MXPA04005925A

MXPA04005925A - Proceso de desionizacion fraccionada.

Info

Publication number: MXPA04005925A
Application number: MXPA04005925A
Authority: MX
Inventors: Raina Pavan
Original assignee: Aquatech Int Corp
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2005-03-31
Also published as: CN1615273A; KR20040086244A; US6896814B2; US20050121397A1; EP1456132A1; CN101070200A; AU2002359797A1; CA2470633C; EP1456132A4; CN1328180C; US20030201235A1; WO2003053859A1; JP2005512794A; CA2470633A1; EP1456132B1; AU2002359797B2; KR100764937B1; US7338600B2

Abstract

Se describe un proceso de tratamiento de liquidos para la remocion secuencial de especies ionicas de fuerza ionica progresivamente decreciente sin precipitacion o "escalamiento". Una modalidad de la invencion incluye operaciones de electrodesionizacion dual. La primera operacion de electrodesionizacion se desarrolla a un voltaje calculado para remover especies fuertemente ionizadas tales como calcio y magnesio del agua de alimentacion sin escalamiento. El producto de la primera operacion de electrodesionizacion se sujeta entonces a una segunda operacion de electrodesionizacion. La segunda operacion de electrodesionizacion se desarrolla a un voltaje mayor que la primera operacion de electrodesionizacion y es disenada para remover especies ionizadas mas debilmente tales como la silica y el dioxido de carbono atmosferico. El peligro de precipitacion o "escalamiento" normalmente presente durante la electrodesionizacion de especies debilmente ionizadas no se presenta en esta invencion, porque las especies fuertemente ionizadas responsables de escalar a voltajes mas altos ya han sido removidas de la corriente de alimentacion a traves de la primera operacion de electrodesionizacion. Mas de dos porciones de electrodesionizacion sucesivas se pueden ejecutar si se desea. Pueden ocurrir multiples operaciones de electrodesionizacion en una celda de electrodesionizacion o simple o en celdas de electrodesionizacion multiples.

Description

PROCESO DE DESIONIZACION FRACCIONADA REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional copendiente No. de Serie 60/343,323 intitulada "Fractional Deionization Process", presentada el 20 de diciembre del 2001, la descripción completa de la cual es incorporada en la presente por referencia . CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona a una técnica novedosa para la remoción de especies iónicas a partir de una corriente de alimentación sin crear ningún escalamiento, aun a niveles más altos de dureza del agua de entrada. La invención desioniza el agua usando un sistema de proceso controlado que permite la remoción de algunos componentes iónicos por separado de otros componentes iónicos sin ocasionar ningún problema de escalamiento en el compartimiento diluido o concentrado de la celda. Tal escalamiento ha sido la condición de operación limitativa de los sistemas de electrodesionización ("EDI") preexistentes y explica la deficiencia del éxito comercial para tales sistemas. La generación de iones H+ y OH" a condiciones controladas con controles de pH apropiados en el proceso de desionización fraccionada ("FDI") es responsable para remover componentes iónicos en una manera eficiente de energía del agua de alimentación a un grado mucho más grande que el EDI convencional, sin ninguna formación de escala, y también es responsable para permitir la remoción de cualquiera de los componentes débilmente ionizados para dar agua pura. La técnica ambientalmente favorable, que no genera ninguna contaminación y evita el uso dé cualquiera de las sustancias químicas, puede ser fácilmente usado para la separación de fluidos diferentes del agua. ANTECEDENTES DE LA INVENCION Entre los retos ambientales principales que enfrenta la sociedad, está la purificación del agua. El agua es esencial no solamente para el cuerpo vivo sino también para propósitos industriales. Por estas razones existe una necesidad más grande para mejorar la tecnología de purificación del agua. Los sistemas de la técnica previa típicos para purificar agua caen en una de tres categorías. Estas son (1) sistemas basados en resina de intercambio iónico, (2) sistemas basados en membrana de intercambio iónico, y (3) sistemas EDI. Estos sistemas se discuten brevemente enseguida . Sistemas basados en resina de intercambio iónico: La resina de intercambio iónico adsorbe las especies iónicas en sus sitios activos respectivos. Una vez que los sitios activos se han agotado, la resina puede ser regenerada al lavar la resina con ácido o álcali para reemplazar cualquiera de los iones H+ o OH", respectivamente. Este proceso es llamado regeneración de la resina, y es la fuente principal para la remoción de cationes y aniones de varios tipos de fluidos. La desmineralización del agua es uno de los usos más significantes de esta tecnología. Sistema basado en membrana de intercambio iónico: Las membranas de intercambio iónico se hacen del mismo material como la resina, pero trabajan en un principio diferente. En el sistema basado en membrana, una fuerza de impulsión eléctrica se usa para activar el movimiento de los iones presentes en el agua dentro de una cámara de la membrana aniónica y catiónica. Los iones son atraídos hacia el polo eléctrico opuesto, luego encuentran la membrana selectiva de iones, que permite el movimiento selectivo de los iones. La membrana catiónica permite que los cationes se muevan a través de la membrana y detienen cualquier anión de que pase a través de la misma. De manera similar, un anión se deja pasar a través de las membranas aniónicas, pero los cationes se impiden del movimiento adicional. Un proceso de electrodiálisis usa un voltaje que está muy por debajo del punto en el cual la separación del agua ocurre en el agua. La electrodiálisis tiene una limitación cuando se propone para tratar agua para requerimiento de alta pureza debido a la alta resistencia del sistema y su incapacidad para remover iones similares a sílice . Sistema EDI: EDI es una tecnología que usa resina para su propiedad adsorbente de iones inherente junto con el sistema de membrana de intercambio iónico de electrodiálisis . EDI utiliza el proceso de electrodiálisis junto con la resina como un medio conductor introducido entre las membranas. EDI normal trabaja en una banda muy reducida de calidad de agua de. alimentación. La calidad del agua de alimentación requerida tiene que ser equivalente al producto de la osmosis inversa ("RO") , con la dureza menor que 1000 ppb. Algo de la técnica previa enseña el uso de la RO antes del tratamiento (patente norteamericana No. 6,379,518). Debido a la incapacidad de la RO para proporcionar esta calidad del agua de alimentación, el ablandador también puede ser un requisito previo. En el EDI, la resina tiene que adsorber los iones presentes en el agua. La resina luego libera estos iones, dándoles una movilidad definida y dirección hacia- la membrana. Los iones H+ y OH" tienen que ser generados en el sistema. La regeneración de la resina ocasionada por los iones H+ y OH" complementa la regeneración natural de la resina debido a la fuerza de inducción eléctrica. Los iones tienen que ser transportados a través de la membrana a la cámara de rechazo. En el agua que contiene especies altamente ionizadas como dureza, junto con las especies débilmente ionizadas tales como sílice y ácido carbónico, el EDI normal está limitado en su habilidad para remover todas las especies iónicas sin una alta probabilidad de escalamiento en el sistema. La alimentación al EDI está generalmente limitada, por lo tanto, al agua de alimentación con dureza menor que 1 ppm. Los sistemas de EDI de la técnica previa incluyen aquellos que hacen uso de intercambiadores iónicos de resina de varios tamaños de poro (patente norteamericana No. 6,471,867) o múltiples tipos de resina en múltiples celdas de desionización . En la mayoría de los sistemas de agua de alimentación las impurezas a ser removidas incluyen cationes fuertemente ionizados, tales como sodio y calcio, y aniones fuertemente ionizados, tales como cloruro y sulfato. Los iones sodio y cloruro tienen una remoción más limpia comparada con el calcio, debido a que las primeras especies ionizadas no están químicamente inclinadas a precipitar en el EDI. El calcio y el magnesio, por otra parte, son vulnerables a la precipitación. Dependiendo de la alcalinidad del ¦ sistema, el calcio y el magnesio se convierten a la forma de hidróxido o carbonato; los productos de hidróxido y carbonato luego tienden a precipitar. La tecnología EDI presente no permite la separación efectiva de muestras fuertemente y débilmente iónicas mezcladas, ' debido a que todos los iones se someten a una fuerza de ¦ impulsión eléctrica uniforme (patente norteamericana No. 4,298,442, patente norteamericana No. 6,391,178). Por esta razón, la condición limitativa para la presencia de calcio ó dureza en tales sistemas se conserva como el limite inferior de 1000 ppb. Los sistemas EDI de la técnica previa son incapaces de alcanzar la tolerancia de dureza necesaria requerida para prevenir el escalamiento. Aunque tales sistemas reivindican una tolerancia y dureza máxima de 1 ppm, los sistemas se han encontrado vulnerables al escalamiento aun a 1 ppm, limitando el uso del proceso. Además, algunos sistemas de la técnica previa diseñados para prevenir el escalamiento y reducir el sílice requieren el uso de múltiples aparatos de desionización y la adición de sustancias químicas severas (patente norteamericana No. 6,398,965), el uso de una resina no estándar (patente norteamericana No. 6,187,162), o el uso de diferentes tipos de resina en diferentes celdas (patente norteamericana No. 3,330,750; patente norteamericana No. 3,149,061, patente norteamericana No, 6,402,917) . La presente invención se dirige hacia la superación de uno o más de los problemas mencionados en lo anterior al ofrecer un proceso de purificación que puede ser operado en uno o más celdas, que no requiere la adición de sustancias químicas severas, y puede utilizar una composición de resina uniforme. BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Un proceso de desionización fraccionada para la purificación de agua usando múltiples etapas de electrodesionización se proporciona en la invención actual. Este proceso se puede usar para purificar agua que contiene contaminantes tales como magnesio, calcio, dióxido de carbono y sílice; por supuesto, el proceso inventivo no está limitado a tales usos. El proceso de desionización fraccionada incluye el tratamiento de una corriente de alimentación contaminada es un primer módulo de desionización a través del cual se aplica un primer voltaje. Otras variables en el proceso de desionización tienen que ser tomadas en cuenta, este primer voltaje se calcula para remover las especies fuertemente ionizadas de la corriente de alimentación mientras que el sistema es mantenido en un estado que no es conductivo al "escalamiento" o precipitación de algunos iones que de otra manera dejarían la corriente de alimentación en puntos inapropiados en el sistema de desionización. Después de que la corriente de alimentación ha pasado a través del primer módulo de desionización, esta llega a ser la primera corriente de producto. Aunque las especies contaminantes fuertemente ionizadas han sido sustancialmente eliminadas de la primera corriente de producto a través de la operación del primer módulo de desionización, debe permanecer un número de especies más débilmente ionizadas. La primera corriente de producto por lo tanto ,es introducida en un segundo módulo de desionización. Un segundo voltaje se aplica al segundo módulo de desionización. Mayor que el primer voltaje, el segundo voltaje se calcula para facilitar la remoción de las especies más débilmente ionizadas que se removieron en el primer módulo. En la electrodesionización convencional, la aplicación de un voltaje de suficiente fuerza para remover las especies más débilmente ionizadas tiende a provocar escalamiento de las especies más fuertemente ionizadas debido a la creación de un pH desfavorable. En la presente invención, tales especies fuertemente ionizadas no están presentes por más tiempo después de que se han removido en el primer módulo de desionización. Las especies débilmente ionizadas por lo tanto pueden ser eficientemente removidas sin peligro de escalamiento. El proceso por lo tanto llega a ser más eficiente en energía. El proceso descrito se practica mejor cuando la corriente de alimentación se introduce con el pH aproximadamente neutro y se mantiene en una velocidad de flujo de 100 a 200 cm/minuto. Por supuesto, se pueden contemplar otras condiciones. Aunque una modalidad de la invención tendría que el proceso completo tome lugar dentro de una celda de desionización individual modificada para permitir la aplicación de más de un voltaje en puntos variantes de la celda, otra modalidad tendría que cada etapa del proceso ocurre dentro de una celda de un solo voltaje, separada . El proceso no está limitado al uso de solamente dos módulos de desionización discretos con dos voltajes discretos. Más bien, cualquier número de módulos y voltajes de desionización pueden ser utilizados, para permitir la diferenciación incrementada de las especies iónicas removidas en cada módulo de desionización. Si se usaron múltiples módulos, el proceso podría ocurrir en una o más celdas. Distinto a los sistemas de la técnica previa que requieren diferentes tipos de resina en celdas separadas, la presente invención puede usar el mismo tipo de resina en cada celda. Otros aspectos y ventajas de la presente invención se pueden obtener a partir de un estudio de la especificación, los dibujos y las reivindicaciones adjuntas. BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS FIG. 1 Patrón de flujo en un compartimiento diluido no empacado que da por resultado el desvío del flujo y que mantiene una continuidad del medio para el movimiento iónico. FIG. 2a y 2b Representaciones de los dos escenarios posibles de la separación dé agua acelerada en las interfaces de resina-resina y resina-membrana.

