MXPA06005384A - Sistema y metodo para tratamiento de agua - Google Patents

Abstract

Se provee un aparato y método para producir agua purificada. Se puede configurar un sistema electroquímico para pasar agua de producto a través de los compartimientos agotadores asícomo de un compartimiento de cátodo. Un aparato electroquímico también puede estar configurado para pasar material concentrado a través de ambos compartimientos concentradores y un compartimiento deánodo.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA TRATAMIENTO DE AGUA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención está dirigida a un método y aparato para purificar o tratar agua y, de manera más específica, para reducir o eliminar los sólidos totales disueltos en agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El agua que contiene especies de dureza tales como calcio y magnesio puede ser indeseable para algunos usos en aplicaciones industriales, comerciales, y domésticas. Los lineamientos típicos para una clasificación de la dureza de agua son: 0 a 60 miligramos por litro (mg/l) como carbonato de calcio se clasifica co o blanda; 61 a 120 mg/l como moderadamente dura; 121 a 180 mg/l como dura; y más de 180 mg/l como muy dura. El agua dura se puede ablandar o purificar removiendo o reduciendo las especies iónicas de dureza. Los ejemplos de sistemas que eliminan dichas especies incluyen aquellas que utilizan lechos de intercambio iónico. En dichos sistemas, los iones de dureza se unen iónicamente a especies iónicas con carga opuesta que están mezcladas en la superficie de la resina de intercambio iónico. Con el tiempo, la resina de intercambio iónico se satura con especies iónicas de dureza unidas iónicamente y se debe regenerar. La regeneración típicamente implica reemplazar las especies de dureza unidas con especies iónicas más solubles, tales como cloruro de sodio. Las especies de dureza unidas en la resina de intercambio iónico son reemplazadas por los iones de sodio y las resinas de intercambio iónico quedan listas de nuevo para un paso de ablandamiento de agua subsiguiente. Dichos sistemas han sido descritos. Por ejemplo, Dosch, en la patente E.U.A. No. 3,148,687 describe una lavadora que incluye un arreglo para ablandamiento de agua que utiliza resinas de intercambio iónico. De igual manera, Gadini et al . , en la publicación de solicitud internacional No. WO 00/64325, describe un electrodoméstico que utiliza agua con un dispositivo mejorado para reducir la dureza del agua. Gadini et al . , describe un electrodoméstico que tiene un sistema de control, un sistema de suministro de agua proveniente de una fuente externa y un sistema de ablandamiento con una celda electroquímica. La electro-desionización (EDI) es un procedimiento que se puede utilizar para ablandar el agua. EDI es un procedimiento que remueve las especies ionizables de los líquidos utilizando medios eléctricamente activos y un potencial eléctrico para influenciar el transporte de iones. Los medios eléctricamente activos pueden funcionar para recolectar y descargar de manera alternada las especies ionizables, o para facilitar el transporte de iones en forma continua mediante mecanismos de sustitución iónicos o electrónicos. Los dispositivos de EDI pueden incluir medios que tengan carga permanente o temporal y que se pueden hacer funcionar para ocasionar reacciones electroquímicas diseñadas para lograr o incrementar el desempeño. Estos dispositivos también incluyen membranas eléctricamente activas tales como membranas de intercambio iónico, o bipolares semi-permeables . La electro-desionización continua (CEDÍ) es un procedimiento en el cual el parámetro de dimensionamiento primario es el transporte a través de los medios, no la capacidad iónica de los medios. Un dispositivo de CEDÍ típico incluye membranas de intercambio aniónico y catiónico, semi-permeables, electro-activas, alternantes. Los espacios entre las membranas están configurados para crear compartimientos de flujo de líquido con entradas y salidas. Un campo eléctrico de CD transversal es impuesto por una fuente de alimentación externa utilizando electrodos en los límites de las membranas y compartimientos. Con frecuencia se proveen compartimientos de electrolito de modo tal que el producto de reacción de los electrodos se pueda separar de los otros compartimientos de flujo. Después de la imposición del campo eléctrico, los iones en el líquido son atraídos hacia sus contra-electrodos respectivos . Los compartimientos adyacentes, unidos por la membrana permeable a anión electro-activa que mira hacia el ánodo y la membrana catiónica electro-activa que mira hacia el cátodo, típicamente se agotan desde el punto de vista iónico y los compartimientos, unidos por la membrana permeable catiónica electro-activa que mira hacia el ánodo y la. membrana aniónica electro-activa que mira hacia el cátodo, típicamente se torna iónicamente concentrada. El volumen dentro de los compartimientos agotadores de iones y, en algunas modalidades dentro de los compartimientos concentradores de iones, también incluye los medios eléctricamente activos. En los dispositivos de CEDÍ, los medios pueden incluir resinas de intercambio aniónico y catiónico mezcladas íntimamente. Los medios de intercambio iónico típicamente incrementan el transporte de iones dentro de los compartimientos y pueden participar como un substrato para reacciones electroquímicas controladas. Los dispositivos de electro-desionización han sido descritos, por ejemplo, por Giuffrida et al . , en las patentes E.U.A Nos. 4,632,745, 4,925,541, y 5,211,823, por Ganzi en las patentes E.U.A Nos. 5,259,936 y 5,316,637, por Oren et al . en la patente E.U.A No. 5,154,809 y por Kedem en la patente E.U.A. No. 5,240,579.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la invención provee un aparato para purificación de agua que comprende un compartimiento de cátodo, un compartimiento de ánodo, por lo menos un compartimiento agotador de iones, estando una porción de dicho por lo menos un compartimiento agotador de iones colocada entre el compartimiento de cátodo y el compartimiento de ánodo, en el cual el compartimiento de cátodo está conectado en comunicación de fluido al compartimiento agotador de iones. En otro aspecto, la invención provee un método para purificar un fluido que comprende hacer pasar una porción de un primer fluido a través de un compartimiento agotador de iones de un dispositivo electroquímico para producir un segundo fluido y hacer pasar por lo menos una porción del segundo fluido a través de un compartimiento de cátodo del dispositivo electroquímico. En otro aspecto, la invención provee un método para purificar agua que comprende hacer pasar una primera porción de una primera corriente de agua a través de un compartimiento de cátodo de un aparato para purificación de agua para producir una segunda corriente de agua y hacer pasar por lo menos una porción de la segunda corriente de agua a través de un compartimiento agotador de iones del aparato para purificación de agua. En otro aspecto, la invención provee un método que comprende hacer pasar una primera porción de un primer fluido a través de un compartimiento concentrador de iones de un dispositivo electroquímico para producir un segundo fluido, hacer pasar una segunda porción del primer fluido a través de un compartimiento agotador del dispositivo electroquímico para producir un tercer fluido, reducir el pH del segundo fluido y reducir el carácter corrosivo del tercer fluido . En otro aspecto, la invención provee un método que comprende proveer un sistema de electro-desionización a una casa, el sistema de electro-desionización se puede configurar para que provea de manera continua agua blanda para consumo doméstico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación se describen modalidades preferidas, no limitativas de la presente invención a manera de ejemplo y con referencia a las figuras anexas, en las cuales: La figura 1 es una ilustración en esquema de un dispositivo o módulo electroquímico de