MXPA06001967A - Dispositivo de filtracion de agua. - Google Patents

Dispositivo de filtracion de agua.

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MXPA06001967A
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water filtration
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Richard P Riedel
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Pur Water Purification Prod
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Abstract

Un dispositivo de filtracion de agua (20) para tratar agua potable sin tratar, en donde el dispositivo de filtracion de agua (20) puede comprenden un conector (22) para proveer comunicacion fluida entre el dispositivo de filtracion de agua (20) y una fuente de agua potable sin tratar. El dispositivo de filtracion de agua (20) puede comprenden un filtro de agua (26) de baja presion para tratar de agua potable sin tratar; el filtro de agua (26) puede comprender un material de filtro de agua. El filtro de agua puede comprenden una capacidad de eliminacion log de bacterias ("F-BLR") superior a 2 log aproximadamente. El dispositivo de filtracion de agua (20) puede comprender una caja de almacenamiento (30) en comunicacion fluida con el filtro de agua de baja presion (26). El dispositivo de filtracion de agua puede comprender una caja de almacenamiento en comunicacion fluida con el filtro de agua de baja presion. El dispositivo de filtracion de agua (20) puede comprender un dispensador (36) para dispensar agua potable tratada desde la caja de almacenamiento (30). El agua potable tratada puede entrar dentro de la caja de almacenamiento (30) a una velocidad de por lo menos aproximadamente 5mL/minuto hasta activar la valvula de cierre automatico, de tal manera que se detenga el flujo de agua potable tratada dentro de la caja de almacenamiento (30). El dispositivo de filtracion de agua (20) puede ser un dispositivo de filtracion de agua no electrico.

Description

DISPOSITIVO DE FILTRACION DE AGUA CAMPO DE LA INVENCION Un dispositivo para el tratamiento de agua para tratar agua potable sin tratar.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION El agua puede contener muchos tipos diferentes de contaminantes incluyendo, por ejemplo partículas, sustancias químicas nocivas, y organismos nicrobiológicos, tales como bacterias, parásitos, protozoarios, y virus. En varias circunstancias, estos contaminantes deben ser eliminados antes de que el agua pueda ser utilizada. Cualquier contaminante dañino debe ser eliminado del agua antes de ser potable, es decir apto para el consumo. En los países no desarrollados, existen consecuencias mortales asociadas con la exposición al agua contaminada. Al mismo tiempo, existen varios factores que contribuyen a contaminar el agua, incluyendo: las densidades crecientes de población, los recursos de agua cada vez más escasos, las instalaciones sin filtros de agua, y frecuentemente, ninguna electricidad (incluyendo las baterías las cuales son demasiado costosas). En algunos casos, los hogares que están próximos unos a otros en la misma área geográfica pueden tener grandes variaciones en la presión del agua potable sin tratar disponible para ellos. Además, es común que las fuentes de agua potable estén en estrecha proximidad a los excrementos humanos y animales de modo tal que la contaminación microbiológica es un problema grave de salud. Como resultado de la contaminación microbiológica transportada por el agua, se estima que 6 millones de personas mueren cada año, la mitad de las cuales son niños menores de 5 años. En el año de 1987, la Environmental Protection Agency (EPA) (Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU.), introdujo la "Guide Standard and Protocol for Testing Microbiological Water Purifiers" (Guía de normas y protocolos para evaluación de purificadores microbiológicos de agua). El protocolo establece los requisitos mínimos con respecto al rendimiento de los sistemas de tratamiento de agua potable diseñados para reducir los contaminantes específicos relacionados con la salud en los sistemas de suministro de agua públicos o privados. Los requisitos son que el efluente que viene desde una fuente de suministro de agua exhibe un 99.99 % (o en forma equivalente 4 log) de eliminación de virus y 99.9999 % (o en forma equivalente 6 log) de eliminación de bacterias contra un desafío. Conforme al protocolo de la EPA, en el caso de los virus la concentración del influente debe ser de 1 x 107 virus por litro y en el caso de bacterias la concentración del influente debe ser de 1 x 108 bacterias por litro. Debido a la prevalencia de Escherichia coli (E. coli) en los suministros de agua y a los riesgos asociados con su consumo, este microorganismo se utiliza como la bacteria en la mayoría de los estudios. De forma similar, el bacteriófago MS-2 (o simplemente el fago MS-2) normalmente se usa como el microorganismo representativo para la eliminación de virus debido a que su tamaño y forma (es decir, de aproximadamente 26 nm e icosaédrico) son similares a los de muchos virus. De este modo, la capacidad de un filtro para eliminar el bacteriófago MS-2 demuestra su capacidad para eliminar otros virus. De este modo, algunos de los retos incluyen, proveer un dispositivo de filtración de agua que puede proveer al hogar promedio con un suministro diario adecuado de agua potable para beber y cocinar cuando el agua potable sin tratar está contaminada con virus y bacterias, el agua es escasa, la electricidad y baterías no están disponibles, cuando existen grandes variaciones en la presión de agua dentro de áreas geográficas comunes, cuando existen períodos sin presión de agua.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Un dispositivo de filtración de agua para tratar agua potable sin tratar que comprende un conector para proveer comunicación fluida entre el dispositivo de filtración de agua y una fuente de agua potable sin tratar. El dispositivo de filtración de agua puede comprender un filtro de agua de baja presión en comunicación fluida con el conector. El filtro de agua puede comprender un material filtrante. El filtro de agua puede comprender una capacidad de eliminación log de bacterias ("F-BLR") superior a 2 log aproximadamente. El dispositivo de filtración de agua puede comprender una caja de almacenamiento en comunicación fluida con el filtro de agua de baja presión. El dispositivo de filtración de agua puede comprender una válvula de cierre automático en comunicación fluida con la caja de almacenamiento. El dispositivo de filtración de agua puede comprender un dispensador en comunicación fluida con la caja de almacenamiento. El agua potable sin tratar puede entrar dentro de la caja de almacenamiento a la velocidad de por lo menos 5 mL/minuto aproximadamente pero no mayor de 2000 mL/minuto aproximadamente hasta activar la válvula de cierre automático, de modo tal que se detiene el flujo de agua potable sin tratar dentro de la caja de almacenamiento. El filtro de agua puede ser un filtro de agua no eléctrico. Un método para tratar agua potable sin tratar de baja presión puede comprender la provisión de un dispositivo de filtración de agua de baja presión. El dispositivo de filtración de agua de baja presión puede comprender un conector para conectar a una fuente de agua potable sin tratar. Un filtro de agua de baja presión puede comprender partículas mesoporosas de carbón activado y una caja de almacenamiento. El método puede comprender además correr agua potable sin tratar de baja presión desde una fuente de agua potable sin tratar de baja presión a través del filtro de agua de baja presión. El agua potable sin tratar de baja presión puede comprender virus y bacterias, de modo que el tiempo promedio de contacto del fluido es superior a 2 segundos aproximadamente. El filtro de agua puede comprender un F-BLR mayor de 2 log aproximadamente y una capacidad de eliminación log de virus ("F-VLR") mayor de 1 log aproximadamente. El método puede comprender además llenar una caja de almacenamiento con agua potable sin tratar a más de 5 mL/minuto aproximadamente. Un método para incorporar un dispositivo de filtración de agua modular para tratar agua potable sin tratar. El método puede comprender una unidad de dispositivo de filtración de agua modular. La unidad de dispositivo de filtración de agua modular puede comprender un filtro de agua de baja presión para tratar agua potable sin tratar. El filtro de agua de baja presión puede comprender un material de filtro de agua y una válvula de cierre automático para detener el fluido del agua potable tratada. El método puede comprender además el dispositivo de filtración de agua modular dentro de una caja de almacenamiento para almacenar agua potable tratada. La unidad de dispositivo de filtración de agua modular puede ser un dispositivo de filtración de agua no eléctrico.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de un dispositivo de filtración de agua. La Figura 2-A es una vista en perspectiva del conector del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1 en la "posición abierta", y una vista parcial de una manguera de conexión del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1.
La Figura 2-B es una vista en perspectiva de un conector del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1 en la "posición cerrada", y una vista parcial de una manguera de conexión del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1. La Figura 3 es una vista esquemática en perspectiva del filtro de agua del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1. La Figura 4 es una vista en planta inferior del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1 La Figura 5 es una vista lateral transversal del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1 tomada a lo largo de la línea A — A, en donde el regulador de flujo se detalla en la figura 5A. La figura 5A muestra un detalle del regulador de flujo de la figura 5. La Figura 6 es una vista lateral transversal parcial de una modalidad alternativa del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1 tomada a lo largo de la línea A — A, en donde se forma un orificio a través del recipiente del filtro. La Figura 7 es una vista esquemática en perspectiva del cabezal de control del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1. La Figura 8 es una vista en perspectiva de una modalidad alterativa del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1 , en donde el soporte de pared se fija a una pared.