FIG. 3 Diagrama que ilustra un posible escenario para el movimiento iónico en la primera etapa que da por resultado un pH inferior en el rechazo de la primera etapa. FIG. 4 es una ilustración de una modalidad de la presente invención. FIG. 5 es una gráfica que rastrea la remoción de sílice desde un producto a través del tiempo. FIG. 6 es una gráfica que rastrea la calidad del producto como una función de la resistividad a través del tiempo. FIG. 7 es una gráfica de la calidad del producto expresada como una función de la resistividad a través del tiempo. DESCRIPCION DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA El proceso FDI de la presente invención utiliza la separación de sal/ion de la resina de intercambio iónico y la membrana de intercambio iónico junto con la función adicional de separación de agua en una manera secuencial, controlada. Esto permite que un nivel más alto de dureza sea introducido al sistema para la purificación sin peligro de escalamiento. El proceso FDI se ha usado para remover calcio y sílice bajo condiciones sucesivas conducentes a cada uno de éstos. En las formas previas de EDI, las condiciones que son favorables para la remoción de sílice también resultan en la remoción de la dureza; sin embargo, a concentración de dureza más alta la I I precipitación ocurre en las condiciones adecuadas para la remoción de sílice. Tal precipitación se elimina en esta invención . El proceso FDI se relaciona a la remoción selectiva de especies iónicas bajo condiciones del proceso electroquímico diferentes que crean condiciones de pH mediante el diseño favorable para el no escalamiento y la conservación de los iones en solución dentro de la celda de electrodesionización . En una celda de electrodesionización convencional un voltaje se aplica a través de la celda, que contiene el medio cargado ubicado entre las membranas. Mientras que un voltaje inferior y la corriente consecuente pueden remover iones divalentes tales como Ca2+ y Mg2+, se requieren voltajes muchos más altos para remover los iones difíciles tal como el sílice. Cuando una celda EDI convencional es operada a un voltaje más alto para remover sílice, los iones divalentes tales como Ca2+ y Mg2+ precipitan de la corriente de alimentación debido al pH resultante. Esto ocasiona escalamiento en la celda. La FDI supera esta deficiencia del sistema EDI convencional que tiene baja tolerancia a la dureza. FDI permite la generación de iones que regeneran la resina e imparten movilidad para dirigir las especies iónicas retiradas para la remoción. Esto permite la separación sin escalamiento en el sistema, aun para el agua de alimentación con una dureza de .5 ppm. En la FDI, diferentes voltajes son aplicados a través de las celdas de electrodesionización adyacentes o en regiones adyacentes dentro de una sola unidad de electrodesionización. Un bajo voltaje es aplicado a través de la primera celda o parte de una celda para remover la dureza. Un voltaje más alto luego es aplicado en la segunda celda o parte de una celda para remover el sílice y otros iones difíciles. Por lo tanto, el FDI no es susceptible a la formación de escala debido a la alta dureza inicial en la corriente de agua de alimentación, debido a la etapa de remoción de sílice, donde el pH es alcalino, la alimentación no tiene dureza para ser removida. DETALLES DEL PROCESO FDI: El proceso de desionización fraccionada se ha ideado con un concepto de mejorar la tolerancia de dureza del sistema sin resultar en cualquier precipitación. Este también se ha diseñado con un requerimiento de que no debe haber cualquier dosificación química externa para prevenir el escalamiento, por ejemplo no necesita ser adicionado ácido. Al mismo tiempo, el sistema debe ser capaz de suministrar la calidad del producto objetivo y la reducción de sílice en una manera eficiente de energía. El proceso de desionización fraccionada también se ha diseñado conservando los siguientes puntos en mente: 1. Ciertas especies iónicas, por ejemplo Ca2+, Mg2+, Na+, Cl~, y sulfatos son más fáciles de remover debido a su afinidad natural para responder al proceso de adsorción de desionización y su habilidad para transportarse por si mismos dentro del medio de resina en la dirección de la fuerza de impulsión. Tales especies iónicas no necesitan alta fuerza de impulsión y pueden ser desionizadas bajo condiciones más moderadas de voltaje DC debido a su alta movilidad dentro del medio de resina. Algunas otras especies no existen en forma fácilmente adsorbible o transportable y no necesitan modificación en su estructura para responder al proceso de desionización. Especies iónicas definidas en 3 en lo anterior necesitan más alta fuerza de impulsión. El agua se conoce que se separa arriba de un voltaje especifico, y el grado de separación puede ser controlado al controlar el voltaje aplicado y la corriente consecuente. El pH de la corriente de rechazo puede ser controlado mediante el grado de aplicación de separación de agua y el comportamiento de los iones hidrógeno e hidroxilo y se hace conducente para conservar los productos de escalamiento en solución. La desionización fraccionada utiliza los conceptos mencionados en lo anterior para llegar a los objetivos del diseño. De una manera secuencial, o dentro de la misma celda, el punto central permanece en la remoción de las especies iónicas que dan por resultado la formación de escala y otros iones monovalentes al aplicar un voltaje mínimo posible de 3-5 voltios por par de celdas, que está precisamente por arriba del voltaje de separación del agua. La remoción de iones divalentes y en algún grado iones monovalentes similares a Na+, K+, Cl" y HCC>3~ se puede alcanzar en una celda de electrodesionización precisamente al facilitar al transporte y al proporcionar la dirección del transporte y no necesita un medio ambiente altamente regenerado. La separación del agua sucede pero es controlada a un grado donde el pH en el rechazo es menor que el neutro o acídico, que ayuda a controlar el índice de saturación para conservar los productos de escalamiento potenciales en solución. Esto es posible debido a la transferencia de algunos iones hidrógeno a la corriente de rechazo y la reducción de la alcalinidad resultante, mientras que los iones hidroxilo todavía no son capaces de influenciar el proceso debido a su difusión más lenta. Los iones OH" permanecen dentro del compartimiento diluido o son consumidos por los consumidores de anión y llega a ser una parte del producto de la primera etapa. Este voltaje aplicado es suficiente para reducir significativamente la dureza a menos de 0.5 ppm como CaCC>3. Sin embargo en este tiempo no hay reducción en el sílice y hay reducción parcial en otras especies iónicas que son detalladas después en los ejemplos. Aquí todos los iones responsables para el escalamiento fraccionalmente han sido removidos sin aplicar alto voltaje, que no es requerido para su remoción y pueden ocasionar escalamiento si es aplicado. En una misma celda esto se alcanza al pasar el agua de alimentación a través de la porción inferior de la primera celda, que esta bajo la influencia de un voltaje inferior. Esta parte de la celda es llamada la zona de remoción de dureza. Si se hace en una sola celda una muestra puede ser retirada de esta parte de la celda a través de un punto de muestreo para medir la reducción en la dureza y la prueba de otros parámetros. Si se hace en una celda separada, una muestra puede ser retirada de la salida del producto de la primera celda para averiguar el desempeño. Este procedimiento permite que el agua ahora pase a través de la siguiente etapa (dentro de la misma celda o en una celda diferente) , donde la alta fuerza de impulsión en términos del voltaje aplicado, es requerida para modificar y transportar los iones más difíciles, que necesitan más alto grado de separación del agua. Si se aplica un voltaje más alto de 10-15 voltios por par de celdas, existe suficiente separación del agua para regenerar sitios aniónicos para absorber el sílice después de la remoción preferencial de otros aniones y para regenerar los aniones de sílice en sus formas aniónicas diferentes, que ahora son transportables a la corriente de rechazo a través del medio de membrana y las membranas. De manera similar, el dióxido de carbono también se obtiene combinado con los iones hidroxilo disponibles que pueden ser transportados a la corriente de rechazo como iones HC0~3. El pH en la corriente de rechazo aquí, está por arriba de 9 y principalmente 9 a 10.5. Esto es debido a que los iones hidroxilo actúan como portadores para el sílice y el dióxido de carbono de la corriente de rechazo, que es probablemente debido a su difusión más fácil a través del medio de resina aniónica. Esto resulta en el pH alcalino de la corriente de rechazo y conserva el sílice completamente en solución. En este proceso, otros iones aniónicos y catiónicos monovalentes también son removidos a los niveles esperados. La reducción de sílice a un grado de menos de 5 y hasta 2 ppb es posible en este proceso sin ninguna precipitación. Cuando se alcanza la remoción del sílice en una misma celda, esto sucede en la sección superior de la celda que está bajo la influencia del voltaje más alto. Esta parte es llamada una zona de remoción de sílice. Una muestra puede ser retirada por separado para analizar la conductividad y el sílice para estimar el desempeño de esta parte de la celda.