conformidad con una o más modalidades de la presente invención. La figura 2 es un diagrama en esquema de un módulo de electro-desionización de conformidad con una o más modalidades de la presente invención. La figura 3 es una ilustración en esquema de un sistema de conformidad con una o más modalidades de la presente invención. La figura 4 es una gráfica que ilustra los resultados de calidad de agua con respecto al tiempo proveniente de un sistema que utiliza un dispositivo electroquímico de conformidad con una o más modalidades de la presente invención. La figura 5 es una gráfica que ilustra los resultados de calidad de agua con respecto al tiempo proveniente de otro sistema que utiliza un dispositivo electroquímico de conformidad con una o más modalidades de la presente invención; y La figura 6 es una gráfica que ilustra los resultados de calidad de agua con respecto al tiempo proveniente de un sistema que utiliza un dispositivo electroquímico de conformidad con una o más modalidades de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención provee un método y aparato para purificación o tratamiento de agua que se puede utilizar en o cerca de un punto de uso, por ejemplo, una residencia, para producir agua de calidad para consumo y uso doméstico. La invención puede proveer agua de la llave tratada, tal como agua blanda, utilizando un aparato de bajo costo que puede tener las cualidades, entre otras cosas, de presentar área ocupada pequeña con bajo consumo de energía, bajo mantenimiento, no adición de productos químicos y ningún incremento neto en sólidos disueltos. Aunque los ejemplos descritos en la presente invención utilizan dispositivos de electro-desionización, también pueden ser igualmente aplicables otros aparatos y técnicas para purificación o tratamiento de agua, tales como desionización capacitiva y electro-diálisis. Es decir, en los casos en los que se haga referencia a un dispositivo de electro-desionización, los sistemas y técnicas de la presente invención se pueden utilizar con otros aparatos de purificación de agua, tal como un aparato de electro-diálisis y/o un aparato de desionización, con la condición que el uso de dichos aparatos no sea inconsistente con los principios de la presente invención. En una modalidad, la invención incluye un dispositivo de electro-desionización continua para proveer agua purificada o tratada para uso doméstico. El dispositivo de CEDÍ puede incluir un módulo de electro-desionización que tenga uno o más compartimientos agotadores de iones, uno o más compartimientos concentradores de iones, un compartimiento de cátodo y un compartimiento de ánodo. El agua no tratada se puede alimentar al dispositivo de CEDÍ y se puede dividir en dos o más flujos distintos. El primer flujo puede abastecer tanto a los compartimientos agotadores de iones como al compartimiento de cátodo mientras que el segundo flujo puede abastecer los compartimientos concentradores de iones y al compartimiento de ánodo. En otra modalidad, un flujo puede alimentar el compartimiento agotador de iones y ambos compartimientos de electrodo ya sea en serie o en paralelo. El funcionamiento eficiente de los dispositivos de electro-desionización con frecuencia puede ser obstaculizado por depósitos y acumulación de incrustación en uno o más de los compartimientos o en porciones externas del aparato tales como bombas, edificios y válvulas. La deposición de incrustación, la cual puede estar constituida principalmente por sales de calcio, se presenta cuando el índice de saturación de Langelier (LSI por sus siglas en inglés) es mayor de 0. Típicamente, varios factores contribuyen al LSI, incluyendo, pero sin limitarse a, pH, sólidos disueltos totales (SDT) , temperatura, dureza, alcalinidad y concentración de dióxido de carbono. El LSI podría no indicar qué tanta incrustación se puede presentar, pero puede proveer información respecto a si el agua puede o no depositar incrustación (LSI > 0) , disolver depósitos de calcio (LSI < 0) o estar en equilibrio (LSI = 0) con cualesquiera depósitos de calcio. En términos generales, el LSI es igual al cambio de pH que pueda ser requerido con el fin de llevar un agua hasta condiciones de equilibrio. Por ejemplo, se puede llevar al equilibrio un agua que presente un LSI de 1.0 reduciendo el pH de agua en 1.0 unidades de pH. Una fórmula y carta que pueden ser apropiadas para calcular el LSI del agua se puede encontrar en el método D-3739 del ASTM. En los dispositivos de CEDÍ, la formación de incrustación con frecuencia es un problema en los compartimientos concentradores de iones en los cuales se incrementa la concentración de calcio y otras especies disueltas. Se puede evitar, o eliminar cierta cantidad de incrustación, mediante el uso de sistemas y técnicas de polaridad invertida que alternan la función del ánodo con el cátodo y que además pueden alternar la función de los compartimientos agotadores de iones y concentradores de iones. De esta manera, el agua con LSI elevado no sería expuesta al mismo compartimiento durante un intervalo de tiempo prolongado con lo cual se puede acumular la incrustación. Dichos sistemas y técnicas han sido descritas, por ejemplo, por Giuffrida et al . en la patente E.U.A. No. 4,956,071. Además de los compartimientos concentradores de iones, la formación de incrustación también se puede desarrollar en el compartimiento de cátodo, debido a varios factores, uno de los cuales puede ser un incremento en el pH debido a una producción neta de iones hidróxido. De esta manera, un agua de suministro que tenga un LSI bajo, incluso un LSI negativo, podría comenzar a depositar incrustación debido a un incremento en el pH. Dicho incremento de pH puede abarcar hasta 1, 2, 3 o más unidades de pH en algunos sistemas de CEDÍ. Para un compartimiento de cátodo dado, el incremento en pH en el electrolito que pasa a través del compartimiento del cátodo es una función de muchos factores, incluyendo pero sin limitarse a, el flujo de electrolito a través del compartimiento del cátodo así como la corriente que pasa a través del compartimiento. Por lo tanto, se puede reducir al mínimo cualquier incremento de pH, por ejemplo, incrementando la velocidad del flujo del fluido o reduciendo la velocidad del flujo de corriente a través del compartimiento del cátodo. Sin embargo, el flujo de fluido incrementado típicamente da como resultado un uso incrementado de agua, y por lo tanto reduce el rendimiento del agua tratada que se obtiene a partir del sistema. De conformidad con una o más modalidades de la presente invención, se provee un método que reduce cualquier incremento en el pH al tiempo que también reduce la utilización de agua. El agua se puede hacer pasar a través del compartimiento del cátodo, así como a través de uno o más compartimientos agotadores de iones, y el agua que normalmente podría ser dedicada al compartimiento del cátodo únicamente puede funcionar tanto como agua de producto y como electrolito para el compartimiento del cátodo. El agua se puede alimentar primero a uno o más, o todos los compartimientos agotadores de iones y después al compartimiento del cátodo, antes de su uso como agua de producto. De manera alternativa, el agua de suministro se puede hacer pasar primero a través del compartimiento del cátodo, después a través de uno o más compartimientos agotadores de iones y después a un punto de uso. De esta manera, toda, o una porción del agua que pasa a través del compartimiento de cátodo se puede utilizar como agua de producto, lo que da como resultado ahorros en agua. Dicho arreglo, en el que el compartimiento de cátodo puede estar conectado en comunicación de fluido a uno o más compartimientos agotadores de iones, también puede proveer conexión a tierra efectiva del sistema de agua a través del cátodo, dando como resultado, de esta manera, niveles más altos de seguridad y capacidad de servicio, lo cual puede ser preferido en instalaciones particulares tales como, por ejemplo, sistemas de agua domésticos. El agua se puede suministrar al compartimiento de