La Figura 9 es una vista esquemática en perspectiva del cabezal de control, el filtro de agua, y el recipiente del filtro del dispositivo de filtración de agua de la Figura 1.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION I. Definiciones En la presente, el uso de la frase "partículas de carbón activado" y sus derivados tiene la intención de referirse a partículas de carbón que han sido sometidas a un procesos en el cual la sustancia carbonizada se vuelve más porosa. Como se utiliza en la presente, el término "activación" y sus derivados se refiere a un proceso en el cual una sustancia carbonizada se hace más porosa. En la presente, el uso del término "partículas de carbón activado" or "partículas filtrantes de carbón activado" tiene la intención de referirse a partículas de carbón que han sido sometidas a un proceso de activación. Como se utiliza en la presente, la frase "tiempo promedio de residencia del fluido" y/o "tiempo de contacto promedio del fluido" se refieren al tiempo promedio que el fluido está en contacto con las partículas filtrantes adentro del filtro a medida que se desplaza a través del material filtrante, y se calcula como la relación del volumen de poros del material filtrante al caudal de fluido.
Como se utiliza en la presente, la frase "flujo axial" se refiere al flujo a través de una superficie plana y perpendicularmente a esa superficie. Como se utiliza en la presente, el término "básica(s)" se refiere a partículas filtrantes que tienen un punto de carga cero mayor de 7. Como se utiliza en la presente, el término "desechable" significa un filtro diseñado y fabricado para tratar de aproximadamente 189 (50) a aproximadamente 757 L (200 galones) de agua potable sin tratar, o tratar de aproximadamente 30 días a aproximadamente 120 días. Como se utiliza en la presente, la frase "superficie frontal" se refiere a la superficie del material filtrante expuesto inicialmente al agua afluente. Por ejemplo, en el caso de filtros de flujo axial, la superficie frontal es la superficie de sección transversal del material filtrante a la entrada del fluido, y en el caso del filtro de flujo radial, la superficie frontal es la superficie exterior del material filtrante. Como se utiliza en la presente, la frase "Eliminación Log de Bacterias del Filtro (F-BLR)" se refiere a la capacidad de eliminación de bacterias del filtro después del flujo de los primeros 2000 volúmenes de poros de material filtrante. El F-BLR se define y calcula como: F-BLR = -log [(concentración del efluente de E. coli)/(concentración del afluente de E. coli)], en donde la "concentración del afluente de E. coli" se fija en 1x108 CFU/L aproximadamente de manera continua por toda la prueba y la "concentración del efluente de E. coli" se mide después de que 2000 volúmenes de poros fluyen a través del filtro. El F-BLR tiene unidades de "log" (donde "log" es el logaritmo). Observe que si la concentración del efluente está por debajo del límite de detección de la técnica utilizada para la prueba, entonces la concentración del efluente para el cálculo del F-BLR se considera que es el límite de detección. Además, observe que el F-BLR se mide sin aplicar agentes químicos que proveen efectos bactericidas. Como se utiliza en la presente, la frase "profundidad del material filtrante" se refiere a la distancia lineal que el agua afluente se desplaza desde la entrada a la salida del material filtrante. Por ejemplo, en el caso de los filtros axiales, la profundidad es el espesor del material filtrante, y en el caso del filtro de flujo radial, la profundidad del filtro es la mitad de la diferencia entre los diámetros internos y externos del material filtrante. Como se utiliza en la presente, la frase "volumen de poros del material filtrante" se refiere al volumen total de los poros entre las particulasen el material filtrante con tamaños mayores de 0.1 pm. Como se utiliza en la presente, la frase "volumen total del material filtrante" se refiere a la suma del volumen de poros entre las partículas y el volumen ocupado por las partículas de filtro. En la presente, el uso de la frase "partículas de filtro" tiene la intención de referirse a un miembro o pieza individual, que se utiliza para formar una parte por lo menos de un material filtrante. Por ejemplo, en la presente se considera que cada fibra, gránulo, glóbulo, etc., es una partícula filtrante.
Como se utiliza en la presente invención, las frases "porosidad del filtro" y/o "porosidad del lecho filtrante" se refieren a la relación del volumen de poros del material filtrante al volumen total del material filtrante. Como se utiliza en la presente, la frase "Eliminación Log de Virus del Filtro (F-VLR)" se refiere a la capacidad de eliminación de virus del filtro después del flujo de los primeros 2000 volúmenes de poros del material filtrante. El F-VLR se define y se calcula como: F-VLR = -log [(concentración del efluente de MS- 2)/(concentración del afluente de MS-2)], en donde la "concentración del afluente of MS-2" se fija en 1x107 PFU/L aproximadamente de manera continua por toda la prueba y la "concentración del efluente de MS-2" se mide después de que 2000 volúmenes de poros de material filtrante fluyen a través del filtro. Los F-VLR tienen unidades de "log" (donde "log" es el logaritmo). Observe que si la concentración del efluente está por debajo del límite de detección de la técnica utilizada para la prueba, entonces la concentración del efluente para el cálculo del F-VLR se considera que es el límite de detección. Además, observe que el F-VLR se mide sin la aplicación de agentes químicos que proveen efectos virucidas. Como se utiliza en la presente, el término "baja presión" significa de aproximadamente 7 kPa {1 libra por pulgada cuadrada (en la presente "psi")} a aproximadamente 138 kPa (20 psi). Como se utiliza en la presente, el término "filtro de agua de baja presión" significa un filtro de agua que suministra de 5 mililitros/minuto (en la presente "mL/minuto") a 400 mL/minuto, aproximadamente, de agua potable tratada cuando la fuente de agua potable sin tratar está a una presión de por lo menos 1 psi (7 Pa) aproximadamente. En la presente, con el uso del término "macroporo" se tiene la intención de referirse a un poro entre las partículas que tiene un ancho o diámetro mayor de 50 nm (o equivalente, 500 A). Como se utiliza en la presente, el término "mesoporo" tiene la intención de referirse a un por entre las partículas que tiene un ancho o diámetro entre 2 nm y 50 nm (o equivalente, entre 20 Á y 500 Á). Como se utiliza en la presente, el término "dispositivo de filtración de agua de baja presión" significa un dispositivo de filtración de agua que suministra por lo menos aproximadamente 5 mL/minuto a aproximadamente 400 mL/minuto de agua potable tratada cuando la fuente de agua potable sin tratar está a una presión de por lo menos aproximadamente 7 kPa (1 psi). Como se utiliza en la presente, la frase "partícula de filtro de carbón activado mesoporosa" se refiere a una partícula de filtro de carbón activado en donde la suma de los volúmenes de mesoporos y macroporos puede ser mayor de 0.12 mililitros/gramo (en la presente "mL/g"). Como se utiliza en la presente, la frase "partícula de filtro de carbón activado mesoporosa y básica" se refiere a una partícula de filtro de carbón activado en donde la suma de los volúmenes de mesoporos y macroporos puede ser mayor de 0.12 mL g y tiene un punto de carga cero mayor de 7.
