la unidad, y una pluralidad de compartimentos de dilución alternados con compartimentos de concentración entre los compartimentos de ánodo y de cátodo, cada uno de los compartimentos de dilución y concentración están definidos por membranas de intercambio aniónico y catiónico, en donde cada uno de los compartimentos de dilución tiene un material de intercambio iónico, el material de intercambio iónico comprende por lo menos una fase de lecho mixto, por lo menos una monofase de intercambio aniónico y por lo menos una monofase de intercambio catiónico, la fase de intercambio aniónico y fase de intercambio catiónico adyacentes a la fase de lecho mixto, en los lados opuestos de éstas, en donde el método comprende hacer pasar el ' agua de alimentación a ser desionizada, a través de los compartimentos de dilución.
35. El método según la reivindicación 34, que comprende además la aplicación de presión de compactación de entre 0.1 a 20 kg/cma , de preferencia 0.5 a 10 kg/cm2 , y con mayor preferencia de 0.8 a 2 kg/cm2.
36. El método para la desionización de agua según la reivindicación 35, en donde la o las monofases son adyacentes y colindan con la membrana de intercambio aniónico y catiónico.
37. El método para la desionización de agua según la reivindicación 36, en donde la monofase de intercambio aniónico está adyacente y colindante con la membrana de intercambio aniónico y la monofase de intercambio catiónico está adyacente y colindante con la membrana de intercambio catiónico.
38. El método para la desionización de agua según la reivindicación 37, en donde la fase de lecho mixto, la monofase de intercambio aniónico y la monofase de intercambio catiónico comprenden capas separadas y de igual extensión, contiguas y colindantes con la membrana de intercambio aniónico y la membrana de intercambio catiónico.
39. El método según la reivindicación 20, que comprende además la aplicación de presión de compactación al material de intercambio iónico de 0.5 a 10 kg/cm2.
40. El método según la reivindicación 20, que comprende además la aplicación de presión de compactación al material de intercambio iónico de 0.8 a 2 kg/cm2.
41. Un método según la reivindicación 39, en el que la presión de compactación se aplica al ajustar el volumen del material de intercambio iónico en estado libre de 111 a 150% de volumen respecto al volumen de los compartimentos de dilución.
42. El método según la reivindicación 34, que comprende además la aplicación de presión de compactación de 0.5 a 10 kg/cm* al material de intercambio iónico .
43. El método según la reivindicación 34, que comprende además la aplicación de presión de compactación de 0.1 a 0.8 kg/cm2 a 2 kg/cm2 al material de intercambio iónico .