cátodo a una velocidad que dé como resultado un incremento en el pH menor de 2 unidades de pH aproximadamente desde el momento de entrada hasta el momento de salir del compartimiento del cátodo. En otras modalidades, el incremento en el pH se puede limitar a 1, 0.5, 0.2, 0.1 o menos unidades de pH aproximadamente. Se puede emplear cualquier técnica para reducir el incremento en el pH. Una manera de controlar el incremento de pH en el electrolito para el cátodo (catolito) es incrementando el flujo de fluido a través del compartimiento del cátodo. En la comparación del flujo de agua a través de un compartimiento del cátodo con respecto al flujo a través de uno de los compartimientos agotadores en el módulo, una relación de flujo de aproximadamente 1:2, 1:5, 1:10, 1:50 aproximadamente o mayor puede proveer agua que presente un LSI preferible. Por ejemplo, si el flujo a través de un compartimiento agotador de iones es de aproximadamente 40 litros por hora, el flujo a través del compartimiento del cátodo puede ser de 400 litros por hora aproximadamente, lo que provee una relación de aproximadamente 1:10 entre el flujo a través de un compartimiento agotador de iones y el flujo a través del compartimiento de cátodo. Si el agua que pasa a través de todos los compartimientos agotadores de iones en un módulo se dirige también a través del compartimiento del cátodo, la relación de flujo entre el compartimiento de cátodo y un compartimiento agotador de iones individual (considerando flujo igual a través de cada compartimiento) será igual al número de compartimientos agotadores de iones en el módulo. Por ejemplo, en un módulo que contiene 25 compartimientos agotadores de iones, si toda el agua que pasa a través de los compartimientos agotadores de iones también pasa a través del compartimiento de cátodo, la relación de flujo de agua que pasa a través de cualquiera de los compartimientos agotadores de iones con relación al compartimiento de cátodo será de 1:25 aproximadamente, si el flujo a través de cada uno de los compartimientos agotadores de iones es el mismo . El utilizar el agua de producto como electrolito para el cátodo puede parecer contra-intuitivo por varias razones, incluyendo, por ejemplo, la resistividad más alta del agua de producto en un compartimiento de cátodo que típicamente se desempeña de manera más adecuada con agua de baja resistividad. Sin embargo, el agua de producto puede ser de resistividad lo suficientemente baja, por ejemplo, menor de 1 mega-Ohmio aproximadamente, de manera tal que la conductividad a través del compartimiento del cátodo no se altere hasta un grado en el cual el desempeño del módulo se degrade de manera significativa. Asimismo, la adición de gas hidrógeno disuelto en el agua de producto a medida que ésta pasa a través del compartimiento del cátodo puede proveer un agua con corrosividad más baja sin un incremento concurrente en el LSI. Esta agua también puede brindar beneficios a la salud como resultado de, por ejemplo, actividad antioxidante. El agua que se produce utilizando esto también puede ser menos corrosiva hacia los componentes de cobre o que contengan cobre que cualquiera del agua de la llave sin tratamiento o un agua que se ablande utilizando medios convencionales. La velocidad de flujo a través del compartimiento de cátodo se puede fijar o ajustar para que sea adecuada para reducir al mínimo la formación de incrustación. De preferencia, la velocidad de flujo a través del compartimiento de cátodo es mayor de 5 litros por minuto aproximadamente de agua por amperio de corriente que pasa a través del módulo. De manera más preferida, la velocidad de flujo a través del compartimiento de cátodo es mayor o igual a 12 litros por minuto aproximadamente de agua por amperio aplicado a través del módulo. Debido a que el aumento en pH que típicamente se presenta en el compartimiento del cátodo puede ser una función de, entre otros factores, la corriente que pasa a través del compartimiento, el incremento en el pH también se puede mitigar incrementando la velocidad de flujo a través del compartimiento en respuesta a un incremento en la corriente. Los módulos de CEDÍ convencionales con frecuencia padecen de formación de incrustación en los compartimientos concentradores de iones. Esto se puede deber a un incremento en el LSI que puede ser el resultado de un incremento en la concentración de calcio en el agua en los mismos . En otra modalidad, se puede reducir la formación de incrustación en los compartimientos concentradores de iones reduciendo el LSI del agua que pasa a través de los compartimientos concentradores. Un método para lograr esta reducción es utilizar por lo menos una porción del concentrado del flujo como electrolito para el ánodo (anolito) . De esta manera, el incremento en LSI que resulta de una concentración más alta de calcio y otros constituyentes iónicos disueltos se puede contrarrestar reduciendo el componente de pH del LSI. Esto se puede efectuar haciendo pasar el concentrado a través del compartimiento del ánodo. Por ejemplo, el agua se puede hacer pasar primero a través de uno o más de los compartimientos concentradores en un módulo de CEDÍ y después se puede dirigir a través del compartimiento del ánodo, como electrolito para el ánodo. El agua se puede descargar después a los desechos o se puede reciclar a través del sistema para acumular una concentración mayor de especies disueltas y de esta manera reducir o conservar la cantidad de agua que se debe descargar. Por lo tanto, se puede emplear un "bucle" que incluya por los menos un compartimiento concentrador y por lo menos un compartimiento de ánodo. Se puede sangrar o descargar una porción del agua en forma constante o intermitente desde dicho bucle de compartimiento concentrador/compartimiento de ánodo para evitar la acumulación de calcio u otros constituyentes iónicos hasta niveles que puedan dar como resultado la formación de incrustación. De manera alternativa, en lugar de que pase al desecho, esta agua fortificada en cuanto a iones se puede utilizar en aplicaciones que no requieran agua tratada, por ejemplo, irrigación, y otros usos convencionales de agua gris. El agua puede pasar ya sea a través del compartimiento de ánodo primero o pasar primero a -través de uno o más compartimientos concentradores de iones. Por ejemplo, si se desea un agua con pH mínimo, entonces se puede incrementar el tiempo de residencia del fluido en el compartimiento de ánodo, por ejemplo, comunicando mediante comunicación de fluido con algunos o con solo uno de los compartimientos concentradores de iones. De manera alternativa, si todos los compartimientos concentradores de iones están en comunicación con el compartimiento de ánodo, entonces cada uno de estos flujos de fluido deben contribuir con fluido, y el flujo a través del compartimiento del ánodo será más grande, lo que da como resultado un decremento más pequeño en el pH. El agua se puede hacer pasar primero a través del compartimiento del ánodo y después a través de uno o más compartimientos concentradores de iones o, de manera alternativa, el agua se puede hacer pasar primero a través de uno o más compartimientos concentradores de iones y después a través del compartimiento del ánodo. Para evitar la formación de incrustación en los compartimientos concentradores de iones, se podría preferir suministrar primero el flujo de fluido al compartimiento del ánodo y después hacia el compartimiento o compartimientos concentradores de iones. De esta manera, se puede reducir el pH del material de abastecimiento (al igual que el LSI) antes que se introduzca al compartimiento concentrador de iones. Cuando el agua que pasa a través del compartimiento de ánodo y de los compartimientos concentradores de iones es parte de un bucle de re-circulación, podría ser menos importante hacer pasar el agua primero a través del compartimiento del ánodo, debido a que el fluido en el bucle de re-circulación (una porción del cual típicamente ya ha pasado a través del compartimiento del ánodo) puede proveer, de