Como se utiliza en la presente, la frase "partícula de filtro de carbón activado mesoporosa, básica, y de oxígeno reducido" se refiere a una partícula de filtro de carbón activado en donde la suma de los volúmenes de mesoporos y macroporos puede ser mayor de 0.12 mLJg, tiene un punto de carga cero mayor de 7, y tiene un porcentaje de oxígeno en volumen en peso de 1.5 % o menos. Como se utilizan en la presente, los términos "microorganismo", "organismo microbiológico" y "patógeno" se utilizan indistintamente. Estos términos se refieren a los diversos tipos de microorganismos que pueden caracterizarse como bacterias, virus, parásitos, protozoarios y gérmenes. Como se utiliza en la presente, el término "microporo" tiene la intención de referirse a un poro entre las partículas que tiene un ancho o diámetro menos de 2 nm (o equivalente, 20 Á). Como se utiliza en la presente, la frase "volumen de microporos" y sus derivados se refieren al volumen de todos los microporos. El volumen de microporos se calcula del volumen del nitrógeno adsorbido a una presión relativa de 0.15 utilizando el proceso Brunauer, Emmett & Teller (en la presente "BET") (norma ASTM D 4820 - 99), un proceso muy conocido en la industria. Como se utiliza en la presente, el término "dispositivo de filtración de agua no eléctrico" significa un dispositivo de filtración de agua que no utiliza corriente alterna o directa para aumentar la presión de agua. Como se utiliza en la presente, la frase "punto de carga cero" se refiere al valor de pH por arriba del cual toda la superficie de las partículas de carbono se carga en forma negativa. Más adelante se expone un procedimiento de prueba muy conocido para determinar el punto de carga cero. En esta descripción, la expresión "distribución de tamaños de poro en el intervalo de mesoporos" se refiere a la distribución de tamaños de poro calculada usando el método de Barrett, Joyner y Halenda (BJH), un método muy conocido en la industria. Como se utiliza en la presente, la frase "flujo radial" se refiere generalmente al flujo a través de superficies esencialmente cilindricas o esencialmente cónicas y perpendiculares a esas superficies. Como se utiliza en la presente, la frase "suma de los volúmenes de mesoporos y macroporos" y sus derivados se refiere al volumen de todos los mesoporos y macroporos. La suma de los volúmenes de mesoporos y macroporos es igual a la diferencia entre el volumen total de poros y el volumen de microporos o, en forma equivalente, se calcula a partir de la diferencia entre los volúmenes de nitrógeno adsorbido a las presiones relativas de 0.9814 y 0.15 utilizando el método BET (ASTM D 4820 - 99 estándar), un método muy conocido en la industria. Como se utiliza en la presente, el término "autollenado" significa un dispositivo de filtración de agua que detiene automáticamente el tratamiento del agua potable sin tratar una vez que una caja de almacenamiento se llena a un nivel predeterminado. Como se utiliza en la presente, la frase "área superficial externa específica" se refiere al área superficial externa total por unidad de masa de las partículas filtrantes, como se describe posteriormente en más detalle en este documento. Como se utiliza aquí, la frase "área superficial externa total" se refiere al área superficial geométrica externa total de una o más de las partículas filtrantes, como se describe posteriormente de manera más completa en este documento. Como se utiliza en la presente, el término "sin tratar" significa que el agua no ha sido tratada utilizando el dispositivo de filtración de agua descrito en este documento. Como se utiliza en la presente, el término "filtro de agua" o "filtro" se refiere a estructuras y mecanismos, respectivamente, para eliminar o neutralizar los contaminantes por medio de, por ejemplo, una combinación de exclusión por tamaño, electrólisis, absorción, adsorción, oxidación, reducción, desinfección química, intercambio iónico, etc. En la presente, el uso de la frase "material filtrante de agua" o "materia filtrante" tiene la intención de referirse a un agregado de partículas filtrantes. El agregado de las partículas filtrantes que forman un material filtrante puede ser homogéneo o heterogéneo. Las partículas filtrantes pueden estar distribuidas uniforme o no uniformemente (por ejemplo en capas de diferentes partículas filtrantes) dentro del material filtrante. Las partículas filtrantes que forman un material filtrante tampoco necesitan ser idénticas en forma o tamaño y pueden suministrarse ya sea en forma suelta o interconectada.
II. Dispositivo de filtración de agua Los números con los mismos últimos tres dígitos representan el mismo elemento o elementos similares por todas las figuras (p.ej., 122, 1122, 2122, o 020, 1020, 2020). Como se muestra en la Figura 1 , una modalidad de la invención puede ser un dispositivo de filtración de agua 20 que puede comprender un conector 22 para conectar a una fuente de agua potable sin tratar, una manguera de conexión 24 para conectar el conector 22 y el cabezal de control 34 en comunicación fluida, un filtro de agua 26 para tratar agua potable sin tratar, un recipiente del filtro 28 para contener el filtro de agua 26, una caja de almacenamiento 30 para almacenar el agua potable tratada que ha sido tratada por el filtro de agua 26, una cubierta de la caja de almacenamiento 32 para cubrir la caja de almacenamiento 30, un dispensador 36 para dispensar el agua potable sin tratar almacenada en la caja de almacenamiento 30, un soporte de pared 38 para montar el dispositivo de filtración de agua 20, un regulador de flujo 39 (mostrado en la Figura 5) para controlar el flujo del agua potable a través del dispositivo de filtración de agua 20, y/o un visualizador de la vida útil 40 para visualizar la vida útil del filtro de agua. 26. A. La manguera Como se muestra en la Figura 1 , la manguera de conexión 24 puede conectar fluídicamente el conector 22 al cabezal de control 34. la manguera de conexión 24 puede tener varias longitudes y diámetros. La manguera de conexión 24 puede fabricarse de uno o más de una diversidad de materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, uno o una combinación de plásticos, etc. B. El conector Tal como se ilustra en las Figuras 2-A y 2-B, el conector 22 puede comprender un cuerpo del conector 42, un mango del conector 44, una válvula, una entrada del conector 46, una primera salida del conector 48, una segunda salida del conector 50. La entrada del conector 46 puede conectarse en forma tal que se puede liberar (p.ej., fijado por fricción, enroscado, sujetado con pernos, sujetado con tornillos, abrochado, sujetado por presión, enganchado, etc.) o permanentemente (p.ej., moldeado, unido adhesivamente, soldado, soldado por el proceso hot píate, etc.) a una fuente de agua potable sin tratar (p.ej., una llave de agua del tipo residencial, en línea debajo del fregadero, un tanque montado en el techo, etc.) para introducir agua potable sin tratar dentro del dispositivo de filtración de agua 20. La primera salida del conector 48 puede conectarse a la manguera de conexión 24. La segunda salida del conector 50 también puede roscada para unir a un aereador, un accesorio de desconexión rápida para una lavadora automática de platos, etc. El mango del conector 44 puede utilizarse para dirigir (girando en 90 grados) el flujo de agua potable sin tratar, de modo tal que el usuario puede escoger entre el uso inmediato del agua potable sin tratar a través de la segunda salida del conector 50 (la "posición abierta" mostrada en la Figura 2-A), o tratar el agua potable sin tratar a través de la primera salida del conector 48 (la "posición cerrada" mostrada en la Figura 2-B).
El conector 22 puede fabricarse de una o más de una variedad de materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, una o una combinación de plásticos, metales o sus aleaciones, fibra de vidrio, etc. C. El filtro de agua Como se muestra en la Figura 3, el filtro de agua 26 puede comprender una carcasa del filtro 52, una entrada del filtro 54, una salida del filtro 56, y un material filtrante de agua 58. Además, como se describe en la solicitud de patente de los EE.UU. núm. 60/473,271 , el filtro de agua 26 puede tener un primer tubo 60, un segundo tubo 62 (el cual puede estar soportado por los salientes 63), y un tercer tubo 64 (explicado en más detalle más abajo, ver la Figura 6). La carcasa del filtro 52 puede tapar las porciones de extremo del material filtrante de agua 58. La carcasa del filtro 52 puede ser cilindrica, sin embargo, puede ser de varias formas y tamaños. La carcasa del filtro 52 puede fabricarse de una o más de una variedad de materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, una o una combinación de plásticos, metales y sus aleaciones, fibra de vidrio, etc. Como alternativa, la carcasa del filtro 52 puede formar un compartimiento bien definido que sostiene el un material filtrante de agua 58. La entrada del filtro 54 puede ser una porción de material filtrante de agua expuesto 58 (p.ej., una porción de un bloque de carbón), o un prefiltro 120, tapado por la carcasa del filtro 52 en ambos extremos. Es decir el agua puede entrar en el filtro de agua 26 a través de la porción expuesta del material filtrante de agua 58 o el prefiltro 120.
La salida del filtro 56 puede ser un orificio circular, concéntrico y coaxial con el eje longitudinal 68 del filtro de agua 26. La entrada del filtro 54 y la salida del filtro 56 puede ser de tamaño variable y puede estar orientado de cualquier manera que sirve mejor la aplicación. De este modo, la entrada del filtro 54 y la salida del filtro 56 pueden estar orientados en la misma proximidad (p.ej., pueden compartir el mismo orificio), en proximidad estrecha (p.ej., la misma superficie o extremo), o en proximidades distantes uno de otro (p.ej., ubicados en extremos opuestos). El material filtrante de agua 58 puede estar contenido dentro de la carcasa del filtro 52. El material filtrante de agua 58 puede estar en la forma de un bloque, en donde el bloque de material filtrante de agua 58 puede tener una región de núcleo 70. Ejemplos del material filtrante de agua 58 se describen en las patentes de los EE.UU. núm. 2,167,225, 2,335,458, 4,172,796, 4,493,772, 4,764,274, 4,025,438, 4,094,779, 5,679,248, 6,274,041 , 6,337,015, y las solicitudes de patente de los EE.UU. Aplicaciones núms. 09/935,810, 09/935,962, 09/628,632, 09/832,581 , 09/832,580, 09/736,749, 09/574,456, 09/564,919, y 09/347,223. Como ejemplo el material filtrante de agua puede incluir, pero no se limita a, una o una combinación de carbón (p.ej., carbón activado, incluyendo carbón activado de madera mesoporoso básico, tal como un tubo de carbón poroso, o un bloque de carbón poroso, o polvo de carbón o partículas sinterizadas con un aglutinante plástico o similares), material de intercambio iónico (p.ej., en la forma de perlas de resina, membranas planas de filtración, estructuras fibrosas de filtración, etc.), partículas o recubrimientos (p.ej., cargadas con plata) de zeolita, polietileno, o materiales continuos fabricados por el proceso de fusión por soplado de carga modificada o de microfibras de vidrio, alúmina, tierra de diatomeas, etc. El material filtrante de agua 58 puede comprender de 7 gramos (en la presente, "g") a 600 g, aproximadamente, de 15 g a 300 g, aproximadamente, o de 30 g a 170 g, aproximadamente, de partículas de carbón activado (como se describe en las solicitudes de patente de los EE.UU. núms. 10/464,210 y 10/464,209) para tratar agua potable sin tratar de baja presión. Las partículas de carbón activado pueden tener una densidad aparente de aproximadamente 0.2 g/mL a aproximadamente 0.8 g/mL, de aproximadamente 0.3 g/m a aproximadamente 0.7 g/mL, de aproximadamente 0.35 g/mL a aproximadamente 0.65 g/mL. El carbón activado puede formarse en bloques mediante los procesos que se describen en las patentes de los EE.UU. núm. 4,664,673; 4,859,386; 5,019,311 ; 5,189,092; 5,249,948; 5,679,248; 5,679,248; 5,928,588; 5,976,432; y la WO 98/43796 según las siguientes especificaciones para carbón activado; Caudal: De aproximadamente 5 mL/minuto a aproximadamente 100 mL/minuto/pulgada de longitud del bloque a 69 kPa (10 psi). Tiempo de llenado objetivo: De aproximadamente 20 minutos a aproximadamente 10 horas para 3000 mL de agua potable tratada a 69 kPa (10 psi).