Las corrientes de rechazo de estas dos etapas se manejan por separado y se mantienen en un modo de recirculación . Los siguientes puntos también son importantes para entender y diferenciar el trabajo de la FDI: 1. Características de la resina en las etapas diferentes del proceso de desionización fraccionada. Se encontró que las características de la resina son un poco diferentes en diferentes etapas de la FDI debido a que cada una está bajo la influencia de un tipo diferente de carga iónica. Es importante que en ambas etapas la resina entre las membranas sea totalmente empacada y totalmente en contacto con la superficie de membrana. Esto es requerido para asegurar que no hay desvío del flujo, como es mostrado en la Figura 1, y también para asegurar que el medio permanece continuo para la transferencia fácil de iones a través del medio a la membrana y luego a la corriente de rechazo. Se encontró que si se prepara el medio de la primera etapa con resina regenerada, el desempeño de la primera etapa no fue consistente. Los resultados de dureza no serían consistentes y el resultado del balance de material de la dureza removida de la alimentación contra lo que fue colectado en el rechazo no serían concordantes. Esto sería el resultado de la contracción de la resina una vez que entra en operación, ocasionando pérdida de contacto y deterioro del desempeño. Esto también fue evidente cuando se examinaron espaciadores diluidos después de abrir la celda bajo estas condiciones. Si el medio se hace con resina agotada completamente empacada, sin embargo, el desempeño en términos de la reducción de la dureza iniciarían desde el comienzo y permanecería consistente con la operación debido a que la resina sería parcialmente regenerada una vez que inicia la operación, esto mejoraría adicionalmente el contacto debido a las características de hinchamiento de la resina. Con esto no hubo dificultad en establecer el balance de material de los iones. Esto además corrobora que la desionización de la primera etapa es principalmente un resultado del transporte de iones, que es facilitado por el medio bajo la influencia de la fuerza de impulsión leve de bajo voltaje. No hay regeneración significante, que está libre del hecho de que aun con la resina agotada se alcanza el desempeño en términos de la reducción de dureza objetivo. El efecto de la separación del agua es mínimo y solamente ayuda a mantener un pH favorable en la corriente de rechazo. Por lo tanto, la resina en la primera etapa permanece muy cercana a un estado agotado y solamente 5% del alcance de la expansión se proporciona mientras que se rellena la cámara diluida . En la segunda etapa la resina debe ser regenerada completamente, y esto es dependiente de la separación del agua a voltajes elevados. Esto necesita varias horas de regeneración antes de que el desempeño pueda ser establecido y antes de que la resina pueda ser llevada a un estado altamente regenerado, aun cuando el medio se hace con resina externamente regenerada. Pero en este caso, el desempeño se mejora con el tiempo. Esto también requiere que la resina permanezca totalmente empacada. Sin embargo, los volúmenes de resina son menores que lo que es requerido en etapas previas para el mismo volumen espaciador diluido debido a niveles más altos de regeneración y el relleno consecuente en un estado hinchado. Los volúmenes netos de resina requeridos en la segunda etapa es de 10-12% menor que lo que es requerido en la primera etapa y 15-20% de provisión de volumen se proporciona para la expansión. Es claro a partir de esto que en la resina de FDI, las características y el mecanismo de desionización son muy diferentes en las dos etapas. Con-brol de la separación del agua y sus sitios La separación del agua se conoce que sucede arriba de un voltaje mínimo para el sistema, sin embargo, es acelerado en las interfaces distintas de resina-resina y resina membrana mostradas en la figura 2a y 2b. Los siguientes criterios son importantes en el proceso FDI para controlar y utilizar la separación del agua: 1. La separación del agua sucede de una manera controlada de modo que se puede evitar si no es requerido para ahorrar energía. Esto es relevante para la primera etapa del FDI, donde el volumen de la reducción puede ser alcanzado sin ninguna separación del agua significante. 2. La separación del agua sucede en sitios específicos, donde, en el diseño, estas son más altas probabilidades de utilizar los iones H+ y OH" en la regeneración de los sitios relevantes antes que su. recombinación o ir una corriente de rechazo sin ninguna participación o comienzo para afectar el pH del producto desfavorablemente. 3. La separación del agua sucede en los sitios que están bajo la influencia del mezclado pesado y no estática para evitar oportunidades de cualquier precipitación local. Después de trabajar con varias combinaciones de distribución de área de superficie bipolar entre las interfaces de resina-resina y resina-membrana, se observó que el desempeño del FDI es mejor cuando la separación del agua está limitada a solamente los sitios bipolares de resina-resina. Ésto permite la utilización efectiva de los productos de separación del agua en el proceso de regeneración y permite la maximización del flujo o a través del medio. También esto asegura que el área de membrana completa esté disponible para ¦ el proceso limitado de difusión iónica especialmente bajo más alto flujo o cuando se espera bajo nivel de sílice. DETALLES EXPERIMENTALES Una serie de experimentos han sido conducidos, cada uno funcionando durante 100 a 700 horas. El agua de alimentación utilizada tuvo una conductividad inicial de 5 µ?/cm que se incrementó hasta que alcanzó 100 µe/a??. El incremento de la conductividad se realizó a través de la adición externa de cloruro de sodio, bicarbonato de sodio y cloruro de calcio. El estudio se ha hecho detalladamente con la adición de sílice en la alimentación. El objetivo del Experimento-01 fue estudiar el perfil de pH mientras que se simulan las diferentes condiciones en el proceso de FDI con cambios en las condiciones de voltaje. Para cada caso, el efecto del voltaje y el amperaje ha sido registrado para el análisis . La celda utilizada fue de una cámara diluida de 9.5 mm y una cámara concentrada de 2.5 mm, con un tamaño de membrana efectivo de 190 mm x 350 mm. El área de superficie bipolar de la interface de resina a resina utilizada fue equivalente a la mitad del área de superficie de membrana disponible. La evaluación se hizo al diferir la composición de alimentación en diferentes condiciones de voltaje y amperaje. Los datos seleccionados enseguida clasifican por categoría los efectos del voltaje y el amperaje. 1 ) Condición de Bajo Voltaje y Bajo Amperaje: La alimentación contiene impurezas de cationes (sodio y calcio) y aniones (cloruro, bicarbonatos y dióxido de carbono disuelto) . La alimentación se circuló de tal manera que el producto se mezcló con la alimentación. La conductividad y el pH de la alimentación se mantuvieron mediante la adición de cationes y aniones, como es mencionado en lo anterior, en su solución química externamente para compensar los iones removidos en la corriente de rechazo. TABLA 1 Alimentación Alimentación Producto Voltios Amps conc Concentrado afuera Pr Flujo Cond PH pH flujo pH psi Cc/min µß/a? V/par AdC cc/min 36 1920 25.7 7 9.3 5.25 0.19 210 5.6 36 1920 26 6.9 9.3 5 0.19 210 4.5 36 1920 26 6.5 9.3 5 0.19 210 4.4 36 1920 24.5 6.1 9.2 5 0.19 210 4.2 36 1920 27 7.4 9.2 5.25 0.19 210 3.7 36 1920 26 6 9.2 5.25 0.2 210 3.7 36 1920 25.9 6.3 9.2 5.25 0.21 210- 3.6 36 1960 27 7 9.2 5.25 0.2 210 3.62 36 1990 29 6.5 9.1 5.25 0.2 210 3.55 36 1990 29 6 9.1 5.25 0.21 210 3.5 36 1980 30 6.1 9 5.25 0.2 210 3.6 36 1960 28 6 9.1 5.25 0.2 210 3.65 36 1960 29 5.8 9.1 5.25 0.2 210 3.5 Como se observa en la Tabla 1, el pH de la alimentación se observó a un nivel entre 6 a 6.5, con una elevación ocasional a 7. El voltaje aplicado estuvo entre 4 a 6 voltios/par y el amperaje consumido fue muy bajo, no excediendo 0.25 amps . La remoción catiónica se encontró que es - mayor que 85%, mientras que la remoción de cloruro estuvo por arriba de 90%. La separación del agua estuvo tomando lugar en exceso. Aquí, el producto se observó que está saliendo altamente básico (el pH mayor que 9) , probando que los iones OH" generado no fueron capaces de moverse hacia las membranas y estuvieron saliendo con el flujo de agua en la corriente de producto. Los iones H+, sin embargo, encontraron una salida fácil de la cámara y a la cámara de rechazo, haciéndolos acídicos. Al disminuir el voltaje por par a 4 voltios/par y al reducir el grado de separación, el pH del producto se encontró reducido hacia el neutro. 2 ) Condición de Alto Voltaje y Alto Amperaje: En otro caso, los resultados de los cuales se exponen en la Tabla 2, enseguida, la sección A tiene una carga de sílice que no excede de 1 ppm y no hay impurezas diferentes al sodio, cloruro, ácido carbónico, bicarbonatos o C02 disuelto. Esto significaría que el agua tiene una carga aniónica de cloruro de bicarbonatos, sílice y ácido carbónico, mientras que la carga catiónica es de sodio solamente. La sección B tiene la carga de calcio que no excede 1 ppm en lugar de sílice. De acuerdo con esto, la carga aniónica consiste de cloruro y ácido carbónico, mientras que la carga catiónica consiste de iones sodio y calcio. En todas las condiciones el pH de la alimentación se observó entre 6 y 7.0, y el voltaje aplicado es de 10 o más voltios por par. En todas las condiciones el pH del producto, que es neutro o casi neutro, es mayor que el pH de la alimentación, y es neutro o casi neutro. El pH del rechazo en todos los resultados es básico y arriba de 9. TABLA 2 Alimentación Alimentación Producto V/par Amps conc Concentrado afuera Pr Flujo Cond PH pH Flujo Cond PH A-l 28 2520 30 6.5 7 10 1.75 370 830 9.9 -2 28 2520 30 6.5 7 10 1.69 370 790 9.8 -3 28 2080 6.9 7 15 2.22 390 920 10.2 B-l 33 2120 5 5.9 6 15 1.1 325 260 8.2 -2 32 2040 6.2 6.3 7 18 1.97 320 490 9.25 -3 32 2020 7.8 6.6 7.1 14 1.43 325 470 9.47 -4 33 2400 5 7.1 7.2 16 1.87 320 740 9.7 -5 15 1300 2.5 6.4 6.9 14 1.7 740 550 9.5 La conductividad de la corriente concentrada en la entrada es variada de 400 µ?/?p? a 700 µ?/cm, excepto en los datos de B-l donde es solamente 200 µe/a?. Ahora comparando las condiciones de A-3 y B-l en la Tabla 2, donde se aplica el mismo voltaje/par pero hay diferencia en el amperaje consumido debido a la diferencia en la conductividad de la corriente concentrada. Los amps llevados en más alta conductividad (A-3) son doblemente a aquellos de la otra situación en (B-l) . Esta variación tiene efecto drástico sobre el pH. En un extremo donde la. conductividad de la alimentación es más grande, el pH del rechazo se ha incrementado adicionalmente como un valor arriba de 10, y en el otro lado menor conductividad de alimentación ha reducido el pH a un valor por debajo de 9. Esto indica varios medios para controlar la separación del agua para controlar la desionización en la segunda etapa . El voltaje de más de 10 voltios/par es más alto para hacer el anión activo, y si el amperaje es incrementado por un medio secundario (diferente al voltaje) , y el mismo voltaje (como en el caso de A-3) es responsable para más transferencia de iones OH" en la corriente de rechazo. En tal sistema, 10 voltios y mayor puede ser llamado alto voltaje, y el amperaje arriba de 1.5 se puede decir que es alto amperaj e . Los dos estados de bajo voltaje-bajo amperaje y alto voltaje-alto amperaje tienen una función significante para desempeñarse en la creación del sistema de FDI y puede ser la base para el trabajo adicional. CELDAS EN SERIE: CASO-1 El agua de alimentación tiene una impureza de iones de calcio. El pH de la alimentación está entre 6 y 6.5 con una elevación ocasional de hasta 7.5. Todos los iones calcio se separan en el lado de rechazo de tal manera que el producto recibido no contiene calcio y el lado de rechazo es cargado con los iones calcio. Hay menos iones calcio en el lado de alimentación que en el lado de rechazo. La precipitación en el lado de rechazo debe ser evitada, y para alcanzar esta condición, el pH del lado de rechazo debe ser ligeramente acidico; más iones H+ deben ser transferidos junto con los cationes. Manteniendo el pH por debajo del neutro seria bastante para prevenir la precipitación de calcio; aun más seria un desecho de energía . Sobre el otro lado, en la cámara de alimentación, necesita ser evitada la basicidad. Si el pH del producto es neutro o casi neutro, el proceso funcionaría más uniformemente. Debido a que más iones H4 son utilizados en el lado de rechazo, que mucho más iones OH" encontrarían su camino en el producto después de que son consumidos, así si el pH del producto no es neutro, teniéndolo ligeramente mayor que 7 no sería perjudicial en el punto de salida. Rechazo: pH neutro ^ hacia acídico Producto: pH neutro > hacia ligeramente básico Si la alimentación contiene ambas de las impurezas de iones catiónicos y iones catiónicos mencionados en los dos casos conjuntamente, que es una mezcla de especies fuertemente y débilmente ionizadas, las situaciones más conducentes requeridas son contrarias entre sí. El pH del rechazo es adecuado si es acídico en un caso y si es básico en el otro. Los métodos para derivar las condiciones individuales son diferentes donde las condiciones de operación son diferentes. Esta es la base para el desarrollo del proceso de desionización fraccionada. Es una unidad de celda individual donde la alimentación entra a la celda y en su ruta encuentra la primera etapa eléctrica donde el objeto es remover la dureza (impurezas catiónicas) al grado máximo posible. Las primeras condiciones de bajo voltaje y bajo amperaje son utilizadas aquí, que lleva el contenido de calcio de 5 ppm a menos de 1 ppm. El nivel de pH del rechazo no permite que la dureza precipite de la alimentación. Los iones OH" generados en la ausencia de amperaje suficiente no ionizan el sílice, y por lo tanto la remoción del sílice es insignificante. La generación de algunos iones OH" en la cámara de producto tiende a elevar la alcalinidad, que parcialmente convertiría el bicarbonato a carbonato. Efecto de la Etapa-1 La celda utilizada tuvo las siguientes especificaciones: Las dimensiones de membrana efectiva fueron de 190 mm x 350 mm. El espesor de la cámara diluida de 10 mm y la cámara concentrada de 2.0 mm. El área de superficie bipolar de resina a resina es igual a la mitad del área de superficie de la membrana. El agua desmineralizada se tomó con conductividad de 4 µe/??. Se adicionó dureza de calcio externamente para dar a la alimentación una concentración de 5 ppm de CaC03. La conductividad del concentrado se mantuvo a 200 ys/cm. El voltaje aplicado fue de 4 a 5 voltios por par. E emplo-01 Dos celdas normales, cada una de dos pares de celdas, hechas del sistema de voltaje dual inicial con cámaras diluidas por separado y que se conectan en serie tal que la alimentación y el concentrado se alimentaron en la primera celda, y el producto y el rechazo de la primera celda fueron la alimentación para la segunda celda. Las características de membrana efectiva en las celdas usadas para todas las corridas de experimento fueron: Dimensiones: 190 mm de ancho y 350 mm de largo. Cámaras diluidas: dos números en cada etapa. Area de superficie de la membrana de operación 1330 cm2 en cada etapa . Area de superficie total 2660 cm2 en ambas etapas. Longitud del lecho 0.7 m por etapa y 1.4 m en total. El gasto de flujo del producto alcanzado en este diseño fue de 0.56 a 0.71 cm3 por minuto por cm2 del área de superficie. Los resultados de este experimento se exponen en Tabla 3.