manera consistente, agua con pH disminuido a uno o todos los compartimientos concentradores de iones, sin tomar en consideración el orden en el cual se introduce material de abastecimiento nuevo a los dos compartimientos. En otra modalidad de la presente invención, por lo menos uno de los compartimientos agotadores de • iones del módulo está en comunicación con el compartimiento del cátodo y por lo menos uno de los compartimientos concentradores de iones del módulo está en comunicación de fluido con el compartimiento del ánodo. Incluso en otra modalidad de la presente invención, la configuración de compartimiento de ánodo/concentrador puede ser similar o idéntica a la configuración de compartimiento de cátodo/agotador, de modo tal que cuando se conmuta la polaridad eléctrica aplicada del módulo, los dos flujos de fluido pueden también intercambiar funciones en forma correspondiente, poco después que se completa la inversión de la polaridad. Esto puede proveer un sistema de inversión de polaridad que reduce el número de válvulas requeridas en comparación con muchos sistemas de inversión de polaridad de CEDÍ. Por lo tanto, aunque se puede disminuir la necesidad respecto a la inversión de polaridad debido a la reducción en el LSI ocasionada por otros cambios en el diseño, si se desea la inversión de la polaridad, se puede conmutar la función de los bucles para que se adapten al cambio en la polaridad. Al construir cada uno de los dos bucles de tal manera que estos actúen en forma alternativa como un bucle concentrador/ánodo y un bucle agotador/cátodo, ' el bucle completo, y sus componentes asociados, no necesitan ser expuestos continuamente al fluido con LSI más alto. Es decir, cada bucle puede estar configurado y tener componentes que provean un grado de simetría funcional que permita que cada bucle desempeñe en forma alternada las funciones de concentrador y agotador. De conformidad con otra modalidad de la invención, se provee un sistema para tratamiento de agua, de preferencia un sistema basado en CEDÍ tal como el que se ilustra en la figura 3, a un punto de uso de modo tal que el agua tratada se pueda producir para consumo doméstico en una base continua sin regeneración. Se puede interrumpir un suministro de agua tratada cuando un dispositivo para tratamiento de agua convencional, tal como un ablandador recargable, requiera de regeneración. Sin embargo, la presente invención puede permitir un suministro no interrumpido de agua blanda. De manera adicional, el sistema puede ser instalado y atendido por técnicos entrenados en la instalación y mantenimiento de sistemas para tratamiento de agua tradicionales. La figura 1 ilustra una modalidad de la invención. El módulo 100 se muestra en sección transversal ilustrando un grupo de compartimientos agotadores de iones y concentradores de iones paralelos y alternantes así como los compartimientos de cátodo y ánodo asociados en los extremos opuestos del módulo. El agua proveniente de una fuente doméstica, por ejemplo, agua de pozo o agua municipal que pudo haber sido tratada o no haciéndola pasar a través de un filtro de partículas y/o carbón, se alimenta al sistema mediante uno o más conductos tales como el conducto 116. Desde el conducto 116, el agua se alimenta a través de los compartimientos agotadores de iones 140a, 140b, y 140c. El agua se abastece desde el conducto 118 a los compartimientos concentradores de iones 130a, 130b, y 130c. Tanto los compartimientos agotadores como los concentradores típicamente se llenan con un material electro-activo o material para intercambio iónico tal como una resina de intercambio iónico (la cual puede estar unida o no unida) o fibras, y cada uno de los compartimientos está unido por una membrana permeable a aniones y una membrana permeable a cationes, aunque en otras modalidades un compartimiento puede estar unido por dos membranas de un tipo similar. Después de pasar a través de los compartimientos agotadores de iones 140a, 140b, y 140c, una porción, por ejemplo, 30%, de los SDT, en el agua, y en particular, una porción de los iones de dureza tales como calcio y magnesio típicamente pasa desde los compartimientos agotadores de iones a través de las membranas permeables a iones adyacentes hacia un compartimiento concentrador de iones adyacente. El agua pasa después a través del fondo de cada uno de los compartimientos agotadores de iones al conducto 160 el que a su vez alimenta al compartimiento de cátodo 120 que contiene al cátodo 122. El compartimiento de cátodo 120 puede contener o no material para intercambio iónico, y a medida que el agua pasa a través del compartimiento mientras que la corriente pasa a través del módulo, el pH del agua típicamente se incrementa y el gas hidrógeno típicamente se disuelve en el agua en cantidades de partes por millón. Después de salir del compartimiento del cátodo a través del conducto 180, el agua se puede unir a un bucle de recirculación en comunicación con un tanque de almacenamiento, o puede alimentar directamente un punto de uso. El agua que entra al módulo a través del conducto 118 pasa a través de los compartimientos de concentración 130a, 130b, y 130c, que están unidos por una membrana semi-permeable a iones tal como una membrana permeable a aniones o una membrana permeable a cationes. Los compartimientos concentradores de iones se pueden llenar con medios electro-activos o con material para intercambio iónico tal como resinas o fibras de intercambio iónico. Después de pasar a través de los compartimientos concentradores de iones, el agua se fortifica con materiales iónicos que han sido recibidos desde los compartimientos agotadores de iones adyacentes. Esta agua, que ahora contiene un nivel mayor de SDT que cuando ésta entra a los compartimientos, sale de los compartimientos a través del conducto 150 y entra al compartimiento de ánodo 110, que contiene al ánodo 112, y el cual puede estar o no lleno con material para intercambio iónico. A medida que el agua pasa a través del compartimiento de ánodo 110, se puede reducir el pH del agua, reduciendo de esta manera el LSI del fluido concentrado. El agua sale después a través del conducto 170 en el cual todo, o una porción, del agua se puede sangrar hacia los desechos o descargar de manera intermitente a los desechos. El agua también puede entrar a un bucle que se recicla para abastecer los compartimientos concentradores 130a, 130b, y 130c de manera continua. De esta manera, se puede conservar agua mientras se sangra suficiente concentrado elevado de modo tal que el calcio, magnesio y otras especies iónicas no se acumulen hasta un nivel tal que se reduzca la eficiencia, tal como mediante formación de incrustación o la obstrucción de secciones del módulo o sus componentes asociados de tubería, filtros y válvulas. De esta manera, se pueden eliminar del agua el calcio y otras especies que contribuyen a la dureza al tiempo que se reduce al mínimo la cantidad de concentrado que se debe retirar del sistema. Por ejemplo, se puede descargar hacia los desechos menos del 15, 10 o incluso 5% aproximadamente del volumen de agua tratada. Asimismo, el concentrado removido del sistema puede ser útil en aplicaciones de agua no blanda, tal como para irrigación u otros usos que no puedan ser afectados de manera adversa por los niveles de dureza. La adición de niveles altos de calcio para elevar o amortiguar el pH puede ser benéfico para algunas aplicaciones que sean sensibles al pH, tales como el mantenimiento de pasto. Una modalidad alternativa se ilustra en la figura 2, que muestra al módulo 200 en sección transversal. El agua entra al módulo desde un suministro de agua no tratada, tratada o filtrada que puede ser parte de un bucle de almacenamiento, incluyendo un tanque de almacenamiento, ya sea a través del conducto 218 que alimenta el compartimiento del cátodo o el conducto 216 que alimenta al compartimiento de ánodo 210. El compartimiento de cátodo 220 incluye la placa de cátodo 222 mientras que el compartimiento de ánodo 210 incluye la placa de ánodo 212.