Dimensiones: Longitud del bloque: de aproximadamente 5 cm (2 pulgadas) a aproximadamente 15 cm (6 pulgadas). Diámetro exterior: de aproximadamente 3.8 cm (1.5 pulgadas) a aproximadamente 10 cm (4 pulgadas). Diámetro interior: de aproximadamente 0.76 cm (0.3 pulgadas) a aproximadamente 2.54 cm (1 pulgada). Tiempo mínimo promedio de contacto del fluido: Por lo menos 3 segundos. Un material filtrante de agua 58 que comprende partículas de carbón activado puede permitir que el dispositivo de filtración de agua 20 trate 100 % aproximadamente de todo el agua potable sin tratar que entra en el dispositivo de filtración de agua 20 por vía del conector 22. La única agua que se puede desperdiciar (es decir, que entra en el dispositivo de filtración de agua 20 y no es tratada) es el agua que permanece en el conector 22, la manguera del conector 24, y el recipiente del filtro 28 cuando el recipiente del filtro 28 se retira para cambiar el filtro de agua 26 (el agua desperdiciada puede ser menos de 0.5 % cuando se compara con el volumen de agua potable sin tratar por el filtro de 26 durante su vida útil). De este modo, alrededor de la totalidad (100 %) del agua potable sin tratar que entra el dispositivo de filtración de agua 20 por vía de dicho conector 22 está disponible para beber desde la caja de almacenamiento 30.
Como se menciona anteriormente, el filtro de agua 26 puede comprender además un prefiltro 120. El prefiltro 120 puede evitar la obstrucción del material filtrante 58, especialmente en las áreas geográficas donde existe un alto nivel de contaminación de partículas u orgánica (incluyendo fango bacteriano). El prefiltro 120 puede incluir, pero no se limita a, una o una combinación de material filtrante de polipropileno fusionado por soplado, polímero no tejido, microfibra de vidrio, celulosa no tejida, etc. El prefiltro 120 puede ser de una o múltiples capas. El filtro de agua 26 puede tener un F-BRL mayor de 2 logs aproximadamente, mayor de 3 logs aproximadamente, mayor de 4 logs aproximadamente, y mayor de 6 logs aproximadamente, y un F-VRL puede ser mayor de 1 log aproximadamente, mayor de 2 logs aproximadamente, mayor de 3 logs aproximadamente, y mayor de 4 logs aproximadamente. Además, el filtro de agua 26 puede tener, además de los antedichos F-BRL/F-VRL, una salida de aproximadamente 5 mL/minuto a aproximadamente 2000 mL/minuto, de aproximadamente 25 mL/minuto a aproximadamente 1000 mL/minuto, o de aproximadamente 50 mL/minuto a aproximadamente 400 mL/minuto cuando se trata agua potable sin tratar de baja presión. (i) Ejemplo 1 de material filtrante de agua Aproximadamente 18.3 g de carbón activado mesoporoso y básico en polvo Nuchar® RGC (con D 05 igual a unos 45 pm) de MeadWestvaco Corp. de Covington, VA, EE.UU. se mezcla con aproximadamente 7 g de ligante de polietileno de baja densidad (LDPE) Microthene® IFN510-00 de Equistar Chemicals, Inc. de Cincinnati, OH, EE.UU., y aproximadamente 2 g de Alusil® 70 aluminosilicato en polvo de Select, Inc., de Norcross, GA., EE.UU. Los polvos mezclados se vacían entonces en un molde circular de aluminio con aproximadamente 7.62 centímetros (en la presente "cm") (aproximadamente 3 pulgadas) de diámetro interno, y aproximadamente 1.27 cm (aproximadamente 0.5 pulgadas) de profundidad. El molde se cierra y se coloca en una prensa calentada con platinas mantenidas a 204 °C por aproximadamente 1 hora. Luego, el molde se deja enfriar a temperatura ambiente, se abre, y se retira el filtro de flujo axial. Las características del filtro son: superficie frontal: aproximadamente 45.6 centímetros cuadrados (en la presente "cm2"'; profundidad del filtro aproximadamente 1.27 cm; volumen total del filtro: aproximadamente 58 mL; porosidad del filtro (para poros mayores que 0.1 nanómetros (en la presente "pm") aproximadamente: unos 0.43; y volumen de poros del material filtrante (para poros mayores de 0.1 pm): 25 mL aproximadamente(como se mide mediante porosimetría de mercurio). (ii) Ejemplo 2 de material filtrante de agua Aproximadamente 26.2 g de polvo ' de carbón activado microporoso y básico de coco (con Dv 05 igual a aproximadamente 92 pm) se mezcla con 7 g de aglutinante de polietileno de baja densidad Microthene® (LDPE) FN510-00 de Equistar Chemicals, Inc. de Cincinnati, OH, y aproximadamente 2 g de polvo de aluminosilicato Alusil® 70 de Selecto, Inc., de Norcross, GA. Los polvos mezclados se vacían entonces en un molde circular de aluminio con aproximadamente 7.62 centímetros (aproximadamente 3 pulgadas) de diámetro interno, y aproximadamente 1.27 cm (aproximadamente 0.5 pulgadas) de profundidad. El molde se cierra y se coloca en una prensa calentada con platinas mantenidas a aproximadamente 204 °C durante 1 hora. Luego, el molde se deja enfriar a temperatura ambiente, se abre, y se retira el filtro de flujo axial. Las características del filtro son: superficie frontal: aproximadamente 45.6 cm2; profundidad del filtro aproximadamente 1.27 cm; volumen total del filtro: aproximadamente 58 mL; porosidad del filtro (para poros mayores que aproximadamente 0.1 µ??): aproximadamente 0.44; y el volumen de poros del material filtrante (para poros mayores que aproximadamente 0.1 pm): aproximadamente 25.5 mL (como se mide mediante porosimetría de mercurio). D. El recipiente del filtro Como se muestra previamente en la Figura 1 , el recipiente del filtro 28 puede formarse para rodear el filtro de agua 26 (el cual puede conectarse al cabezal de control 34, como se muestra en la Figura 5, y como se describe en la solicitud de patente de los EE.UU. núm. 60/473,271) y para conectar en forma que se puede liberar (p.ej., fijado por fricción, enroscado, sujetado con pernos, sujetado con tornillos, abrochado, sujetado por presión, enganchado, etc.) y sellar fluídicamente el cabezal de control 34, u otra parte del dispositivo de filtración de agua 20, de modo tal que el recipiente del filtro 28 puede estar en comunicación fluida con el cabezal de control 34. Anillos O, copas en U, otros sellos y empaquetaduras, etc. (no mostrado) pueden utilizarse para lograr un sello del fluido. El recipiente del filtro 28 puede ser del tipo "fácil de usar", de tal manera que el adulto promedio sea capaz de conectarlo y desconectarlo del cabezal de control 34 utilizando solamente las manos (es decir, sin utilizar ninguna herramienta), de tal manera que solamente de aproximadamente 0.5 Nm (aproxiamdamente 5 pulgadas-libra (en la presente, "pulgada-libra")) a aproximadamente 11 Nm (aproximadamente 100 pulgadas-libra, de aproximadamente 0.8 Nm (aproximadamente 7 pulgadas-libra) a aproximadamente 5.6 Nm (aproximadamente 50 pulgadas- libra), o de aproximadamente 1.1 Nm (aproximadamente 10 pulgadas-libra) a aproximadamente 3.4 Nm (aproximadamente 30 pulgadas-libra) de torque se requieran para abrirlo. Como alternativa, el recipiente del filtro 28 puede ser total o parcialmente liberado del dispositivo de filtración de agua 20 por vía de la activación de un botón (no mostrado), de modo tal que el botón libera un pestillo (no mostrado) o una lengüeta (no mostrada) que sostiene el recipiente del filtro 28 en una orientación unida al dispositivo de filtración de agua 20. El botón como alternativa puede chocar o causar el choque del recipiente del filtro 28 de modo tal que despeja el pestillo o la lengüeta. El recipiente del filtro 28 puede formarse como una cápsula, que tiene un primer extremo abierto 76, un segundo extremo cerrado, y un volumen interno 80. El recipiente del filtro 28 puede fabricarse de una o más de una variedad de materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, una o una combinación de plásticos, metales y sus aleaciones, fibra de vidrio, etc.