Alimen Alimen Producto Voltios Ara s Conc Conc Dureza tación tación afuera Pr Flujo Cond PH Cond pH Flujo Cond PH Calcio como CaC03 psi cc/mi us/cm us/cm V/par adc cc/min Us/cm Alimen Produc n tación to - ppm Ppm 36 1800 22.3 6.5 4.6 8.56 4.75 0.19 720 280 3.96 36 1800 21.8 6.5 4.23 8.5 4.75 0.18 720 280 3.9 6 0.54 36 1800 22 6 4 8.4 4.75 0.18 720 290 3.76 36 1800 21.7 6.4. 4.24 8.8 4.75 0.18 720 290 3.85 6 0.69 36 1800 22 6.6 4.2 8.6 4.75 0.18 720 300 3.84 6 0.51 36 1730 22.3 6.1 5.2 8.8 4.5 0.16 710 270 4.16 6 0.67 36 1740 22 6 5.2 8.76 4.5 0.16 710 270 4.06 36 1740 21.6 6.4 4.6 8.66 4.5 0.16 710 270 4 6 0.45 36 1760 20.6 6 4.4 8.5 4.5 0.17 710 270 3.86 36 1760 22 6 4.5 8.6 4.5 0.18 710 270 3.8 6.5 0.67 36 1760 28 6.6 7.8 8.8 4.5 0.19 710 280 3.88 36 1760 28.5 6.7 7.9 8.8 4.5 0.19 710 310 4.3 6 0.78 36 1760 29.2 6.5 8.2 8.9 4.5 0.2 710 290 4.2 La primera etapa del sistema de desionización fraccionada de multi-etapas , se operó a bajo voltaje y bajo amperaje. El pH del producto se observó que es mayor que 8, y el pH del rechazo que es tan bajo como 3.6-4.2. La dureza disminuyó de 6 pp, a menos de 1 ppm como CaC03. La conductividad y asi la reducción de sal en esta etapa es mayor que 70%, que es menor que los inventores esperarían aun cuando la reducción de calcio es mayor que 85%. Debido al voltaje inferior, los iones OH" generados en el compartimiento diluido son móviles y no migran al lado de rechazo y encuentran una salida en el producto. La conversión de ácido carbónico a la forma más alta al bicarbonato es ocasionada por los iones OH", que se observa por la elevación en la alcalinidad del producto a aquella de la alimentación, pero el amperaje es todavía menor para permitir el movimiento de la transferencia de los iones a través de una membrana . CASO-2 El agua de alimentación tiene impurezas de sílice y ácido carbónico. El pH de la alimentación está entre 6 y 6.5. Todas las impurezas aniónicas se separan de la alimentación para dar un producto libre de sílice y ácido carbónico, y el rechazo colecta todos los iones separados. Para que esto suceda, bastantes iones OH" tienen que ser producidos en la cámara de alimentación, para que ocurra la reacción. También se requiere alta energía, de modo que la concentración se mantiene a un nivel bastante alto sobre la superficie de membrana para la facilidad de transferencia. Esto permitiría que más iones OH" se transfieran a través también. Como un resultado, el pH del lado de rechazo sería básico, mientras que el lado del producto permanecería neutro. Rechazo: pH neutro ^ hacia acídico Producto: pH ligeramente acídico hacia neutro Efecto de la Etapa-2 La alimentación en esta etapa contiene como impurezas principalmente las especies débilmente ionizadas que no se eliminaron en la primera etapa. Como se explicó previamente, ambos grupos de sílice y ácido carbónico requieren iones OH" y alta energía para la desionización y el movimiento. El voltaje requerido para la segunda etapa es mayor que 10 voltios/par. Los inventores usan la celda de la misma especificación pero con el agua que tiene una conductividad de 5 s/cm. El sílice es dosificado de tal manera que en la alimentación es de 1 ppm. La dosis incrementada sobre 1 ppm solamente por un tiempo muy breve. El agua contiene CO2 disuelto, pero nada de dureza está presente en este tiempo. Sodio fuertemente ionizado estuvo presente desde la fuente utilizada para introducir sílice. Este experimento se expone en la Tabla 4-A. TABLA 4-A AlimenAlimenAlimen-Rechazo Conc Voltios Amps Conc Sílice en Resistí tación tación tación en vidad Presión Flujo Cond Cond Flujo afuera Alimen-ProducMega tación to Esi cc/min U3/cm us/cm V/par Adc pH ppb ppb Ohms S-l 1 36 2100 2.5 400 300 13.5 2.66 9.6 350 Menos 18 2 36 2100 6.5 400 300 13.75 2.75 9.31 700 de 20 17.75 3 36 2130 7.6 400 300 14.25 2.7 9.21 1000 ppb 17.5 4 36 2100 7 400 300 14 2.71 9.15 1000 17.2 36 2130 7 400 300 14.5 2.86 9.16 1000 17 S-2 1 36 2060 10 400 570 13.75 3.04 9.87 1400 Menos 17.8 2 36 2060 10 400 570 13.5 3.16 9.83 1400 de 20 16 3 36 2060 7 400 570 13.5 3.14 9.86 1400 ppb 13 4 36 2060 7 400 570 13.5 3.14 9.81 1400 12.8 S3 1 36 2000 6.1 400 510 11.5 2.44 9.82 1000 Menos 18 2 36 2020 6.5 400 510 13.5 3.12 9.83 1000 de 20 17.6 3 36 2020 6.8 400 510 16.25 4.05 10.1 1000 ppb 16.9 4 36 2020 6.8 400 510 15 3.79 9.96 1000 15.8 36 2020 6.8 400 510 17.25 4.8 10.1 1000 Menos 15 6 36 2020 6.8 400 510 16.75 4.31 10.1 1000 de 20 14 7 36 2020 6.8 400 510 16 4.18 9.93 1000 ppb 12.3 8 36 2020 6.8 400 510 16 4.6 10.1 1000 11.6 El objetivo en el efecto de la segunda etapa es eliminar todas las impurezas residuales y obtener una resistividad del producto de 18 Mega ohms. El lecho se regeneró y luego se inició la adición de una corriente de alimentación que incluyó la dosificación de sílice. La celda se hizo funcionar por más de 100 horas. La conductividad del rechazo en agua se mantuvo a 400 us/cm.

Un voltaje de entre 11 y 17 voltios/par se aplicó. El voltaje y la conductividad del rechazo en conjuntamente fueren responsables para dar el amperaje consumido sobre el lado más alto de más de 2,5 amps. La tabla se divide en tres partes para explicar el efecto de lo que sucede en tal situación. Todas las condiciones cumplen con la condición de alto voltaje y alto amperaje. S-l La adición se inició cuando en la recirculación la resistividad continua del producto fue de por lo menos 18 ?O. La adición de sílice se inició y se mantuvo a un nivel de 1000 ppb en la alimentación. El nivel de sílice se inspeccionó mediante el espectrofotómetro de Hack y se observó que es menos de 20 ppb a todas las temperaturas de operación entre 25 y 40°C. Aunque el contenido de sílice se encontró que es reducido en el producto, la resistividad del producto comenzó a fallar de 18 a 17 ?O. Al terminar la adición de sílice, la resistividad se elevó nuevamente a 18 ?O . El cambio en la resistividad ocurrió debido al ácido carbónico presente y el alto voltaje y alto amperaje utilizados. A la condición de alto voltaje y alto amperaje, la movilidad del ion OH" llega a ser muy rápida y su trayectoria hacia la dirección de flujo llega a ser más corta, permitiendo la transferencia más rápida a través de la membrana pero sin la transferencia ideal a través del agua. Los iones OH" disponibles en el periodo más corto reaccionan selectivamente con el sílice que deja el ácido carbónico. Poca o nada de remoción de ácido carbónico inmediatamente hace la resistividad del producto inferior. S-2 La resistividad que cayó por debajo de 17 ?O llegó a ser normal dentro de una hora de ser hecho funcionar sin la adición de sílice. La adición de sílice se inició nuevamente con el nivel de sílice ligeramente mayor que 1 ppm; esto dió por resultado un incremento del amperaje a mayor que 3 amps . La caída de resistividad fue más aguda en este tiempo, y al detener la adición de sílice, la resistividad mejoró inmediatamente. Una vez más se probó que la corriente más grande que da por resultado la separación del agua mayor que la necesaria es más indeseable para la resistividad, aun si se controla el sílice. S-3 Similar a S-2, la corriente consumida se elevó a 4 amps para asegurar que todos los valores de amperaje arriba de ese nivel no son deseables. El resultado fue el mismo. En todos los tres segmentos la transferencia de OH" al compartimiento de rechazo se puede observar mediante la condición de pH mencionada. El pH, que fue de aproximadamente 9.2 a la condición de amperaje de 2.5 en S-l, se llevó hasta pH de 9.8 en el amperaje de 3 o mayor en S-2. Con el incremento adicional en la corriente arriba de 4 el pH se encontró que es mayor que 10. Esta condición resulta de la transferencia excesiva de los iones OH" desarrollados en la cámara diluida y degrada la resistividad del producto aun cuando es controlado el sílice. El estado de alto voltaje es requerido debido a que el agua contiene iones débilmente ionizados. Sin embargo un exceso de esto no hace la operación más eficiente sino al contrario es contraproductiva. TABLA 4-B AlimenAlimenAlimenRechazo Conc Voltios Amps Conc Sílice En Resis- tación tación tación En Flujo Afuera Ti i- Presión Flu o Cond Cond AlimenProducdad tación to Mega S-l psi Cxc/min Us/cm Us/cm V/par Adc pH Ppb ppb Ohms 1 24 2080 6 100 390 16.75 1 8.9 1000 Menos 18.35 2 24 2120 6 100 390 17 1 9.09 1000 de 20 18.2 3 24 2100 6 100 390 17 0.99 9.01 1000 ppb 18.25 4 24 2180 6 100 385 16.5 0.99 9.26 1000 18.45 S-2 1 24 2080 11 100 370 16.75 1.02 9.26 1000 Menos 18.3 2 24 2140 11 100 365 16.75 1.02 9.36 1000 de 20 18.35 3 24 2130 11 100 365 16.75 1.06 9.48 1000 ppb 18.35 4 24 2480 11 100 400 16.75 1.05 9.4 1000 18.29 24 2460 11 100 400 16.75 1 9.35 1000 18.4 33 1 28 2440 10 100 395 17.25 0.89 9.19 000 Menos 18.4 2 28 2420 8 100 400 17.25 0.82 8.91 1000 de 20 18.3 3 28 2400 6.8 100 380 16.25 0.75 8.98 ppb 18 La Tabla 4-B tiene tres conjuntos de lecturas. La modificación aquí fue reducir el amperaje al voltaje elevado al reducir la conductividad de rechazo en la corriente. La conductividad se redujo de 400 a 100 ps/cm. El amperaje, que ha variado de 2.5 a 4.5 amps, se redujo a 1 amp. Los tres conjuntos tienen pequeñas variaciones de condiciones de fluj o . En S-l la baja alimentación es de aproximadamente 2100 cc/min y la conductividad de la alimentación de 6 En S-2 el flujo permanece constante a 2100 cc/min pero la conductividad se eleva a 11 µe/a? y subsecuentemente el flujo también se eleva a 2400 cc/min. En S-3 existe condición de flujo elevada. Dentro de todas estas variaciones, el voltaje aplicado fue de 16.5 a 17.5 voltios/par y el amperaje consumido fue de aproximadamente 1 amps. El pH del rechazo se encontró que es de 8.9 a 9.2. Se puede observar que el pH se ha elevado a 9.4 pero ha llegado a bajar al nivel inferior.