Los espaciadores y electrodos en el sistema se pueden mantener juntos mediante conectores que pasan a través de los bloques de extremo 214 y 224. El agua que pasa a través del compartimiento de ánodo 210 sale del compartimiento a través del conducto 260 a un pH que es menor que cuando ésta entra al compartimiento. El pH de esta agua se puede controlar mediante varios factores incluyendo la velocidad de flujo del agua a través del compartimiento así como mediante la magnitud de la corriente eléctrica que pasa a través del módulo. Por ejemplo, mientras más grande sea la corriente y más baja sea la velocidad de flujo, mayor será la reducción en pH. Desde el conducto 260, el agua pasa a través de los compartimientos concentradores 230a, 230b, y 230c. Estos compartimientos pueden contener material para intercambio iónico tal como resina o fibras de intercambio iónico y pueden estar unidos por membranas semi-permeables 290 que pueden ser permeables a aniones, cationes o ambos. A medida que el agua pasa a través de los compartimientos 230a, 230b, 230c, ésta típicamente se incrementa en cuanto a concentración iónica debido a una transferencia de materiales iónicos provenientes de los compartimientos agotadores de iones adyacentes 240a, 240b, y 240c. Después de salir de los compartimientos concentradores de iones, el agua se dirige hacia el conducto 270 y una porción, o toda el agua se puede dirigir hacia el desecho ya sea de manera constante o intermitente. El conducto 270 también .puede ser parte de un bucle de reciclado que sirve para suministrar el agua de regreso al conducto 216 y al compartimiento de ánodo 210 de modo tal que el agua se pueda concentrar adicionalmente antes que ésta se descargue al desecho. Cualquier volumen de agua que se pierda hacia los desechos se puede reponer mediante la adición de agua de suministro desde la entrada 216. El agua que entra a través del conducto 218 se puede dirigir hacia el compartimiento de cátodo 220 que contiene al cátodo 222. El agua pasa desde la parte superior del compartimiento de cátodo hacia el fondo del compartimiento de cátodo y sale del compartimiento a un pH que es más alto que cuando entra. Esta también puede salir con una concentración más alta de hidrógeno disuelto que cuando ésta entra al compartimiento del cátodo. Después de salir del compartimiento del cátodo y de entrar al conducto 250, el agua se puede dirigir hacia los compartimientos agotadores de iones 240a, 240b, y 240c. Estos compartimientos pueden contener material para intercambio de iones, por ejemplo, resinas o fibras de intercambio iónico. El material para intercambio iónico contenido en los compartimientos agotadores de iones pueden ser material para intercambio aniónico, material para intercambio catiónico, material para intercambio iónico mixto o capas alternadas de material para intercambio aniónico, material para intercambio catiónico y/o material para intercambio iónico mixto. De preferencia, los compartimientos agotadores de iones contienen resina de intercambio iónico mixta al igual que los compartimientos concentradores adyacentes, lo que permite que los compartimientos cambien de función después de invertir la polarización. Después de pasar a través de los compartimientos agotadores de iones, el agua sale en un estado más purificado que cuando ésta entra, por ejemplo, conteniendo 20, 40, 60 u 80% de la concentración original de ion ( y de manera particular, de la concentración de iones de dureza) . El agua se puede dirigir después al conducto 280 en donde ésta se puede enviar a un punto de uso, o hacia un sistema de bucle y almacenamiento en donde ésta se puede mezclar con agua adicional de la fuente y reciclar a través del módulo una o más veces. De esta manera, eliminando porcentajes relativamente pequeños de las especies iónicas contenidas en el agua, por ejemplo, 10, 20, o 40%, el agua puede estar significativamente más pura después de pasar varias veces a través del sistema con la misma eficiencia de remoción. Por ejemplo, dependiendo de la velocidad a la cual se diluye el agua tratada con el agua de la fuente (la cual depende de la velocidad de uso) , un módulo que reduzca la concentración de las especies de iones de dureza en el agua en alrededor de 40% cada vez que pasa puede dar como resultado un agua purificada que contenga únicamente 20% de la dureza de la fuente de agua por sí misma. De esta manera, se puede proveer agua tratada mediante un módulo relativamente pequeño que funcione en condiciones de flujo bajo y corriente baja. Por ejemplo, en una base de concentración, un agua de suministro que tenga una concentración de dureza de hasta 1800 ppm aproximadamente, o mayor, se puede reducir hasta 600 ppm aproximadamente, o menos, implementando un sistema de bucle parea reciclado. El módulo también se puede hacer funcionar en modo de polaridad invertida. Poco después que se invierte la polaridad de los dos electrodos, el bucle, incluyendo los compartimientos de ánodo y concentradores, pueden conmutar funciones con el bucle que incluye al compartimiento de cátodo y de dilución. De esta manera, el compartimiento 220 se convierte en el compartimiento del ánodo y el compartimiento 210 se convierte en el compartimiento del cátodo. De igual manera, los compartimientos 240a, 240b, y 240c se pueden convertir en los compartimientos concentradores de iones y los compartimientos 230a, 230b, y 230c se pueden convertir en los compartimientos de dilución agotadores de iones. Mediante asociación de un compartimiento de electrodo a una serie de compartimientos para intercambio iónico, se puede reducir el número de válvulas requeridas que serán activadas después de la inversión de la polaridad. Por ejemplo, en el módulo ilustrado a manera de ejemplo en la figura 2, se pueden cambiar las funciones del conducto 270 y del conducto 280 simplemente conmutando las dos válvulas. Esto es contrario a los sistemas que pueden contener un mayor número de componentes regulados con válvula de manera independiente. Por ejemplo, si al compartimiento de ánodo, compartimiento de cátodo, compartimientos agotadores de iones y compartimientos concentradores de iones se les instala la plomería por separado, entonces se pueden requerir válvulas adicionales para cambiar en forma correspondiente la función de cada uno de estos compartimientos después de invertir la polaridad de los electrodos. La instalación de válvulas adicionales puede llevar a costos y requerimientos de mantenimiento incrementados . La figura 3 ilustra un sistema de la invención que se puede utilizar como un componente en un dispositivo de electro-desionización similar a aquel mostrado en las figura 1 o 2. Durante el funcionamiento, el