El recipiente del filtro 28 puede tener un eje longitudinal 82, y puede orientarse verticalmente cuando se conecta al cabezal de control 34. Además, como se muestra en la Figura 4, el recipiente del filtro 28 puede orientarse en la porción anterior y/o una combinación de las porciones anterior y posterior. Las áreas A2, A3, y A4 (es decir, aproximadamente el 75 % de la porción anterior del dispositivo de filtración de agua 20) versus la porción posterior, el área A1 (es decir, aproximadamente el 25 % de la porción posterior del dispositivo de filtración de agua 20). Estando orientado hacia la porción anterior o lateral, y/o siendo fácil de abrir, puede mejorar el cumplimiento del usuario con el cambio del filtro de agua 26. Además, mientras menos elementos el usuario tiene desarmar para cambiar el filtro de agua 26, existe menos probabilidad de la contaminación de las partes internas del dispositivo de filtración de agua 20. Cuando el recipiente del filtro 28 está orientado hacia la porción anterior y/o lateral y es fácil de abrir, puede ser unido y retirado, y el filtro 26 puede cambiarse, de modo tal que el dispositivo de filtración de agua 20 puede permanecer en la misma posición como cuando está siendo utilizado por el usuario (la cual puede ser normalmente con el dispensador 36 hacia el usuario, y puede incluir el dispositivo de filtración de agua 20 siendo montado en la pared o sobre un mostrador). El volumen interno del recipiente del filtro 28 puede ser de 75 mililitros (en la presente "mL") a 3000 mL, aproximadamente, de 150 mL a 2000 mL, aproximadamente, o de 300 mL a 1500 mL, aproximadamente.
Como se muestra en la Figura 5, la distancia L1, la altura del recipiente del filtro 28, puede ser de 5 centímetros (en la presente, "cm") a 75 cm, aproximadamente, de 7 cm a 50 cm, aproximadamente, o de 10 cm a 25 cm, aproximadamente El diámetro del recipiente del filtro 28 puede ser de 2 cm a 40 cm, aproximadamente, de 4 cm a 20 cm, aproximadamente, o de 6 cm a 12 cm, aproximadamente. La altura del recipiente del filtro 28 (o el filtro de agua 26 en el caso de que la carcasa del filtro 52 se utiliza como un recipiente del filtro 28) puede ser menos de 75 %, menos de 50 %, o menos de 25 % de la altura del dispositivo de filtración de agua 20 (la distancia L2, la altura del dispositivo de filtración de agua 20, puede ser de 5 cm a 80 cm, aproximadamente, de 10 cm a 40 cm, aproximadamente, o de 20 cm a 30 cm), aproximadamente. De este modo, si el dispositivo de filtración de agua 20 se coloca sobre una superficie plana (p.ej., un mostrador), la parte inferior del recipiente del filtro 28 (o el filtro de agua 26 en el caso de que la carcasa del filtro 52 se utilice como el recipiente del filtro 28) puede ser de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 70 mm, de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 50 mm, o de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 25 mm, desde la superficie plana, de modo tal que el recipiente del filtro 28 (o el filtro de agua 26 en el caso de que la carcasa del filtro 52 se utilice como un recipiente del filtro 28) se puede retirar fácilmente desde el dispositivo de filtración de agua 20. Como alternativa, como se describe en la solicitud de patente de los EE.UU. núm. 10/424,200, el recipiente del filtro 28 puede encerrar totalmente el filtro de agua 26 de modo tal que el filtro de agua 26 se conecta físicamente al recipiente del filtro 28, y el recipiente del filtro 26 se conecta físicamente al cabezal de control 34, colocando el recipiente del filtro 26 y el filtro de agua 26 en comunicación fluida con el cabezal de control 34. Este recipiente del filtro 26, en vez de tener un primer extremo abierto 76, puede tener uno o más orificios más pequeños que lo colocan en comunicación fluida con el cabezal de control 34. Como alternativa; la carcasa del filtro 52 puede utilizarse como un recipiente del filtro 28 (de modo tal que la carcasa del filtro 52 encierra, en vez de tapar, el material filtrante 58, de modo tal que la carcasa del filtro 52 se conecta de forma tal que se puede liberar (p.ej., fijado por fricción, enroscado, sujetado con pernos, sujetado con tornillos, abrochado, sujetado por presión, enganchado, etc.) y se conecta fluídicamente al cabezal de control 34, u otra parte del dispositivo de filtración de agua 20, de modo tal que el filtro de agua 26 puede estar en comunicación fluida con el cabezal de control 34. En una aplicación de este tipo, el recipiente del filtro 28 puede ser desechable. Los recipientes de filtro desechables 28 pueden no ser prácticos en áreas geográficas deprimidas económicamente ya que el costo de uso del dispositivo de filtración de agua 20 se incrementa frecuentemente por este uso. El filtro de agua 26 puede asentarse dentro del recipiente del filtro 28 de modo tal que cuando el recipiente del filtro 28 se retira del cabezal de control 34, el filtro de agua 26 permanece dentro del volumen interno del recipiente del filtro 28. Como se describe en. la solicitud de patente de los EE.UU. núm. 60/473,271, y como se muestra en la Figura 6, el recipiente del filtro 6028 puede tener una carcasa de tapón 82 ubicado en su segundo extremo de modo tal que se forma un orificio 86 a través del recipiente del filtro 6028. Un anillo "O" 84 puede rodear la carcasa de tapón 82, o el tercer tubo 64 del filtro de agua 6026 de modo tal que el tercer tubo 64 del filtro de agua 6026 y la carcasa de tapón 82 del recipiente del filtro 6028 se conectan de forma tal que se conectan herméticamente. De este modo, cuando el recipiente del filtro 6028 se retira del cabezal de control 34, y se llena de agua potable sin tratar, se puede llevar a un fregadero en la posición vertical, y el filtro de agua 6026 se puede retirar del mismo, abriendo la carcasa de tapón 82, permitiendo que el agua potable sin tratar salga del orificio 86 del recipiente del filtro 6028. E. La caja de almacenamiento Como se muestra anteriormente en la Figura 1 , la caja de almacenamiento 30 puede tener una porción superior abierta 31 para recibir el agua potable tratada, una porción inferior cerrada 33, y un volumen interno 35. La caja de almacenamiento 30 puede tener también un orificio en su porción inferior 33, para recibir el dispensador 36. La caja de almacenamiento 30 puede formarse para contener una cantidad predeterminada de agua potable tratada. La caja de almacenamiento puede tener cualquier forma capaz de contener una cantidad predeterminada de agua potable tratada. La caja de almacenamiento 30 puede fabricarse de una o más de una variedad de materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, una o una combinación de plásticos, metales y sus aleaciones, fibra de vidrio, etc. La caja de almacenamiento 30 puede tener una ventana orientada verticalmente 88 para exhibir el nivel de agua potable tratada contenida dentro de la caja de almacenamiento 30. Otros medios, tal como un tubo con un objeto flotante (p.ej., una cuenta coloreada flotante) también puede utilizarse para indicar el nivel de agua potable tratada- dentro de la caja de almacenamiento 30. La caja de almacenamiento 30, o una porción de ésta, puede retirarse por separado del dispositivo de filtración de agua 20 de modo tal que se retira sin ningún otro componente del dispositivo de filtración de agua 20 estando unido o contenido dentro en el mismo. La caja de almacenamiento 30 luego puede ser limpiada más fácilmente ya que ningún otro componente del dispositivo de filtración de agua 20 obstruiría una porción de la caja de almacenamiento 30 a ser limpiada, y puesto que la caja de almacenamiento 30 sería capaz de estar orientada de cualquier manera que el usuario encuentra más acomodaticio para limpiarlo. Además, cuando se retira la caja de almacenamiento 30, pueden utilizarse limpiadores que de otro modo no se utilizarían debido a que los limpiadores migrarían dentro de las partes internas del cabezal de control 34 si la caja de almacenamiento 30 fue limpiada con limpiadoras mientras estaba unida al dispositivo de filtración de agua 20. Sin embargo, cuando se retira la caja de almacenamiento 30, estos limpiadores pueden utilizarse y la caja de almacenamiento 30 puede ser lavado totalmente. Cuando se retira la caja de almacenamiento 30, los otros componentes también estarían expuestos, y serían limpiados más fácilmente. La caja de almacenamiento 30 puede contener de aproximadamente 0.5 litros (en la presente, "L") a aproximadamente 20 L, de aproximadamente 1 L a aproximadamente 12 L, o de aproximadamente 2 L a aproximadamente 6 L, de agua potable tratada. Su capacidad permite que sus usuarios obtengan agua durante tiempos cuando no existe presión de agua. El hogar promedio utiliza de aproximadamente 4 litros diarios (en la presente "L/día") a aproximadamente 10 L/día de