El sílice en el producto se mantuvo por debajo de 20 ppb, y simultáneamente la resistividad del producto se observó igual a 18 más ?O cm. La celda se hizo funcionar por más de 50 horas sin ningún deterioro en la calidad. Aqui la dureza de más de 5 ppm como CaC03 se ha emprendido en la primera etapa a una condición de bajo voltaje y amperaje. Aquí el sílice, si está presente, no es removido, y el ácido carbónico parcialmente se convierte al grupo iónico más fuerte como bicarbonato, pero el bicarbonato está todavía dentro del agua. El producto de la primera etapa cuando se somete a la segunda etapa donde el voltaje y el amperaje son diferentes y más altos, se separa de las impurezas restantes para dar un producto de más alta pureza. Las dos etapas se pueden combinar al usar diferentes celdas conectadas en serie o al usar una celda especialmente diseñada que puede adaptar dos etapas eléctricas. Ambas de las configuraciones se experimentaron para afirmar los resultados de los inventores. FDI DE VOLTAJE DUAL: La Figura 4 ilustra una modalidad de la invención actual. Por facilidad de operación se diseñó una nueva celda tal que el agua fluiría a través de un diseño especialmente hecho donde podría ser sometida a dos diferentes voltajes en una sola ruta. La primera media ruta se somete a un tipo de voltaje y es la primera etapa del sistema de desionización fraccionada, responsable para remover el ion fuertemente cargado y la dureza. La segunda mitad es un área de alto voltaje responsable para la remoción de trazas de impurezas iónicas restantes incluyendo iones débilmente cargados. Ejemplo-02 Las características de la celda de este diseño fueron como sigue: Dimensiones de la membrana: 190 mm de ancho y 350 mm de largo. Cámaras diluidas: uno y medio números en cada etapa. Area de superficie de la membrana de operación 998 cm2 en cada etapa. Area de superficie total 1996 cm2 en ambas de las etapas. Longitud del lecho de 0.5 metros por etapa y 1.0 metro en total. En la celda modificada para el diseño de celda idéntico, con una continuación de flujo de la primera etapa a la segunda, se hizo una provisión para colectar una muestra de agua del producto de la Etapa-1 (la alimentación para la segunda etapa) cuando se requirió para el análisis. La celda de dos-en-una modificada se diseñó y se hizo funcionar como sigue: Dos circuitos de circulación de agua separados se hicieron. Un circuito de circulación de alimentación se conectó a la entrada de la celda. La salida de agua de esta corriente fue el producto final, que se colocó atrás en el tanque para la recirculación. El tanque de alimentación permitió la adición de dureza en la forma de cloruro de calcio y/o cloruro de sodio y bicarbonato de sodio en el caso de que se necesite incrementar la conductividad de la alimentación. El otro circuito fue de la alimentación concentrada conectada al compartimiento' de rechazo de las celdas de ambas etapas. El rechazo que sale de la celda se diluyó para controlar la conductividad del concentrado antes de ser regresado a la corriente. Inicialmente la celda se inició con la conductividad de alimentación mínima por varias horas de modo que la celda se ajustó y se regeneró. Con la relación del área de superficie de membrana mencionada en lo anterior y dada la experiencia con el sistema de celda estándar, el gasto de flujo esperado estuvo entre 1200 y 1400 cm3 por minuto. La celda se puso en operación con las siguientes condiciones y expectativas: 1 - Dureza de la alimentación: 5 ppm como CaC03. 2 - Conductividad de la alimentación: 13 a 16 ps/cm. 3 - Producto de la primera etapa: dureza menor que 1 ppm. 4 - Producto de la segunda etapa: dureza permisible 5 - Primera etapa: bajo voltaje y segunda etapa: alto voltaje. El desempeño de la celda se observó para uno de los funcionamientos como sigue: a) La celda se tuvo funcionando inicialmente durante 80 horas, incluyendo su periodo de estabilización; b) El flujo de alimentación se mantuvo a.1200 cm3 por minuto y la conductividad de la alimentación de 12 a 14 ps/cm, para las siguientes 40 horas (Ver la Tabla 5, enseguida) ; c) La conductividad de la alimentación se elevó a 60 ps/cm mediante la adición de cloruro de sodio, conservando la carga de dureza de 5 ppm en la alimentación desde 41 horas hacia delante. TABLA 5 Análisis de dureza como CaC03 Celda AlimenProdueto- Rechazo Rechazo Corriente de rechazo tación 2 Funciona Cond PH Cond Pa 1 2 Al mán Pro- Pro-II Alimán RechaRech - miento fcaeión I tación zo-I zo-II Hrs . us/cm M ohm pH PH ppm ppm ppm ppm ppm Ppm Flujo de cc/mi alimentación n 1200 2 12 6.1 16.67 6.6 4.1 10.0 4.5 0.5 0.029 1.25 19.0 2.0 4 12 6.0 15.63 6.5 4.0 10.2 5.0 0.5 0.023. 1.5 20.5 2.0 6 13 6.0 15.87 6.4 4.0 10.0 6.5 0.5 0.021 1.5 23.5 2.5 8 13 6.0 15.63 6.4 3.9 9.9 4.5 0.5 0.024 2.5 24.0 4.0 13 6.3 15.38 6.5 4.0 10.1 5.0 0.5 0.025 1.5 24.0 2.5 12 13 6 15.87 6.4 3.8 10.1 5.5 0.5 0.020 1 37 3 13 13 6.1 15.87 6.5 3.8 10.4 5 0.5 0.021 1 38 2 12 6.1 15.63 6.5 3.5 10.4 5.5 0.5 0.023 1.5 30 2.5 17 12 6 15.38 6.4 3.6 10.3 5.0 0.5 0.025 1.5 29.5 2 18 11 6.1 15.38 6.5 3.5 10.3 5 0.5 0.023 1.5 30.5 2 12 6.3 14.93 6.6 3.5 10 4.5 0.5 0.024 1.5 34 2 21 13 6.0 14.29 6.4 4.0 10.9.51 6.0 0.5 0.025 2.0 23 2.0 22 14 6.0 14.49 6.4 4.4 10.1 5.0 0.5 0.026 2.0 19 2.5 24 14 6.1 14.71 6.5 4.1 10.3 4.5 0.5 0.024 1.5 17.5 2.5 14 6.1 15.15 6.5 3.9 10.1 5.5 0.5 0.025 1.5 17 2.0 27 14 6.1 15.15 6.9 3.9 10.2 4.5 0.5 0.024 1.5 22 2.0 29 14 5.9 14.93 6.7 4.0 10.2 5.0 0.5 0.024 1.5 22 2.0 31 14 6.0 12.99 7.0 3.8 10.3 4.5 0.5 0.024 2.0 23 2.5 14 6.2 Í3.51 6.9 4.4 10.2 5.0 0.5 0.023 1.5 22 2.0 14 6.2 13.51 6.7 4.2 10.2 5.0 0.5 0.025 1.5 21 2.5 ' 15 6.1 13.51 6.9 4.3 10.2 4.0 0.5 0.021 2.0 19 2.5 14 6.1 12.82 6.8 4.4 9.4 5.6 0.5 0.020 2 20.6 2.8 18 6.1 12.99 6.7 4.3 10 5 0.5 0.024 1.5 21 1.8 60 6.1 12.05 6.9 4.5 10.2 4 0.5 0.021 1.5 19 1.9 100 6.0 13.51 6.5 4.9 10.6 4.5 0.5 0.020 1.2 21 2 17.5 6 17.24 6.3 4.4 10.4 4.5 0.3 0.021 1 15.8 1.8 16 6.1 17.54 6.7 4.1 10.4 4.4 0.2 0.020 1 15 1.6 16 6.1 17.24 6.5 4.4 10.5 5 0.4 0.020 1.2 17 2 17 6 15.15 6.7 4.19 10.4 4.5 0.4 0.022 1.2 18 2.2 55 6.0 16.13 6.5 5.4 10.5 5.1 0.5 0.023 1.2 20 2.2 64 6.1 17.24 6.7 5.8 10.4 4.6 0.5 0.021 2 26 2.9 60 6.1 16.39 6.7 5.7 10.4 4.2 0.5 0.02 1.5 24 2.2 61 6.0 17.86 6.8 5.1 10.3 4.5 0.5 0.024 1.6 24 2 64 6.1 16.95 6.8 5.1 10.3 68 6 17.86 6.5 4.9 10.4 La dureza y la conductividad se. midieron junto con de cada corriente. El resultado refleja lo siguiente: i. La dureza en la alimentación fue de 5 ± 1 ppm, mientras que el rechazo en la primera etapa fue de solamente 90% de aquel y nunca cruzó 0.5 ppm. El producto final se analizó como menos de 24 ppb de dureza. ii. La dureza también se midió en la corriente de rechazo, que es la portadora de las sales removidas para encontrar el balance del material, y se encontró que es correcta. iii. El pH del rechazo de la etapa-1 se encontró que es acidico, confirmando que las sales removidas no precipitarían en el compartimiento. El pH para el rechazo de la etapa 2 se mantuvo como alcalino, confirmando la teoría de la separación de iones en el voltaje más alto requerido para la remoción de los iones restantes débilmente cargados. iv. La resistividad del producto se mantuvo entre 16 y 13 MQcm. La separación principal que tiene lugar en la primera etapa y en la ausencia de cualquier material conductor que es suministrado en la segunda etapa, la resistividad varió de 16 a 13 MQcm. v. El punto cuatro se confirmó al incrementar la conductividad de la alimentación mediante la adición de cloruro de sodio por 60 µß/s??. Todos los otros parámetros permanecieron los mismos excepto la resistividad del producto, que mejoró a 17 MQcm. El proceso que sigue las condiciones requeridas, el flujo de alimentación se incrementó a 1500 cm3 por minuto, mientras que la conductividad de la alimentación se mantuvo al nivel elevado de 60 ps/cm. Los dates para las siguientes 80 horas de operación fueron como sigue: TABLA 6 Análisis de dureza como CaCOj Celda AlimenProducto- Rechazo Rechazo Corriente de rechazo tación 2 Funciona cond PH Cond pH 1 2 Al men pro- pro-II alimen recha- recha- miento tación I tación zo-I zo-II Hrs. us/cm M ohm PH pH ppm ppm ppm ppm ppm Ppm Flujo de al iimantación 1500 70 62 6 16.67 6.7 4.9 10 5.4 0.6 0.022 1.5 18 2 72 60 6 16.67 6.2 4.6 10.1 5 0.7 0.023 1.5 17 1.8 74 58 6 16.95 6.2 4.6 10 4.8 0.6 0.02 1.2 15 1.8 76 60 6.1 17.54 6.3 4.8 9.9 5.4 0.6 0.02 1.2 16 2 80 61 6.1 16.95 6.6 5.9 7.9 5 0.8 0.02 1.2 10 1.8 82 61 6 16.95 6.7 8.2 7 5.5 0.8 0.019 1.4 12 2.5 84 60 6.2 17.24 6.2 9.2 6.5 5 0.8 0.02 1.7 14.5 2.5 86 67 6 17.24 6.5 8.3 5.9 5 0.5 0.021 2.1 15.5 3 89 65 6.4 17.24 7.2 9.4 5.8 5 1 0.02 3.5 19 3.5 91 60 6.2 17.54 6.9 8 6 4.5 0.8 0.022 2.8 17 3.2 93 65 6.2 17.54 6.7 8.2 6.5 5.5 0.5 0.02 2.5 18 3.5 97 60 6.1 16.95 6.8 4.6 4.2 5.5 0.5 0.022 2.6 17 4.2 99 60 6.0 17.24 6.6 4.8 5 6 1 0.023 3.2 19 5 101 60 6.3 17.24 7.0 6 7.4 4.5 0.8 0.021 2.2 16 3.4 105 60 6.3 17.24 6.9 5.8 9.4 5.2 0.8 0.023 2.5 14 4 107 60 6.2 16.95 6.9 4.3 6.9 5.6 0.8 0.022 2.6 15 3.8 109 60 6.3 16.95 6.9 4.7 6.2 4.6 0.5 0.021 3.6 14 4.4 111. 