agua puede entrar al sistema en un punto de entrada 14 a partir de, por ejemplo, un pozo, o una fuente de agua municipal. El agua que se suministra desde el punto de entrada 14 se puede dividir en dos o más flujos y uno de los flujos puede abastecer el recipiente de almacenamiento 12 después de pasar a través del conducto 94 y velocidad de flujo 20a indicada. Otra porción del agua recibida desde el punto de entrada 14 típicamente se abastece al conducto 66 que puede formar parte de un bucle de dispositivo para ablandamiento de agua, el cual puede utilizar un dispositivo electroquímico tal como un aparato de desionización, un aparato de electro-desionización, y/o un aparato de electro-diálisis. En un primer modo de polaridad, el agua proveniente del conducto 66 típicamente pasa a través del conducto 68 a la válvula 32c en donde ésta puede ser dirigida hacia el conducto 70 y la bomba 30A la cual, a su vez, dirige el agua hacia el conducto 72 y la unidad de pre-tratamiento 28a la cual puede ser, por ejemplo, un filtro de material en partículas o un filtro de carbón. Después de dejar la unidad de pre-tratamiento 28a, el agua puede pasar a través del conducto 60 y ser abastecida dentro de un bucle que comprende tanto al compartimiento de ánodo como a los compartimientos concentradores de iones, de por ejemplo, el dispositivo de electro-desionización 100. Después de pasar a través tanto del compartimiento del ánodo como de los compartimientos concentradores de iones, el agua típicamente sale a través del conducto 63 y se puede alimentar a la válvula 32e en donde ésta se puede dirigir a los conductos 65 y 67. El conducto 67 conduce a la válvula 32g la cual puede permitir una descarga de concentrado para desecho en el drenaje 26. El agua se puede hacer pasar desde el drenaje 26 ya sea en forma intermitente o en una base continua y ésta agua se puede poner para uso adicional, por ejemplo, como agua gris para irrigación. Una porción del agua que pasa través del conducto 67 también se puede dirigir al conducto 66 para completar el bucle reponiendo cualquier volumen de agua que se pierda a través del drenaje 26 a partir del agua adicional suministrada por el punto de entrada 14. En forma concurrente, el agua típicamente pasa desde el recipiente de almacenamiento 12 a través de la salida 64 más allá del indicador de presión 20b y hacia el conducto 96 así como hacia el conducto 98. El agua que pasa a través del conducto 98 típicamente pasa por el indicador de presión 20d, a través de la válvula de solenoide 32a, la válvula manual 32b y hasta un punto de uso. El agua se puede suministrar al punto de uso según se requiera. El agua que pasa a través del conducto 96 puede proceder hasta el conducto 54 y, en la válvula 32d, se puede dirigir al conducto 88, bomba 30b, conducto 90, y unidad de pre-tratamiento 28b la cual puede ser, por ejemplo, un filtro de carbón o un filtro de material en partículas. Después de pasar a través de la unidad de pre-tratamiento 28b, el agua típicamente pasa a través del conducto 80 y entra a un bucle en el dispositivo 100 que puede incluir tanto compartimientos agotadores de iones así como uno o más compartimientos de cátodo. El agua puede pasar a través de estos dos tipos de compartimientos en cualquier orden y después puede ser recibida en el conducto 82 la cual es dirigida por la válvula 32f hacia el conducto 92 que alimenta el detector de condición 20c, por ejemplo, un detector de conductividad, y después al conducto 94 que conduce al recipiente de almacenamiento 12, definiendo y completando de esta manera un bucle de ablandamiento. Cualquier agua extraída desde el punto de uso 18 se puede reponer mediante el agua de suministro proveniente del punto de entrada 14 que se une al bucle en la T 22. Después que se invierte la polaridad, se puede invertir la función de los bucles agotadores de iones y concentradores de iones. En este caso, el agua proveniente del conducto 66 se puede dirigir a través del conducto 86, válvula 32d, y hacia el conducto 88 que abastece la bomba 30b, conducto 90, unidad de pre-tratamiento 28b, y conducto 80. Sin embargo, en este modo, el conducto 80 alimenta un bucle que puede incluir tanto compartimientos concentradores de iones como al compartimiento del ánodo, saliendo por lo tanto a través del conducto 82 enriquecida en cuanto a contenido iónico. El agua se puede dirigir después a través de la válvula 32f hacia el conducto 84 y el conducto 64 y una porción del agua se puede descargar al drenaje 26 a través de la válvula 32g. El resto del agua puede pasar a través del conducto 66 y es re-dirigida a través del mismo bucle. Cualquier cantidad de agua perdida en el drenaje se puede reponer a través de la adición de agua de reposición proveniente del punto de entrada 14. En este modo de polaridad invertida, el agua proveniente del recipiente de almacenamiento 12 puede pasar a través de la salida 64, detector de condición 20b, conducto 96, y conducto 52 y se dirige hacia el conducto 70 a través de la válvula 32c. Después de pasar a través de la bomba 30a, conducto 72, unidad de pre-tratamiento 28a, y conducto 60, el agua típicamente entra a la pila del dispositivo 100 y pasa a través de un bucle que incluye, por ejemplo, los compartimientos agotadores de iones y uno o más compartimientos de cátodo. Después que se agota del contenido iónico, y en particular, de las especies iónicas que ocasionan la dureza, el agua puede pasar en el conducto 62 y es dirigida por la válvula 32e hacia el conducto 92, detector de condición 20c, hacia la T 22 y después a través del conducto 94 hacia el recipiente de almacenamiento 12. Cualquier agua de producto que se pudiera perder en el punto de uso 18 se puede reponer a través de la adición del punto de agua de abastecimiento a través del punto de uso 14 y de la T 22. La inversión de polaridad puede ser disparada por cualquier número de factores tales un decremento en la calidad del agua o un incremento en el potencial para la formación de incrustación. El tiempo en cada inversión de modo puede determinarse mediante, por ejemplo, un temporizador sencillo, uso del agua, condiciones del agua, o cualquier combinación de estos y otros factores que pueden afectar el funcionamiento del sistema. Además, la polaridad puede ser invertida manualmente en cualquier momento por un operador tal como el dueño de una casa o un técnico de servicio. La función y ventaja de estas y otras modalidades de la presente invención se entenderán de manera más completa a partir de los ejemplos que siguen. Los siguientes ejemplos tienen la intención de ilustrar los beneficios de la presente invención, pero no ejemplifican el alcance completo de la invención.