agua potable tratada para cocinar y beber por día. F. La cubierta de la caja de almacenamiento Como se muestra anteriormente en la Figura 1 , la cubierta de la caja de almacenamiento 32 puede utilizarse para cubrir total o parcialmente el extremo abierto de la caja de almacenamiento 30. La cubierta de la caja de almacenamiento 32 puede evitar que los contaminantes contaminen el volumen de agua potable tratada recogido en la caja de almacenamiento 30. La cubierta de la caja de almacenamiento 32 puede ser totalmente removible, o puede estar unida en forma funcional (p.ej., articulada, deslizante, etc.) a la caja de almacenamiento 30. G. El cabezal de control Como se muestra en la Figura 7, el cabezal de control 34 puede comprender una carcasa de cabezal de control 90, una válvula de cierre 92, un manguera del cabezal de control 94, y/o una tapa del cabezal de control 96. El cabezal de control 34 puede conectar fluídicamente el filtro de agua 26 y la caja de almacenamiento 30, de modo tal que los dos están en comunicación fluida, de modo tal que una porción del cabezal de control 34 está dentro del volumen interno de la caja de almacenamiento 30 y/o el recipiente del filtro 28. La porción de la carcasa del cabezal de control 90 la cual puede estar dentro del volumen interno de la caja de almacenamiento 30 puede tener una porción inferior abierta de modo tal que a medida que se eleva el agua potable tratada en la caja de almacenamiento 30, también puede elevarse dentro de la carcasa del cabezal de control 90, y puede contactar la válvula de cierre 92 dentro de la carcasa del cabezal de control 90. La válvula de cierre 92 puede comprender un flotador 98 y/o un tapón 00, y una carcasa del tapón 101 conectada a su porción de base. El tapón 100 puede detener el flujo de agua potable tratada dentro de la caja de almacenamiento 30 (explicado en más detalle más adelante). La válvula de cierre 92 puede incluir, como alternativa, un pistón de diafragma con un resorte que responde a la presión de agua de un tanque lleno para mover un tapón, etc., (no mostrado). Como se muestra anteriormente en la Figura 5, el cabezal de control 34 puede comprender una primera entrada del cabezal de control 102 y una segunda entrada del cabezal de control 104, y una primera salida del cabezal de control 06 y una segunda salida del cabezal de control 108. La segunda entrada del cabezal de control 104 y la segunda salida del cabezal de control 108 pueden conectarse por medio de una manguera del cabezal de control 94. La válvula de cierre 92 puede estar contenida dentro de la carcasa del cabezal de control 90, de modo tal que la tapa del cabezal de control la encierra. El flotador 98 puede conectarse flexiblemente (p.ej., en forma giratoria) a la carcasa del cabezal de control 90 de modo tal que a medida que el agua potable tratada se eleva dentro de la carcaza del cabezal de control 90, el flotador 98 puede elevarse, y el tapón 11 y la carcasa del tapón 101 puede cerrar la segunda salida del cabezal de control 108, deteniendo de este modo el flujo de water dentro de la caja de almacenamiento 30. El cabezal de control 34 puede fabricarse de una o más de una variedad de materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, una o una combinación de plásticos, metales y sus aleaciones, fibra de vidrio, caucho, etc. Debido a que el tapón 100 detiene automáticamente el flujo de agua a través del dispositivo de filtración de agua 20, un usuario puede abrir la fuente de agua potable sin tratar y atender otros asuntos debido a que el usuario puede contar con el dispositivo de filtración de agua 20 para detener el filtro de agua potable sin tratar tan pronto se llega a la capacidad de la caja de almacenamiento 30, evitando de este modo una situación de desbordamiento (esta característica hace que el dispositivo de filtración de agua 20 sea de llenado automático). H. El dispensador Como se muestra anteriormente en la Figura 1 , el dispensador 36 puede conectarse de forma tal que se conectan como un cierre (utilizando los anillos O 17) a un orificio en la porción inferior 33 de la caja de almacenamiento 30. El dispensador 36 puede dispensar agua potable tratada almacenada dentro del volumen interior de la caja de almacenamiento 30. El dispensador 36 puede comprender un cuerpo del dispensador 110, un mango del dispensador 112, un entrada del dispensador 116, y una salida del dispensador 118. El mango del dispensador 112 puede utilizarse (girando, volteando, deslizando, etc.) para dirigir el flujo de agua potable tratada. El dispensador 36 puede fabricarse de una o más de una variedad de materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, una o una combinación de plásticos, metales y sus aleaciones, fibra de vidrio, etc. I. El soporte de pared Como se muestra anteriormente en la Figura 1 , y como se muestra en la Figura 8, el soporte de pared 8038 puede formarse para conectar a una pared o armario plano, y para conectar en forma que se puede liberar a la caja de almacenamiento 8030. La conexión al soporte de pared 8038 puede estar en la porción posterior, lateral, superior y/o inferior del filtro de agua 8026. El soporte de pared 8038 puede fabricarse de una o más de una variedad de materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, una o una combinación de plásticos, metales y sus aleaciones, fibra de vidrio, caucho, etc. J. El regulador de flujo Como se muestra anteriormente en la Figura 5A, el regulador de flujo 39 puede ser la carcasa que forma la segunda salida del cabezal de control 108, de modo tal que el diámetro del orificio, la distancia L3, puede ser un diámetro de aproximadamente 0.2 mm a aproximadamente 6 mm, de aproximadamente 0.4 mm a aproximadamente 3 mm, o de aproximadamente 0.7 mm a aproximadamente 1.5 mm. El regulador de flujo 39 puede ser cualquier orificio predefinido capaz de limitar el caudal para mantener un tiempo promedio de contacto del fluido de por lo menos aproximadamente 3 segundos, por lo menos aproximadamente 4 segundos, y/o por lo menos aproximadamente 5 segundos, a una presión de hasta 100 psi (aproximadamente 689 Pa). El regulador de flujo 39 puede ser además una manguera que tiene un diámetro predeterminado, una arandela de flujo que está formada de un material flexible que reduce el tamaño de orificio a medida que el caudal aumenta, etc. La manguera de conexión 24, la entrada del conector 46 o la primera o segunda salida del conector 48 y 50, o la primera o segunda entrada del cabezal de control 102 o la salida 04 se puede dimensionar para reducir el flujo del agua de mayor presión a través del dispositivo de filtración de agua 20 sin afectar el flujo del agua a menor presión a través del dispositivo de filtración de agua 20. El regulador de flujo 39 puede ser cualquier pieza dentro de la pieza presurizada del sistema que crea una caída de presión. El regulador de flujo 39 permite que el dispositivo de filtración de agua 20 pueda funcionar (es decir, un dispositivo de filtración de agua 20 que llena la caja de almacenamiento 30 a una velocidad de por lo menos 5 mL/minuto) a bajas presiones, y a la vez, es eficaz a presiones mayores. K. El visualizador de la vida útil Como se muestra anteriormente en la Figura , el dispositivo de filtración de agua 20 puede comprender un visualizador de la vida útil 40 para indicar la vida útil restante, o la utilizada por el filtro de agua 26. El visualizador de la vida útil 40 puede estar ubicada en la cubierta de la caja de almacenamiento 32, sin embargo, puede estar localizada en cualquier sitio en el dispositivo de filtración de agua 20 de modo tal que es visible para el usuario. El visualizador de la vida útil 40 puede ser un calendario separable, una pantalla de cristal líquido, un diodo emisor de luz, un bombillo, o similares. El visualizador de la vida útil 40 puede ser un reloj, donde la vida útil del filtro de agua 26 se basa en el tiempo (es decir indica el final de la vida útil del filtro de agua 26 basada solamente en el tiempo, sin tomar en cuenta el volumen de agua tratada por el filtro de agua 26) o puede basarse en el volumen (es decir, indica el final de la vida útil del filtro de agua 26 basada en el volumen de agua tratada por el filtro de agua 26). El final de la vida útil del filtro de agua 26 puede representarse por la aparición o desaparición de símbolos (p.ej., gotas de lluvia, cruces, etc.) y/o luces de colores diferentes (p.ej., rojo, amarillo, verde, etc.). El visualizador de la vida útil 40 puede ser redispuesto por vía de la introducción o eliminación de un nuevo filtro de agua 26, o mediante un botón, conmutador, palanca, etc., de reiniciar. El visualizador de la vida útil 40 puede ser accionado por corriente alterna, corriente directa, batería (incluyendo una batería de larga duración), energía solar, etc.