60 6.2 16.67 7.2 5.5 6.5 4.5 0.8 0.022 8.5 21 10 114 67 6.4 16.39 6.9 5.7 7 5 1 0.023 10 20 11 116 60 6.3 16.39 7.1 5.4 7 4.5 1 0.02 8.5 18 10 118 60 6.6 16.67 7.2 4.7 9.1 5.2 0.8 0.019 9.5 21 12 120 61 6.1 16.67 7 4.5 9.6 5.4 0.5 0.018 10 22 13 123 60 6.3 14.71 7.1 4.2 10.1 4.6 0.6 0.02 9 19 11 125 60 6.1 14.71 7.4 4 9.96 4.4 0.8 0.021 9.5 23 12.5 127 64 6.2 14.93 6.9 3.9 9.8 5.2 0.8 0.02 10 22 13 129 65 6.2 15.63 7.2 4.1 10.1 5.5 0.8 0.019 10 24.5 12 132 63 5.4 16.13 7.3 4.9 10 5 0.6 0.022 9 12 22 134 63 5.6 15.38 7.3 4.8 10 5.5 0.6 0.02 9.5 12 19.5 139 63 5.6 16.67 7.2 4.3 10.4 5.5 1 0.022 9.5 16.5 18 141 67 6.3 13.89 7.1 4.2 10.5 5.5 0.8 0.02 10 16 18 145 60 6.5 13.51 7.5 4.3 10.6 4.5 0.5 0.02 9 15.5 20 147 30 6.9 15.87 7.5 4.8 10.6 6 0.8 0.023 3 10 9 149 30 6.6 15.87 7.1 4.4 10.7 5.5 0.8 0.025 2.5 11 6 151 19 6.9 15.87 7 4.2 10.8 5.5 0.5 0.024 2 10 7 i. La resistividad del producto permaneció en orden . ii. Todos los otros parámetros mencionados en lo anterior fueron como es requerido, y el balance de sal a través de la membrana estuvo en orden. El proceso se repitió muchas veces para confirmar el proceso en este diseño modificado. El diseño modificado asi se encontró que da las siguientes ventajas: 1) La resistividad del producto fu obtenible como antes o mejor. 2) El gasto de flujo alcanzado por área unitaria de la membrana fue más grande. 3) Mejor mezclado del agua en el proceso dio mejores y resultados más estables. 4) El diseño fue mecánicamente fuerte, con probabilidad mínima de fuga mecánica. 5) Debido a la separación de los iones altamente conductores y los iones débilmente conductores ocurridos en diferentes puntos en el sistema, la carga efectiva fue distribuida y el consumo de energía cayó agudamente por volumen unitario de agua procesada. Ejemplo 03 Otro experimento se condujo con una configuración de cuatro pares de celdas. Este sistema tuvo una provisión para retirar el producto intermedio de la etapa-1 para el análisis del agua que se tomó como alimentación para la etapa final del sistema. Después de confirmar la remoción de dureza sin ninguna de las dificultades, el punto central fue encontrar el nivel de remoción de sílice que estuvo presente en la alimentación. El área de superficie bipolar mantenida entre la resina distinta y la membrana fueron: 1) Resina aniónica v/s resina catiónica: 140 cm2. 2) Membrana catiónica y resina aniónica: 198 cm2. 3) Membrana aniónica v/s resina catiónica: 99 cm2. 4) La corrida del gasto de flujo en un sistema de tres cámaras diluidas se mantuvo entre 1700 cc/min y 2000 cc/min. La celda se puso en operación con las siguientes condiciones , 1) Conductividad de la alimentación: 15 a 20 s/cm. 2) Dureza de la alimentación: 5 ppm como CaC03. 3) Sílice de alimentación como Si02: 200-225 ppb. La corriente directa aplicada en la etapa primaria fue igual a 3 a 5 voltios/par, mientras que el voltaje aplicado en la etapa final estuvo en la gama de 15 a 18 voltios/par. La inspección continua se llevó a cabo para la fuga de dureza, sílice residual y la resistividad del producto. Remoción de Sílice La representación gráfica de los resultados de remoción de sílice por más de 300 horas se expone en la Figura 5. En el examen de la Figura 5, observar que el lado izquierdo del eje y, indica los valores de sílice mantenidos en la alimentación y los valores obtenidos en la etapa intermedia, que se muestran en la línea clara continua y las líneas oscuras de guiones respectivamente. Ambos de los valores corren a casi el mismo nivel indicando que la remoción de sílice es insignificante en la etapa primaria del sistema. El lado derecho del eje y, es para el sílice residual como es medido en el producto final. Para las trescientas horas corridas el valor de sílice mínimo obtenido fue de 2 ppb, y el valor máximo obtenido fue de solamente tan alto como 15 ppb. El sílice residual promedio estuvo por debajo de 10 ppb. Resistividad del Producto La Figura 6, que rastrea la resistividad del producto a través del tiempo, muestra que después del período de estabilización inicial de 20 a 25 horas, el producto se mantuvo a 17 MQcms y arriba para la duración de operación completa de 300 horas. Ejemplo 04 Otro experimento se condujo en una configuración idéntica de cuatro pares de celdas. La corrida del gasto de flujo en un sistema de tres cámaras diluidas se conservó entre 1700 cc/min y 2000 cc/min. Inicialmente la celda se sometió a una alimentación con 2 ppm de dureza y una impureza de sílice de 200 ppb; subsecuentemente otros aniones y cationes fuertemente ionizados se adicionaron para permitir el cálculo de su remoción en cada etapa del sistema. El objetivo del experimento fue evaluar las reducciones iónicas específicas en diferentes etapas del proceso FDI . El desempeño de la celda por más de 300 horas se expone en la Tabla 7. TABLA 7 1 1 1 2000 20 6.5 2 7.8 12.9 6.6 11 0.3 72 1.95 11 1 1 12 2000 20 6.5 2.2 7.8 12.6 6.6 1 1 0.33 71 2.2 112 1 13 2000 21 6.4 2.1 8 13.4 6,5 12 0.33 70 2.15 113 ti1 2000 22 6 6 1.8 7.9 13.8 6 10 0.2 72 1.3 114 1 16 2000 23 6.7 1 .9 8 14.2 6.7 9 0.2 70 1.42 116 1 17 2000 20 6.5 2 7.9 14.6 6.5 11 0.27 70 1.48 1 17 1 19 2000 26 6.6 2.7 8.3 14.2 6.7 11 0.33 68 1.68 119 120 2000 20 6.3 1.5 7.6 13.8 6.5 12 0.32 71 1.89 120 121 2000 20 6.4 1.8 7.9 13.9 6.5 12 0.33 70 1.94 121 122 2000 20 6.5 1.9 8 13.9 6.5 12 0.33 71 1.96 122 Ít23': 2000 19 6.1 1 7.4 14.3 6.7 12 0.26 72 1.4 123 125 2000 20 6.4 1.4 7.6 13.5 6.8 12 0.32 72 1.48 125 126 2000 23 6.4 1.9 7.5 13.3 6.7 12 0.29 70 1.4 126 128 2000 21 6.5 1.4 7.6 14.1 6.5 12 0.27 70 1.5 128 129 2000 20 6.5 1.3 7.5 14.1 6.5 10 0.28 70 1.63 129 130 2000 25 6.3 1.8 8.1 14.5 6.7 10 0.29 70 1.6 130 131 2000 23 6.1 1.3 8.1 14.6 6.3 10 0.27 69 1.4 131 132 2000 23 6.3 1.2 8.1 14 6.4 10 0.26 71 1.5 132 ?? 2000 19 5.8 1 7.3 14.4 6.4 11 0.24 74 1.12 17 135 2000 21 6.5 2 7.8 14.7 5.9 11 0.28 72 1:5 135 137 2000 20 6.3 2 7.6 14.2 5.8 11 0.28 72 1.65 137 138 2000 20 6.2 2.1 7.5 14 6.1 11 0.28 71 1.55 138 139 2000 20 6 2 7.6 14 6.4 11 0.22 73 1.32 139 w 1900 26 6.5 2.3 8.1 14.1 6.8 11 0.22 72 1.35 140 141 1900 15 6.3 2 7.9 14.4 6.5 11 0.23 73 1.5 141 142 2000 20 6 1.4 7.5 14.35 6.3 11 0.24 71 1.5 142 143 2000 23 5.8 1.3 7.5 14.4 6.4 11 0.25 69 1.5 143 145 2000 20 5.8 1.2 7.4 14.5 6.4 11 0.27 69 1.65 145 146 2000 19 5.7 1 7.2 14.3 6.5 11 0.26 73 1.87 146 147 2000 19 5.6 1.1 7.3 14.3 6.5 ¥ 0.26 73 2.6 147 149 2000 19 5.6 1 7.3 14 6.3 11 0.16 72 2.65 149 1900 21 6 1.8 7.5 14.2 6 13 0.18 70 1.8 150 151 2000 19.5 5.9 1.2 7.3 14.15, 6.2 13 0.19 70 1.85 151 152 2000 20 5.8 1.6 7.35 14.5 6.2 12 0.21 70 2.15 152 153 2000 20 5.7 1.4 7.35 14.2 6.1 12 021 70 2.3 153 154 2000 20 5.8 1.5 7.45 13.9 6 12 0.22 70 2.23 154 155 2000 20 5.9 1.5 7.45 13.8 6.1 12 0.22 70 2.2 155 156 2000 20 5.9 2 7.5 14.1 6.1 12 0.21 70 2.28 156 158 2000 19.5 5.9 2.1 7.4 13.9 6.2 12 0.21 70 2.7 158 159 2000 19.5 5.9 2 7.6 14.1 6.2 12 0.21 70 2.75 159 1900 20 5.8 1.5 7.6 12.5 6.1 13 0.18 71 2.2 160 161 2000 20 5.8 1.7 7.5 12.7 6.2 11 0.18 72 2.35 161 162 1950 2 5.9 0.5 6.1 6.5 6.2 12 0.19 70 3.0 162 163 2100 2 6 0.5 7.1 15.2 6.1 9.8 0.17 73 1.5 163 1600 15 6 0.7 7 15.6 6.2 23 0.26 73 1.9 164 166 1600 23 6.1 1 6.9 16.2 6.1 13 0.15 70 2.1 166 167 2200 20 6.2 1.2 6.8 16.3 6.2 13 0.13 70 2.1 167 168 2200 21 5.9 1.8 7.6 16.6 6.3 18 0.23 74 2.1 168 170 2200 20 5.8 2.1 7.7 16.6 6.2 18 0.22 70 2.1 170 171 2200 20 5.8 2.5 7.8 16.7 6.3 18 · 0.21 70 2.1 171 172 2200 20 5.8 2.8 7.6 16.9 6 18 0.21 72 2.1 172 173 2200 21 5.9 3 7.3 17 6 18 0.23 72 1.9 173 ;?'?4 2200 24 6 4 7.4 16.6 6.1 18 0.17 70 2.0 174 176 2200 21 5.8 3.8 6.9 17 6 18 0.2 72 2.0 176 177 2200 20 5.8 4.3 6.6 17.1 6 18 0.21 72 2.0 177 178 2200 23 5.7 4.8 6.1 17.4 6.5 18 0.2 70 1.9 178 179 1900 23 5.8 5 6.5 17.2 6 17 0.24 72 2.0 179 180 1900 22 5.7 4.6 6.5 17.25 6.1 17 0.25 70 2.0 180 181 1900 22 5.7 4.2 6.3 17.4 6.1 17 0.25 70 2.0 181 4 2000 22 5.9 4 6.4 17.4 6.1 18 0.19 72 2.4 182 183 2000 22 5.8 4.2 6.3 17.6 6.1 18 0.22 72 2.3 183 184 2000 21 5.7 4.7 6.1 17.7 6.2 18 0.23 72 2.2 184 185 2000 19 5.7 4.6 6 17.8 6.2 18 0.23 74 2.3 185 187 2000 20 5.7 4 6 17.9 6.2 18 0.23 74 2.3 187 188 2000 20 5.7 4.3 6.1 18.0 6.2 13 0.13 70 2.1 188 189 2000 20 5.7 5 6.2 18.00 6.1 12 0.13 70 2.1 189 190 2000 21 5.7 5 6.3 17.95 6.1 12 0.12 70 2.1 190 ??? 