EJEMPLO 1 En un experimento se evalúa la efectividad de dividir parcialmente el flujo de dilución hacia el cátodo como material de abastecimiento para el electrodo. Se alimenta un dispositivo de electro-desionización que tiene una pila de 25 pares de celdas con un agua que tiene una dureza de 308.16 mg/l aproximadamente y una conductividad de 730 µS/cm aproximadamente. La presión de alimentación es de 1.41 kg/cm2 aproximadamente y el voltaje se aplica a 30 voltios aproximadamente. El flujo de dilución total a través de los compartimientos agotadores de iones es de alrededor de 1,500 ml/min y una porción de este flujo se provee al compartimiento de cátodo para proveer un flujo de electrodo de 250 ml/min aproximadamente. El flujo de rechazo proveniente de los compartimientos concentradores de iones es de 480 ml/min aproximadamente. La pila se hace funcionar de manera independiente de un sistema de tanque. Los resultados de este experimento se muestran en la siguiente tabla 1 y en la figura 4.

TABLA 1 El rechazo de dureza es de 45% aproximadamente y el rechazo de SDT es de 41% aproximadamente. Después de un día aproximadamente de funcionamiento, la acumulación de incrustación se torna evidente en el compartimiento de cátodo y se cesa el funcionamiento.

EJEMPLO 2 En otro experimento, el sistema mostrado en la figura 3 se hace funcionar con la pila del ejemplo 1. Sin embargo, se efectúa un cambio a la trayectoria de flujo a través de la pila. En lugar de desviar una porción del agua de producto hacia la cámara del electrodo, se utiliza agua no tratada como el fluido de abastecimiento del cátodo. Se utiliza un capilar para controlar la descarga de rechazo a 250 ml/min aproximadamente y se efectúa una purga de 30 segundos del flujo de rechazo entre ciclos. Se descargan 37.853 litros de agua desde el tanque cada tres horas, lo que da como resultado una extracción de 302.82 litros de agua por día. La conductividad del tanque se reduce dentro de un lapso de 1.5 horas desde el arranque pero el capilar del electrodo se obstruye debido a la formación de incrustación. En la siguiente tabla 2 se proveen los datos para varios flujos de fluido.

TABLA 2 TABLA 2 (cont.) Este ejemplo demuestra que el sistema de tanque puede proveer agua con dureza reducida y SDT reducidos en comparación con un sistema sin tanque, pero con el requisito de que se debe eliminar la formación de incrustación .

EJEMPLO 3 En otro experimento, se emplea el mismo sistema utilizado en el ejemplo 2 anterior con cambios adicionales a la pila. En este caso, la cámara del compartimiento agotador de iones se conecta mediante plomería directamente al compartimiento del cátodo de modo tal que todo el agua de producto fluya a través del compartimiento de cátodo. De esta manera, se incrementa la velocidad de flujo a través del cátodo hasta 1,500 ml/min aproximadamente. Se aplica un voltaje de 52 voltios aproximadamente a la pila de 25 pares de celdas. Como se muestra en la figura 5, dentro de dos horas aproximadamente después de una descarga de 45.42 litros a partir del tanque, la pureza de la salida del tanque logra el valor de corte de 220 µS/cm aproximadamente. El eje de la izquierda provee la conductividad en µS/cm y el eje de la derecha provee la corriente en amperios. El por ciento de rechazo al momento en que se detiene el sistema (después de satisfacer el valor de corte) es de 64% aproximadamente. También cabe mencionar que no se presenta evidencia de formación de incrustación en el compartimiento del cátodo. Esto demuestra que cuando se hace pasar una porción grande del agua de producto, por ejemplo, 100% del agua de producto, a través del compartimiento del cátodo, se puede reducir o eliminar la deposición de incrustación. Asimismo, se obtienen beneficios adicionales tales como SDT reducidos cuando se emplea un sistema de tanque con una pila utilizando el producto a través del cátodo. Dicha característica puede ser particularmente útil en un sistema de ablandamiento de agua que se puede beneficiar de los requerimientos de bajo mantenimiento.

EJEMPLO 4 En otro experimento, se utiliza el mismo sistema que el utilizado en el ejemplo 3 anterior, y se monitorea la calidad de agua a través de una serie de dos descargas de 41.635 litros aproximadamente cada una desde el tanque. La pila se hace funcionar bajo condiciones similares, excepto que se aplican a la pila 40 voltios aproximadamente. Como es evidente a partir de la figura 6, la primera descarga desde el tanque ocurre a las 10:48 p.m. aproximadamente y la irrupción resultante de agua no tratada no incrementa la conductividad lo suficiente para disparar el inicio del sistema. La segunda descarga desde el tanque, a las 2:00 a.m. aproximadamente, da como resultado un incremento en la conductividad que es adecuada para iniciar el sistema, y la conductividad de la salida de agua proveniente del tanque -se recupera hasta el valor de corte en menos de tres horas aproximadamente. De nuevo, como en el ejemplo 3 anterior, no es evidente la formación de incrustación en el compartimiento del cátodo. Esto demuestra la robustez del sistema a través de más de un ciclo de descarga desde el tanque a volúmenes que son típicos para aquellos utilizados, por ejemplo, en una sola residencia familiar. Puede haber varios factores que expliquen la ausencia de deposición de incrustación en los ejemplos 3 y 4, entre los cuales están el LSI más bajo. Esto se puede deber parcialmente a la velocidad de flujo más grande hacia el departamento de cátodo y también a la turbulencia adicional que se desarrolla en el compartimiento del cátodo con las velocidades de flujo incrementadas . De conformidad con una o más modalidades de la presente invención, uno o más de los componentes del sistema de tratamiento se pueden limpiar, periódicamente o según sea necesario para eliminar o por lo menos para desactivar por lo menos una porción de cualesquiera organismos contaminantes, es decir, bacterias u otros micro-organismos. Por ejemplo, las superficies mojadas que pudieran ser susceptibles a la acumulación de bacterias se puedan exponer a uno o más agentes limpiadores tales como ácidos, bases o cualesquiera otros productos químicos para limpieza típicos tales como, pero sin limitarse a, alcoholes u otros compuestos desinfectantes. En otros casos, uno o más componentes del sistema de tratamiento se pueden exponer al agua que esté a una temperatura lo suficientemente elevada para inactivar bacterias que puedan acumularse en el sistema de tratamiento y/o componentes del mismo. De conformidad con otras modalidades de la presente invención, el sistema de pre-tratamiento puede comprender cualquier aparato y dispositivo que pueda inactivar microorganismos tales como bacterias en el agua a ser tratada. Por ejemplo, el sistema de pre-tratamiento puede comprender uno o más aparatos que inactiven a las bacterias al exponerlas a radiación actínica u ozono. De conformidad con una o más modalidades de la presente invención, el sistema de tratamiento puede comprender un sistema de posttratamiento para eliminar cualesquiera especies indeseables incluyendo, por ejemplo, bacterias u otros microorganismos antes que estos se introduzcan o pasen a través del punto de uso. Los ejemplos de aparatos de post-tratamiento apropiados incluyen, por ejemplo, aquellos que exponen los microorganismos a radiación actínica y/u ozono. Otros ejemplos de sistemas post-tratamiento incluyen dispositivos de filtración tal como dispositivos de micro-filtración o ultra-filtración. Dichos sistemas de post-tratamiento pueden estar incorporados a lo largo de cualquier punto en el sistema de tratamiento de agua, pero de preferencia se utilizan en o cerca de un punto de uso o en las uniones apropiadas en un sistema de distribución de fluido. De conformidad con una o más modalidades de la presente invención, el dispositivo de tratamiento puede utilizar técnicas para incremento de desempeño para eliminar de manera adicional cualesquiera especies de dureza acumuladas o precipitadas. Por ejemplo, el dispositivo de electro-desionización se puede invertir periódicamente como se discutió en la presente invención e inyectar especies para solubilización en el mismo para disolver cualesquiera especies precipitadas. Los ejemplos de dichas especies incluyen sales que puedan promover la disolución de compuestos precipitados.