III. Procedimientos de prueba A. Procedimiento de prueba para BET El área superficial específica y la distribución del volumen de poros según la metodología BET se miden utilizando una técnica de adsorción de nitrógeno, como aquella que se describe en la AST D 4820-99, mediante adsorción de nitrógeno multipunto, a 77K aproximadamente con un analizador de área superficial y tamaño de poros Coulter Serie SA3100 fabricado por Coulter Corp., de Miami, FL. Este método también puede proporcionar los volúmenes de microporos, mesoporos y macroporos. B. Procedimiento de prueba para el punto de carga cero Se prepara una solución acuosa de 0.010 M de KCI de KCl de grado reactivo y agua que ha sido recién destilada bajo gas argón. El agua utilizada para la destilación se desioniza mediante un tratamiento secuencial de osmosis inversa e intercambio iónico. Un volumen de 25.0 ml_ de la solución acuosa de KCl se transfiere a seis matraces de 125 mL aproximadamente, cada uno equipado con un tapón de vidrio molido de 24/40. Cantidades por microlitro de soluciones acuosas estandarizadas de HCI o NaOH se añaden a cada matriz de modo tal que el pH inicial varía de aproximadamente 2 a aproximadamente 12. Luego se registra el pH de cada matraz utilizando un medidor de pH Orion modelo 420A pH con un electrodo OrionTriode Combination pH/ATC modelo 9107BN, fabricado por Thermo Orion Inc. de Beverly, MA, y se le denomina "pH inicial". Aproximadamente 0.0750 ± 0.0010 g de partículas de carbón activado se añaden a cada uno de los seis matraces, y las suspensiones acuosas se agitan {(a aproximadamente 15.7 rad/s (150 rpm)} mientras se mantienen tapados durante aproximadamente 24 horas a temperatura ambiente antes de registrar el "pH final". C. Procedimiento de prueba de porcentaje en peso del oxígeno en volumen El porcentaje de oxígeno en volumen en peso se mide utilizando el analizador elemental PerkinElmer Model 240 (Modificación de Oxígeno; PerkinElmer, Inc.; Wellesley, MA). La técnica se basa en el pirólisis de la muestra en una corriente de helio a 1000 DC aproximadamente sobre carbón platinizado. Las muestras de carbón se secan de la noche a la mañana en un horno de vacío a aproximadamente 00 °C. D. Procedimiento de prueba ORP El ORP se mide utilizando un electrodo de reducción oxidación de platino Modelo 96-78-00 de Orion Research, Inc. (Beverly, MA), y siguiendo la norma ASTM D 1498-93. El procedimiento comprende la suspensión de 0.2 g aproximadamente de carbón en 80 mL aproximadamente de agua de la llave, y la lectura del electrodo, en mV, después de 5 minutos aproximadamente de agitación suave. E. Procedimiento de prueba de F-BLR Las carcasas para los filtros de flujo axial con carbón mesoporoso se elaboran de Teflón® y consisten de 2 piezas, es decir, una tapa y una base. Ambas piezas tienen un diámetro externo de 12.71 cm (5") aproximadamente y un diámetro interior de 7.623 cm (3") aproximadamente. La tapa se fija en la base con un arosello de compresión "O" {aproximadamente 7.6 cm (3 pulgadas) de diámetro interno y aproximadamente 3.18 mm (1/8 pulgada) de grosor}. Los conectores de tubo de entrada y salida se enroscan en la tapa y la base con roscas de tubo NPT de aproximadamente 1.59 mm (1/16 pulgadas). Un desviador de acero inoxidable de aproximadamente 12.7 mm (½ pulgada) de espesor por aproximadamente 9.5 cm (2 ¾ pulgada) de diámetro (con un agujero de aproximadamente 4.76 mm (3/16 pulgada) en el lado corriente arriba y aproximadamente 6 tamices de malla en el lado corriente abajo) se fija en la tapa de la carcasa. La función del desviador es distribuir el flujo de entrada por toda la cara del filtro. La tapa y la base de la carcasa se acoplan en forma tal que existe un cierre de compresión que cierra herméticamente el filtro dentro de la carcasa. La tapa y la base se mantienen unidas usando cuatro sujetadores de 6.35 mm (¼ pulgada). El filtro está montado adentro de la carcasa y agua contaminada fluye a través con aproximadamente 1x108 CFU/L de E. coli a un caudal de aproximadamente 200 mL/minuto. La cantidad total de agua que fluye hacia dentro puede ser 2000 volúmenes de poros de material filtrante aproximadamente o más. Las cepas de E. coli usadas son ATCC núm. 25922 (American Type Culture Collection de Rockville, MD). La evaluación de E. coli puede llevarse a cabo utilizando la técnica del filtro de membrana, de conformidad con el método núm. 9222 de la 20a Edición de "Standard Processes for the Examination of Water and Wastewater" publicado por la American Public Health Association (APHA), Washington, DC. Esta prueba puede ser sustituida por otras conocidas en la industria (p.ej. COLILERT®). El límite de detección (LOD) es aproximadamente 1x102 CFU/L cuando se mide por medio de la técnica de filtro de membrana, y aproximadamente 10 CFU/L cuando se mide por medio de la técnica COLILERT®. El agua efluente se recoge después del flujo de los primeros 2000 volúmenes de poros de material filtrante aproximadamente, se evalúa para contar las bacterias de E. coli presentes, y se calcula el F-BLR utilizando la definición. F. Procedimiento de prueba de F-VLR Las carcasas para los filtros de flujo axial con carbón mesoporoso son ¡guales que aquellas que las que se describen en el procedimiento de F- BLR mencionado anteriormente. Agua contaminada con aproximadamente 1x107 PFU/L MS-2 fluye a través del sistema de carcasa/filtro a un caudal de aproximadamente 200 mL/minuto. La cantidad total de agua que fluye hacia dentro puede ser 2000 volúmenes de poros de material filtrante aproximadamente o más. Las cepas de E. coli usadas son ATCC núm. 25922 (American Type Culture Collection de Rockville, MD). La prueba de MS-2 se puede realizar según el procedimiento por C. J. Hurst, Appl. Environ. Microbiol., 60 (9): 3462 (1994). Estas pruebas pueden ser sustituidas por otras conocidas en la industria. El límite de detección (LOD) es de 1 x 103 UFP/L. Se recoge el agua efluente después del flujo de los primeros 2000 volúmenes de poros de material filtrante, probado para contar los bacteriófagos MS-2 presentes, y se calcula el F-VLR utilizando la definición. IV. Ejemplo de dispositivo de filtración de agua Aproximadamente 37 g de carbón activado mesoporoso y básico en polvo Nuchar® RGC de MeadWestvaco Corp. de Covington, VA, EE.UU. se mezcla con aproximadamente 14 g de ligante de polietileno de baja densidad (LDPE) icrothene® IFN510-00 de Equistar Chemicals, Inc. de Cincinnati, OH, EE.UU., y aproximadamente 4 g de Alusil® 70 aluminosilicato en polvo de Select, Inc., de Norcross, GA., EE.UU. Los polvos mezclados luego se vierten dentro de un molde de aluminio circular. Los polvos mezclados luego se vierten dentro de un molde de aluminio. El molde se cierra y se coloca en una prensa calentada con platinas mantenidas a aproximadamente 204 °C durante 1 hora. Luego, el molde se deja enfriar a temperatura ambiente, se abre, y se retira el filtro de flujo axial. Las características del material filtrante 58 incluyen: un diámetro externo de 5.08 cm, un diámetro del núcleo de 1.6 cm, una longitud del filtro de 6.35 cm, y un volumen del filtro de 116 mL. El material filtrante 58 se tapa con una carcasa del filtro 52 como se describió anteriormente (utilizando adhesivo termofusible) para hacer un filtro de agua 26 como se describió anteriormente. El filtro de agua 26 se introduce en un cabezal de control 34 como se describe anteriormente. Un recipiente del filtro 28 se une al cabezal de control 34 como se describe anteriormente.