2000 11 5.9 3.5 6 17.95 6 12 0.0 73 2.2 191 193 2000 20 5.9 3.7 6.9 18.10 6.1 13 0.13 71 2.2 193 195 2000 23 5.9 5.8 5.8 18.00 6.2 12 0.14 70 2.1 195 196 2000 20 6 5.7 5.9 17.80 6.3 12 0.13 70 2.3 196 197 2000 22 6 6.2 6 17.75 6.3 12 0.13 70 2.13 197 199 2000 21 6 7 5.3 17.75 6.3 12 0.13 72 2.1 199 200 2000 20 6 6.8 5.5 17.75 6.3 12 0.13 72 2.0 200 ¦B 2000 19 5.8 7 5.4 17.75 6.1 12 0.09 70 2.1 201 202 2000 22 5.9 7.3 5.7 17.7 6.1 17 0.21 72 2.2 202 203 2000 22 6 8 5.7 17.7 6.3 18 0.22 70 2.3 203 204 2000 22 6 7.7 5.5 17.5 6.2 18 0.23 71 2.1 204 205 2000 20 6 6.9 5.8 17.3 6.3 18 0.23 70 2.1 205 207 2000 20 6.1 7.3 5.9 17.25 6.2 12 0.12 70 2.25 207 208 2000 23 62 7.2 5.8 17.2 6.1 12 0.14 70 2.1 208 209 1300 22 6 5 6 17.1 6 12 0.15 71 1.9 209 2050 23 5.9 8 5.6 17.6 6.2 13 0.13 70 2.15 210 211 2100 22 5.9 7.6 5.6 17.55 6.2 13 0.13 70 2.1 211 212 2100 22 5.9 7.8 5.7 17.6 6.3 13 0.14 70 2.16 212 213 2100 21 5.9 8.5 5.7 17.55 6.3 13 0.14 70 2.08 213 1 7 5.6 17.5 6.2 12 0.1 70 2.2 214 | 215 1 2000 1 22 | 5.8 | 8.5 5.5 17.6 6.1 12 0.12 70 2.25 215 27$ 2000 16 7.8 3.3 6.5 14.3 6.2 27 0.27 70 2.1 276 Adición de N&HC03 Iniciada 277 2000 21 7.7 4.7 5.1 14.25 6.4 19 0.18 70 2.15 277 278 2000 21 7.8 6.2 5.1 14.4 6.7 202 0.21 70 2.2 278 279 2000 22 8 6.5 5.2 14.5 6.8 20 0.22 70 2.14 279 281 2000 21 7.9 6 5.1 14.75 6.7 23 0.24 70 2.1 281 282 2000 23 8 6.5 5.2 14.9 6.7 21 0.23 70 2.08 282 283 2000 24 8 6.6 5.2 14.95 6.6 21 0.22 70 2 283 284 2000 22 7.9 7 5.2 15 6.5 21 0.21 71 2.17 284 285 2000 23 7.9 7.2 5.2 15.2 6.5 21 0.21 71 2.1 285 286' 2000 22 7.95 5.9 5.3 14.5 6.4 23 0.25 71 2 286 287 2000 21 7.9 6 5.1 15 6.3 22 0.23 71 2.1 287 288 2000 21 8 6 5 15.2 6.5 22 0.24 72 2.15 288 290 2000 16 6 4 5.2 16 6 22 0.26 72 2.1 290 Adición de Mg 12 6K20 Iniciada 292 2000 15 5.8 3.7 5.4 16.4 6.5 22 0.26 72 2 292 293 2000 16 5.8 3.8 5.4 16.5 6.5 23 0.28 72 2.1 293 294 2000 16 5.8 3.4 5.4 16.6 6.5 23 0.28 72 2.08 294 2000 15 5.8 2.6 5.6 16.6 6 22 0.25 70 1.9 296 297 2000 15.5 5.7 2.5 5.2 16.7 ' 6 21 0.23 70 2 297 298 2000 15.5 5.7 2.6 5.2 16.85 6 21 0.24 70 1.99 298 299 2000 16 5.9 2.5 5.4 16.95 6.2 21 0.24 72 1.95 299 301 2000 16 5.8 2.6 5.3 17.1 6.2 21 0.25 71 1.99 301 303 2000 14 6 2 5.8 17.2 6.3 20 0.23 72 1.9 303 Adición de CaC12 Iniciada 304 2000 14 6.1 1.9 5.7 17.3 6.3 20 0.23 72 1.86 304 mi 2000 16 5.5 1.7 5.9 17.3 6 22 0.24 71 2.1 305 306 2000 16.5 5.7 1.5 5.7 17.25 6.1 23 0.27 70 2.1 306 307 2000 16 5.6 1.5 5.6 17.4 6.2 23 0.28 70 2 307 309 2000 17 5.6 1.5 5.8 17.5 6 12 0.12 72 1.98 309 310 2000 17 5.6 1.5 6.2 17.6 6 12 0.13 72 2 310 312 2000 17 5.7 1.7 6 17.6 5.9 12 0.13 72 2 312 313 2000 16 5.8 2 6.1 17.65 6 12 0.13 72 2.1 313.

Después del periodo de estabilización inicial resistividad del producto se encontró como se expone en Figura 7. Eficiencia de la remoción iónica en la primera etapa a. Especies altamente iónicas b) Especies débilmente iónicas El sílice, que se introdujo en la alimentación a un límite de 200 ppb, permaneció igual a aquella cantidad después de la primera etapa, confirmando que hay poca o nada de reducción de sílice en la primera etapa. El CO2 total medido mediante el cálculo se encontró que es disminuido durante la primera etapa, como se muestra enseguida.

Eficiencia de remoción iónica en la segunda etapa a. Especies altamente iónicas Los aniones y cationes anteriores se encontraron que están ausentes en la segunda etapa dentro de la precisión de los instrumentos que se utilizaron. Los limites detectables mínimos de los instrumentos analíticos utilizados evidente que la remoción significante de todos iones divalentes incluyendo el sodio y cloruro monovalente está sucediendo en la primera etapa del FDI al voltaje mínimo arriba de la separación del agua que hace el proceso eficiente en energía. Alto voltaje se aplica solamente cuando se requiere para la separación del agua, que es intensivo en energía solamente para partes del proceso donde la carga iónica es minimizada a niveles insignificantes y la tolerancia a la dureza total asciende. Aunque los inventores han descrito ciertas modalidades preferidas presentes del proceso de desionización fraccionada de la presente invención, distintamente debe ser entendido que esta invención no está limitada a lo mismo, sino que puede incluir métodos equivalentes. Además se va a entender distintamente que la presente invención no está limitada a la desionización de agua y aplica a la evaluación de todos los líquidos. Obviamente, muchas modificaciones y variaciones de la presente invención son posibles en vista de las enseñanzas anteriores. Por lo tanto, se va a entender que, dentro del alcance de la reivindicaciones adjuntas, la invención puede ser practicada de otra manera que como se describe específicamente.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un proceso de purificación de liquido, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: (a) proporcionar una corriente de alimentación del liquido a ser purificado; (b) tratar la corriente de alimentación en un primer módulo que comprende por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo en donde un primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una primera especie iónica que ocasiona escalamiento de la corriente de alimentación para producir una primera corriente de producto; (c) tratar la primera corriente de producto en un segundo módulo que comprende por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo, en donde un segundo voltaje diferente del primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una segunda especie iónica de la primera corriente de producto para producir una segunda corriente de producto y (d) recuperar la segunda corriente de producto.
2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer módulo y el segundo módulo están contenidos dentro de una sola unidad.
3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer módulo y el segundo módulo están contenidos en unidades separadas.
4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo módulo es subseguido por al menos un módulo sucesivo, cada uno del módulo sucesivo que tiene por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo en donde un voltaje diferente del voltaje del módulo precedente se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo y cada uno del módulo sucesivo que trata la corriente de producto del módulo precedente.
5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el primer módulo, el segundo módulo y el por lo menos un módulo sucesivo están contenidos dentro de una sola unidad.
6. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque por lo menos dos del primer módulo, el segundo módulo y el por lo menos un módulo sucesivo están contenidos dentro de unidades separadas.
7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la primera corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazo, y la condición de la segunda corriente de rechazo para producir datos de la segunda corriente de rechazo.
8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje y el segundo voltaje basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de rechazo y los datos de la segunda corriente de rechazo.
9. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la primera corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazo, y la condición de la segunda corriente de rechazo para producir datos de la segunda corriente de rechazo.
10. El proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje y el segundo voltaje basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de rechazo y los datos de la segunda corriente de rechazo.
11. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque hay por lo menos un medio para la adición de por lo menos una sustancia química a la primera corriente de producto basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de rechazo y los datos de la segunda corriente de rechazo.
12. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: (a) una primera resina en el primer módulo comprende resina agotada; y (b) una segunda resina en el segundo módulo comprende por lo menos una de la resina regenerada o parcialmente regenerada.
13. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque una cantidad más grande de resina por volumen unitario del módulo se empaca en el primer módulo que la que es empacada en el segundo módulo.
14. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer módulo comprende por lo menos una membrana permeable catiónica y por lo menos una membrana permeable aniónica, en donde no hay interface bipolar de membrana-resina.
15. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el segundo módulo comprende por lo menos una segunda membrana permeable catiónica y por lo menos una segunda membrana permeable aniónica, en donde no hay interface bipolar de membrana-resina.
16. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la corriente de producto sucesiva para producir datos "de la corriente de producto sucesiva, la condición de la corriente de producto final para producir datos de la corriente de producto final, la condición de la primera corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazo, la condición dé la segunda corriente de rechazo para producir datos de la segunda corriente de rechazo, y la condición de la corriente de rechazo sucesiva para producir datos de la corriente de rechazo sucesiva.
17. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje, el segundo voltaje y el voltaje sucesivo basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de producto sucesiva, los datos de producto de la corriente final, los datos de la primera corriente de rechazo, los datos de la segunda corriente de rechazo y los datos de la corriente de rechazo sucesiva.
18. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la corriente de producto sucesiva para producir datos de la corriente de producto sucesiva, la condición de la corriente de producto final para producir datos de la corriente de producto final, la condición de la primera corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazo, la condición de la segunda corriente de rechazo para producir datos de la segunda corriente de rechazo y la condición de la corriente de rechazo sucesiva para producir datos de la corriente de rechazo sucesiva.
19. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje, el segundo voltaje y el voltaje sucesivo basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de producto sucesiva, los datos de producto de la corriente final, los datos de la primera corriente de rechazo, los datos de la segunda corriente de rechazo y los datos de la corriente de rechazo sucesiva.
20. Un proceso de purificación de liquido, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: (a) proporcionar una corriente de alimentación del liquido a ser purificado; (b) tratar la corriente de alimentación en un primer módulo de electrodesionización que comprende, entre un ánodo y un cátodo, una . pluralidad de montajes de compartimiento de dilución y concentración, tal que por lo menos una primera especie iónica es sustancialmente removida de la corriente de alimentació para producir la primera corriente de producto; (i) en donde un voltaje del primer módulo de electrodesionización se aplica a través del ánodo y el cátodo; (c) tratar la primera corriente de producto en un segundo módulo de electrodesionización que comprende, entre un ánodo y un cátodo, una pluralidad de montajes de compartimiento de dilución y concentración, tal que por lo menos una segunda especie iónica es sustancialmente removida de la primera corriente de producto para producir la segunda corriente de producto; (i) en donde un voltaje del segundo módulo de electrodesionización se aplica a través del cátodo y el ánodo; (ii) en donde el voltaje del segundo módulo de electrodesionización es diferente del voltaje del primer módulo de electrodesionización; y (d) recuperar la segunda corriente de producto
21. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el primer módulo de electrodesionización y el segundo módulo de electrodesionización están contenidos dentro de una sola unidad.
22. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el primer módulo de electrodesionización y el segundo módulo de electrodesionización están contenidos en unidades separadas.
23. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el segundo módulo de electrodesionización es subseguido por al menos un módulo de electrodesionización sucesivo, cada uno del módulo de electrodesionización sucesivo que tiene por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo en donde un voltaje diferente del voltaje del módulo de electrodesionización precedente es aplicado a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un. cátodo, y cada uno del módulo de electrodesionización sucesivo que trata la corriente de producto del módulo de electrodesionización precedente.
24. El proceso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el primer módulo de electrodesionización, el segundo módulo de electrodesionización y el por lo menos un módulo de electrodesionización sucesivo están contenidos dentro de una sola unidad.
25. El proceso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque por lo menos dos del primer módulo de electrodesionización, el segundo módulo de electrodesionización y el por lo menos un módulo de electrodesionización sucesivo están contenidos dentro de unidades separadas.
26. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la primera corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazo, y la condición de la segunda corriente de rechazo para producir datos de la segunda corriente de rechazo.
27. El proceso de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje y el segundo voltaje basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de rechazo y los datos de la segunda corriente de rechazo.
28. El proceso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el _ análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la corriente de producto sucesiva para producir datos de la corriente de producto sucesiva, la condición de la corriente de producto final para producir datos de la corriente de producto final, la condición de la primera corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazo, la condición de la segunda corriente de rechazo para producir datos de la segunda corriente de rechazo y la condición de la corriente de rechazo sucesiva para producir datos de la corriente de rechazo sucesiva.
29. El proceso de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje, el segundo voltaje, y el voltaje sucesivo basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de producto sucesiva, los datos de la corriente de producto final, los datos de la primera corriente de rechazo, los datos de la segunda corriente de rechazo y los datos de la corriente de rechazo sucesiva.
30. Un proceso de purificación de liquido, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: (a) proporcionar una corriente de alimentación del liquido a ser purificado; (b) tratar la corriente de alimentación en un primer módulo que comprende por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo en donde un primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una primera especie iónica de la corriente de alimentación para producir una primera corriente de producto; (c) tratar la primera corriente de producto mediante la adición de una sustancia química a la primera corriente de producto para producir una primera corriente de producto modificada; (d) tratar la primera corriente de producto modificada en un segundo módulo que comprende por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo, en donde un segundo voltaje diferente del primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una segunda especie iónica de la primera corriente de producto para producir una segunda corriente de producto; y (e) recuperar la segunda corriente del producto.
31. El proceso de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el primer módulo y el segundo módulo están contenidos dentro de una sola unidad.
32. El proceso de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el primer módulo y el segundo módulo están contenidos en unidades separadas.
33. El proceso de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el segundo módulo es subseguido por al menos un módulo sucesivo, cada uno del módulo sucesivo que tiene por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo en donde un voltaje diferente del voltaje del módulo precedente se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo, y cada uno del módulo sucesivo que trata la corriente de producto del módulo previo.
34. El proceso de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque por lo menos una de una de la segunda corriente de producto o las corrientes de producto sucesivas se trata a través de la adición de una sustancia química para producir una corriente de producto modificada, sucesiva .
35. El proceso de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque el primer módulo, el segundo módulo y el por lo menos un módulo sucesivo están contenidos dentro de una sola unidad.
36. El proceso de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque por lo menos dos del primer módulo, el segundo módulo y el por lo menos un módulo sucesivo están contenidos dentro de unidades separadas.
37. El proceso de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición ' de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la primera corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazó, y la condición de la segunda corriente de rechazo para producir datos de la segunda corriente de rechazo.
38. El proceso de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje y el segundo voltaje basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de rechazo y los datos de la segunda corriente de rechazo.
39. El proceso de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto 5 para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la corriente de producto sucesiva para producir datos de la corriente de* producto sucesiva, la condición de la corriente de producto final para producir datos de la corriente de producto final, la condición de la primera 10 corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazo, la condición de la segunda corriente de rechazo, para producir datos de la segunda corriente de rechazo, y la condición de la corriente de rechazo sucesiva para producir datos de la corriente de rechazo sucesiva. 15
40. El proceso de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje, el segundo voltaje, y el voltaje sucesivo basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la 20 primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de producto sucesiva, los datos de la corriente de producto final, los datos de la primera corriente de rechazo, los datos de la segunda corriente de rechazo y los datos de la 25. corriente de rechazo sucesiva.
41. Un proceso de purificación de agua, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: (a) proporcionar una corriente de alimentación del agua a ser purificada, la corriente de alimentación que contiene impurezas que comprenden especies químicas con una dureza de por lo menos cinco partes por millón; (b) tratar la corriente de alimentación en un primer módulo de electrodesionización que comprende por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo en donde un primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una primera especie iónica de la corriente de alimentación para producir una primera corriente de producto, la primera especie iónica que comprende por lo menos aniones de calcio; (c) tratar la primera corriente de producto en un segundo módulo de electrodesionización que comprende por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo en donde un segundo voltaje mayor que el primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una segunda especie iónica de la primera corriente de producto para producir una segunda corriente de producto, la segunda especie iónica que comprende por lo menos aniones de sílice; y (d) recuperar la segunda corriente de producto, la segunda corriente de producto que tiene una resistividad de hasta 18.3 megaohms y una concentración de sílice de hasta cinco partes por billón o mejor.
42. El proceso de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el análisis de por lo menos una de la condición de la corriente de alimentación para producir datos de la corriente de alimentación, la condición de la primera corriente de producto para producir datos de la primera corriente de producto, la condición de la segunda corriente de producto para producir datos de la segunda corriente de producto, la condición de la primera corriente de rechazo para producir datos de la primera corriente de rechazo, y la condición de la segunda corriente de rechazo para producir datos de la segunda corriente de rechazo.
43. El proceso de conformidad con la reivindicación 42, caracterizado porque hay por lo menos un medio para el ajuste de por lo menos uno del primer voltaje y el segundo voltaje basado en por lo menos uno de los datos de la corriente de alimentación, los datos de la primera corriente de producto, los datos de la segunda corriente de producto, los datos de la primera corriente de rechazo y los datos de la segunda corriente de rechazo.
44. Un proceso para purificar líquidos, caracterizado porque que comprende secuencialmente remover una pluralidad de especies iónicas de una corriente de alimentación al someter secuencialmente la corriente de alimentación a por lo menos dos voltajes diferentes, cada uno de los por lo menos dos voltajes diferentes que es preferencialmente seleccionado para remover una especie iónica diferente.
45. Un proceso para purificar líquidos, caracterizado porque comprende secuencialmente remover una pluralidad . de especies iónicas de una corriente de alimentación al someter secuencialmente la corriente de alimentación a por lo menos dos voltajes diferentes, cada uno de los por lo menos dos voltajes diferentes que es preferencialmente seleccionado para remover una especie iónica diferente, y cada uno de los por lo menos dos voltajes diferentes que es preferencialmente seleccionado para minimizar la energía consumida durante la purificación de los líquidos .
46. Un proceso para purificar líquidos, caracterizado porque comprende remover por lo menos una especie iónica de una corriente de alimentación al pasar la corriente de alimentación a través de un módulo de desionización, el módulo de desionización que comprende por lo menos un cátodo, por lo menos un ánodo y una pluralidad de cámaras de dilución alternantes y cámaras de concentración separadas por una pluralidad de membranas permeables aniónicas y permeables catiónicas, en donde no hay interfaces bipolares de membrana-resina.
47. Un proceso de purificación de liquido, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: (a) proporcionar una corriente de alimentación del liquido a ser purificado; (b) tratar la corriente de alimentación en un primer módulo que comprende por lo menos un ánodo, por lo menos un cátodo, y una primera resina empacada, en donde: (i) la primera resina empacada comprende resina completamente agotada; y (ii) un primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una especie iónica de la corriente de alimentación para producir una primera corriente de producto; (c) tratar la primera corriente de producto en un segundo módulo que comprende por lo menos un ánodo, por lo menos un cátodo y una segunda resina empacada, en donde: (i) la segunda resina empacada comprende resina regenerada; y (ii) un segundo voltaje diferente del primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una segunda especie iónica de la primera corriente de producto para producir una segunda corriente de producto; y (d) recuperar la segunda corriente de producto.
48. Un proceso de purificación de liquido, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: (a) proporcionar una corriente de alimentación del liquido a ser purificado; (b) tratar la corriente de alimentación en un primer módulo que comprende una primera resina, por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo en donde un primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una primera especie iónica de la corriente de alimentación para producir una primera corriente de producto; (c) tratar la primera corriente de producto en un segundo módulo que comprende una segunda resina, por lo menos un ánodo y por lo menos un cátodo, en donde: (i) la composición de la segunda resina es sustancialmente similar a la composición de la primera resina; y (ii) un segundo voltaje diferente del primer voltaje se aplica a través del por lo menos un ánodo y el por lo menos un cátodo para remover sustancialmente por lo menos una segunda especie iónica de la primera corriente de producto para producir una segunda corriente de producto; y (d) recuperar la segunda corriente de producto.