Los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que todos los parámetros y configuraciones descritas en la presente invención pretenden ser sólo ejemplos y gue los parámetros y configuraciones reales dependen de la aplicación específica para la cual se utilizan los sistemas y métodos de la presente invención. Los expertos en la técnica podrán reconocer o ser capaces de establecer, utilizando no más que la experimentación de rutina, muchos equivalentes a las modalidades específicas de la invención descrita en la presente. Los expertos en la técnica pueden reconocer que el sistema, y componentes del mismo, de conformidad con la presente invención también pueden comprender una red de sistemas o ser un componente de un sistema tal como un sistema de gestoría doméstico o residencial. Por lo tanto, se debe entender que las modalidades anteriores se presentan únicamente a manera de ejemplo y que, dentro del campo de las reivindicaciones anexas equivalentes a las mismas, la invención se puede practicar en una forma diferente a la ' descrita específicamente. Por ejemplo, aunque el término "fondo" se utiliza en la presente invención para hacer referencia a una orientación o dirección del flujo de agua, el término se utiliza únicamente con propósitos ilustrativos y su uso no limita el campo de las reivindicaciones a una orientación particular. La presente invención está dirigida a cada característica, sistema, o método individual descritos en la presente. Además, cualquier combinación de dos o más de dichas características, sistemas, o métodos, si dichas características, sistemas y métodos no son mutuamente inconsistentes, queda incluida dentro del campo de la presente invención.

Claims (32)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un aparato para purificación de agua que comprende: un compartimiento de cátodo; un compartimiento de ánodo; por lo menos un compartimiento agotador de iones, una porción de dicho por lo menos un compartimiento agotador de iones está posicionado entre el compartimiento de cátodo y el compartimiento del ánodo; y caracterizado porque el compartimiento de cátodo está conectado en comunicación de fluido al compartimiento agotador de iones.

2.- El aparato para purificación de agua de conformidad con la reivindicación 1, que comprende también por lo menos un compartimiento concentrador de iones adyacente a dicho por lo menos un compartimiento agotador de iones, caracterizado porque el compartimiento de ánodo está conectado en comunicación de fluido al compartimiento concentrador de iones.

3.- El aparato para purificación de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compartimiento de cátodo está en comunicación de fluido con una salida de fluido purificado.

4.- El aparato para purificación de agua de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la salida de fluido purificado está corriente abajo del compartimiento del cátodo.

5. - El aparato para purificación de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una porción de cualquier agua en el aparato se conecta a tierra mediante un cátodo.

6.- Un método para purificar un fluido que comprende: hacer pasar una porción de un primer fluido a través de un compartimiento agotador de iones de un dispositivo electroquímico para producir un segundo fluido; y hacer pasar por lo menos una porción del segundo fluido a través de un compartimiento de cátodo del dispositivo electroquímico.

7. - El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque todo el segundo fluido se hace pasar a través del compartimiento de cátodo.

8.- El método de conformidad con la reivindicación 6, que comprende también disolver hidrógeno en el segundo fluido.

9. - El método de conformidad con la reivindicación 6, que comprende también hacer pasar una segunda porción del primer fluido a través de un compartimiento concentrador de iones del dispositivo electroquímico; hacer pasar la segunda porción del primer fluido a través de un compartimiento de ánodo del dispositivo electroquímico; y reducir el LSI de la segunda porción del primer fluido.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el LSI se reduce hasta menos de 0 aproximadamente.

11.- El método de conformidad con la reivindicación 6, que comprende también hacer pasar el segundo fluido hasta un punto de uso después que éste fluye a través del compartimiento de cátodo.

12.- El método de conformidad con la reivindicación 6, que comprende también reducir el carácter corrosivo del segundo fluido.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque más de 10% aproximadamente y menos del 90% aproximadamente de la dureza se elimina del segundo fluido.

14.- El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque más del 30% aproximadamente y menos del 70% aproximadamente de la dureza se elimina del segundo fluido.

15.- El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque más del 50% aproximadamente de la dureza se elimina del segundo fluido.

16.- El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo electroquímico comprende un dispositivo de electro-desionización .

17.- El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo electroquímico comprende un dispositivo de electro-diálisis

18.- Un método para purificar agua que comprende: hacer pasar una primera porción de una primera corriente de agua a través de un compartimiento de cátodo de un aparato para purificación de agua para producir una segunda corriente de agua; y hacer pasar por lo menos una porción de la segunda corriente de agua a través de un compartimiento agotador de iones para producir agua pura.

19.- El método de conformidad con la reivindicación 18, que comprende también disolver hidrógeno en el segundo fluido.

20.- El método de conformidad con la reivindicación 18, que comprende también hacer pasar una segunda porción de la primera corriente de agua a través de un compartimiento concentrador de iones del aparato para purificación de agua; hacer pasar la segunda porción de la primera corriente de agua a través de un compartimiento de ánodo del aparato para purificación de agua; y reducir el LSI de la segunda porción de la primera corriente de agua.

21.- El método de conformidad con la reivindicación 18, que comprende también suministrar la segunda corriente de agua a un punto de uso.

22.- El método de conformidad con la reivindicación 18, que comprende también reducir el carácter corrosivo de la segunda corriente de agua.

23.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque se elimina de la segunda corriente de agua más del 10% y menos del 90% de la dureza.

24.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque se elimina de la segunda corriente de agua más del 30% aproximadamente y menos del 70% aproximadamente de la dureza.

25.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque se elimina de la segunda corriente de agua más del 50% de la dureza.

26.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el LSI se reduce hasta menos de 0 aproximadamente.

27.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el aparato para purificación de agua comprende un aparato de electro-desionización.

28.- Un método que comprende: hacer pasar una primera porción de un primer fluido a través de un compartimiento concentrador de iones de un dispositivo electroquímico para producir un segundo fluido; hacer pasar una segunda porción del primer fluido a través de un compartimiento agotador de iones del dispositivo electroquímico para producir un tercer fluidos- reducir el pH del segundo fluido; y reducir el carácter corrosivo del tercer fluido.

29.- El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el carácter corrosivo del tercer fluido se reduce agregando gas hidrógeno al fluido.

30.- El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque se reduce la concentración de cualesquiera especies oxidantes en el tercer fluido en el compartimiento de cátodo.

31.- El método de conformidad con la reivindicación 28, que comprende también hacer pasar el tercer fluido hacia un punto de uso doméstico.

32.- El método de conformidad con la reivindicación 28, que comprende también hacer recircular el tercer fluido a través del compartimiento agotador de iones.