La entrada del conector 46 se conecta a una fuente de agua potable sin tratar y un usuario enciende la fuente de agua potable sin tratar, agua potable sin tratar que comprende 1x106 virus por litro y 1x107 bacterias por litro fluye dentro de la entrada del conector 46 a través del cuerpo del conector 42, evitando la primera salida del conector 48 conectado a la manguera de conexión 24 y evitando el resto del dispositivo de filtración de agua 20, y luego a través de la segunda salida del conector 50. El usuario gira el mango del conector 44 noventa grados, desde una posición abierta a una posición cerrada, de modo tal que la válvula del conector dirige el flujo de agua potable sin tratar hacia y a través de la primera salida del conector 48 en vez de la segunda salida del conector 50. Luego el agua potable sin tratar se desplaza a través de la manguera de conexión 24, dentro de la primera entrada del cabezal de control 102, luego dentro del recipiente del filtro 28, llenando el recipiente del filtro 28, y entrando en el filtro de agua 26 por vía de la entrada del filtro 54. El agua potable sin tratar luego entra radialmente el material filtrante de agua 58, y fluye radialmente a través del material filtrante de agua 58, siendo tratada (bacterias reducidas en 6 logs y los virus reducidos en 4 logs), y luego entra radialmente la región de núcleo 70 del material filtrante de agua 58, y luego fluye axialmente a través de la región de núcleo 70, hacia y a través de salida del filtro 56. El agua potable tratada luego fluye desde la salida del filtro 56, a través de la primera salida del cabezal de control 106, luego a través de la manguera del cabezal de control 94, luego a través de la segunda entrada del cabezal de control 104, luego a través de la segunda salida del cabezal de control 108, dentro de caja de almacenamiento 30. El agua potable tratada luego llena el volumen interior 35 de la caja de almacenamiento 30, encontrándose con el dispensador 36 que está en una posición cerrada, de modo tal que el flujo de agua no puede pasar a través del mismo. El agua potable tratada continúa llenando la caja de almacenamiento 30 de modo tal que comienza a rodear la carcasa del cabezal de control 90 hasta que el flotador 98 se levanta, levantando de este modo el tapón 100 a una posición que cierra fluídicamente la segunda salida del cabezal de control 108, deteniendo de este modo el flujo de agua potable tratada dentro de la caja de almacenamiento 30 hasta que se acumula presión suficiente para detener el flujo de agua potable sin tratar dentro del dispositivo de filtración de agua 20. El agua potable tratada se dispensa a través del dispensador 36 moviendo el mango del dispensador 12 a una posición abierta, de modo tal que el agua potable tratada fluye dentro de la entrada del dispensador 1 6, a través del cuerpo del dispensador 110, y a través de la salida del dispensador 118. El agua potable tratada dispensada puede ser capturada en un envase. V. Unidades modulares Como se muestra en la Figura 9, el dispositivo de filtración de agua 20 puede utilizarse como una unidad modular que puede comprender el conector 22, el cabezal de control 34, el filtro de agua 26, y/o el recipiente del filtro 28. La misma unidad modular puede conectarse en forma tal que se puede liberar (p.ej., fijada por presión, fijada por enroscado, sujetada con pernos, atornillada, sujetada, fijada por sujetadores a presión, sujetada con pestillos, etc.) o permanentemente (p.ej., moldeado, unido adhesivamente, soldado, soldado por el proceso hot píate, etc.) a cajas de almacenamiento diferentes (p.ej., 30). De este modo, un fabricante puede producir la misma unidad modular para incorporarla dentro de una línea de cajas de almacenamiento diferentes (p.ej., la misma unidad modular puede colocarse en cajas de almacenamiento que tienen diferentes volúmenes interiores, colores, formas, características, etc.). Además, un consumidor puede utilizar indistintamente la misma unidad modular a diferentes cajas de almacenamiento, cajas de almacenamiento de la nevera, etc.). La presente invención puede incluir además información que comunique al consumidor, por palabras y/o gráficos, que el uso de la invención proveerá beneficios asociados con el dispositivo de filtración de agua 20, así como también proveerá dichos beneficios a un caudal mínimo para un número predeterminado de galones. Esta información puede incluir una afirmación de la superioridad sobre otros dispositivos y productos de filtración de agua. Por consiguiente, el uso de envases asociados con información que comunicará al consumidor, por medio de palabras o por medio de gráficos, que el uso de la invención proveerá los beneficios particulares y relacionados como se menciona anteriormente. La información puede incluir, p.ej., propaganda en todos los materiales usuales, así como también declaraciones e iconos en el envase, o en el mismo dispositivo de filtración de agua 20, para informar al consumidor. Todos los documentos citados anteriormente se incorporan en la presente como referencia; la cita de cualquier documento no debe interpretarse como una admisión de que es industria anterior con relación a la invención. Mientras realizaciones particulares de la invención han sido ilustradas y descritas, sería obvio para los experimentados en la industria que varios otros cambios y modificaciones se pueden realizar sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Se ha pretendido, por consiguiente, abarcar en las reivindicaciones anexas todos los cambios y modificaciones dentro del alcance de la invención.

Claims (13)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de filtración de agua para tratar agua potable sin tratar; el dispositivo de filtración de agua comprende: (a) un conector para proveer comunicación fluida entre dicho dispositivo de filtración de agua y una fuente de agua potable sin tratar; (b) un filtro de agua de baja presión en comunicación fluida con dicho conector; dicho filtro de agua de baja presión para tratar agua potable sin tratar; dicho filtro de agua comprende un material filtrante de agua; dicho filtro de agua comprende un F-BLR mayor de 2 logs, de preferencia mayor de 3 log, y aún con más preferencia mayor de 4 logs; (c) una caja de almacenamiento en comunicación fluida con dicho filtro de agua de baja presión, dicha caja de almacenamiento para almacenar agua potable tratada por dicho filtro de agua; (d) una válvula de cierre automático en comunicación fluida con dicha caja de almacenamiento; dicha válvula de cierre automático para detener el flujo de agua potable tratada dentro de dicha caja de almacenamiento; y (e) un dispensador en comunicación fluida con dicha caja de almacenamiento, dicho dispensador para dispensar agua potable tratada desde dicha caja de almacenamiento; el filtro está caracterizado porque el agua potable tratada entra en dicha caja de almacenamiento a la velocidad de por lo menos 5 mL/minuto aproximadamente pero no mayor de 2000 mL/minuto aproximadamente hasta activar dicha válvula de cierre automático, de modo tal que se detiene el flujo de agua potable tratada dentro de dicha caja de almacenamiento, y en donde dicho dispositivo de filtración de agua es un dispositivo de filtración de agua no eléctrico.
2. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el material filtrante de agua comprende partículas de filtración mesoporosas de carbón activado, preferiblemente básicas, y con mayor preferencia partículas de carbón activado de oxígeno reducido.
3. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el filtro de agua comprende un F-VLR mayor que 1 log, preferiblemente mayor que 2 log, y con mayor preferencia 3 log.
4. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la válvula de cierre automático comprende un flotador.
5. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho dispositivo de filtración de agua comprende además un regulador de flujo, en donde el regulador de flujo regula el flujo del agua potable sin tratar de tal manera que el tiempo promedio de contacto del fluido es mayor que 2 segundos hasta 827 kPa (120 psi).
6. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el dispositivo de filtración de agua comprende además un recipiente del filtro que se sujeta por enroscado para contener el filtro de agua, en donde el recipiente del filtro se puede abrir con de 0.5 Nm (5 pulgadas-libra) a 11 m (100 pulgadas-libra) de torsión.
7. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el dispositivo de filtración de agua comprende además un recipiente del filtro para contener el filtro de agua, en donde por lo menos una porción del recipiente del filtro está orientado en una porción anterior o lateral del dispositivo de filtración de agua.
8. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el dispositivo de filtración de agua comprende además un recipiente del filtro para contener el filtro de agua, en donde la altura del recipiente del filtro es menor que 75 % de la altura del dispositivo de filtración de agua.
9. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la caja de almacenamiento se puede retirar por separado del dispositivo de filtración de agua.
10. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la caja de almacenamiento comprende una ventana para observar el volumen de agua potable tratada contenida dentro de la caja de almacenamiento.
11. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el dispositivo de filtración de agua comprende además un medio para indicar la vida útil del filtro de agua.
12. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el filtro de agua además comprende un prefiltro, en donde el prefiltro se selecciona del grupo que comprende material filtrante de polipropileno en estado fundido, polímero no tejido, microfibra de vidrio, y celulosa no tejida.
13. El dispositivo de filtración de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la caja de almacenamiento tiene un volumen interno de 500 ml_ a 2000 mL.
MXPA06001967 2003-08-19 2004-08-19 Dispositivo de filtracion de agua. MX263082B (es)

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