MXPA97008805A - Cartucho para purificacion fotocatalitica de fluidos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un cartucho reemplazable para el uso en un sistema de purificación fotocatalítica de fluido. El cartucho es capaz de modificar las impurezas en un fluido que fluye a través del cartucho, en presencia de luz. El cartucho incluye un elemento poroso flexible que tiene un recubrimiento semiconductor asociado conéste, y una estructura de soporte rígida la cual soporta al elemento. El cartucho puede ser utilizado en una variedad de aplicaciones de purificación de fluidos, donde no ha sido utilizada hasta la fecha la fotocatálisis.

Description

CARTUCHO PARA PURIFICACIÓN FOTOCATALITICA DE FLUIDOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere en general a los sistemas fotocataliticos de purificación de fluidos y, más particularmente, a un novedoso cartucho para el uso en un sistema fotocatalitico de purificación de fluidos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La fotocatálisis es un proceso en el cual una composición química puede ser modificada poniendo la composición en la cercanía de un material semiconductor en presencia de luz, que tiene un nivel de energía mayor que o igual a la banda prohibida del material. Este proceso puede ser utilizado, por ejemplo, para desintegrar una sustancia química dañina en un número de componentes inertes. Debido a su habilidad para transformar las sustancias dañinas o peligrosas, la fotocatálisis es conocida por ser útil en los sistemas de purificación de fluidos. Un ejemplo de tal sistema puede ser encontrado en la Patente Norteamericana No. 4,888,101 expedida al REF: 26191 presente inventor, e incorporada por referencia en la presente . Los sistemas de purificación de fluidos son utilizados en un gran número de diferentes aplicaciones. La fotocatálisis, no obstante, ha sido únicamente utilizada en un número limitado de estas aplicaciones. Una razón para el uso limitado de esta tecnología es que los sistemas de purificación fotocataliticos son en general más caros de implementar que otros tipos de sistemas. Otra razón más es que los sistemas fotocataliticos conocidos no han sido exitosamente desarrollados o adaptados para muchas aplicaciones potenciales. Por ejemplo, los sistemas catalíticos conocidos pierden su efectividad con el tiempo debido a una constitución de contaminantes superficiales sobre el fotocatalizador, y esto ha limitado su utilidad en muchas aplicaciones . Existe por lo tanto una necesidad para un método y aparato para implementar la purificación fotocatalitica de fluidos, de una manera práctica en una más amplia variedad de aplicaciones que las que han sido conocidas anteriormente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un cartucho reemplazable para el uso en un sistema fotocatalitico de purificación de fluidos. El cartucho es de construcción simple y es relativamente barato de fabricar. El cartucho puede ser removiblemente insertado dentro de un sistema, utilizado por un periodo de tiempo, y luego reemplazado después de que ha sido reducida su efectividad por debajo de un nivel aceptable. La naturaleza desechable del cartucho lo hace una alternativa práctica para aplicaciones de purificación de fluidos, donde no ha sido utilizada hasta la fecha la fotocatálisis . La invención es útil en una variedad de diferentes aplicaciones de purificación de fluidos, incluyendo, por ejemplo, la purificación de agua en un acuario. En un aspecto de la presente invención, se proporciona un cartucho reemplazable para el uso en un sistema de purificación de fluidos. El cartucho incluye un elemento poroso, flexible, que tiene un recubrimiento semiconductor unido a éste, y una estructura de soporte rígida para soportar el elemento. El elemento poroso, flexible, puede incluir una malla fibrosa, elaborada de un material tal como fibra de vidrio o lana de vidrio, el cual puede ser tejido o no tejido. El elemento se impregna con un elemento semiconductor el cual puede incluir uno o más de los siguientes: Ti02, ZnO, Sn02, SrTiOi, 03, o Fe03. El recubrimiento semiconductor puede ser asociado con el elemento poroso flexible, mediante un proceso que incluye el poner en contacto el elemento con una suspensión elaborada de un liquido y un polvo semiconductor, y luego evaporando el liquido del elemento. Éste se puede depositar sobre el elemento poroso, flexible, mediante otros medios tales como reacción química, deposición de vapor o deposición por vapor químico. Para operar de manera efectiva y eficiente el elemento poroso, flexible, recubierto con fotocatalizador, debe de ser capaz de absorber una porción sustancial de la luz producida por una fuente de luz colocada cerca del elemento, en donde la luz alcanza una profundidad en el elemento, suficiente para proporcionar la sección transversal fotocatalitica adecuada. Sección transversal fotocatalitica, adecuada, significa que el fotocatalizador está distribuido sobre el elemento de una manera tal que sustancialmente todo el fluido que se mueve a través del elemento se pone en contacto intimo con el fotocatalizador, y que simultáneamente una gran parte del fotocatalizador es capaz de ser iluminada con luz. La estructura de soporte rigido está colocada cerca del elemento poroso, flexible, para proporcionar soporte al elemento, el cual puede ser estructural ente débil. La estructura de soporte rígida puede ser elaborada de un material tal como polipropileno, polietileno, fluoroelastómeros, u otro material polimérico similar. La estructura de soporte rígida puede también ser elaborada de vidrio u otros materiales rígidos. El cartucho puede incluir además un componente para lograr una estructura de soporte rígida para el elemento poroso, flexible, para proporcionar soporte adicional al elemento. Además, el cartucho puede incluir una estructura de sellado del fluido para facilitar el flujo del fluido a través del elemento. En otro aspecto más de la presente invención, se proporciona un sistema fotocatalitico para la purificación de fluidos. El sistema incluye una unidad fotocatalitica dentro de la cual puede ser removiblemente insertado un cartucho, tal como el cartucho descrito anteriormente, que tiene un elemento poroso, flexible, con un recubrimiento semiconductor asociado con éste, y una estructura de soporte rígida para soportar el elemento. La unidad fotocatalitica incluye una entrada de fluidos, para llevar fluido impuro al cartucho, y una salida de fluidos, para llevar el fluido purificado lejos del cartucho. La unidad fotocatalitica incluye también una estructura para conducir el fluido desde la entrada del fluido, a través del elemento, y hacia la salida del fluido. Además, la unidad fotocatalitica incluye una fuente de luz para iluminar el elemento poroso, flexible, durante la operación del sistema. La fuente de luz debe de ser capaz de emitir luz que tenga un nivel de energía mayor que o igual a la energía de banda prohibida del material semiconductor asociado con el elemento. La fuente luminosa puede estar localizada en cercanía estrecha al cartucho, pero no tiene que estar físicamente acoplada al cartucho. En una modalidad, una fuente luminosa tubular está montada dentro de una bolsa tubular en un elemento cilindricamente enrollado. En otra modalidad más, un elemento fotocatalitico plano se presta a si mismo al uso con la radiación solar o la iluminación reflejada proveniente de una fuente externa.

El sistema de la presente invención puede también incluir: un depósito de fluido que contiene un fluido a ser purificado, una estructura para conducir el fluido desde el depósito hacia la entrada del fluido de la unidad fotocatalitica, una estructura para conducir el fluido desde la salida del fluido de la unidad fotocatalitica hacia el depósito, y un aparato para crear flujo de fluido presurizado a través del cartucho. El depósito de fluido puede incluir, por ejemplo, un acuario, una cisterna de agua potable, un tanque de retención lleno con agua de alta pureza, aire en una habitación, o un recipiente que contiene gas. Las estructuras para conducir el fluido pueden incluir, por ejemplo, tubos, tuberías, o mangueras conectadas entre el depósito y la unidad. El aparato para crear el flujo del fluido presurizado a través del cartucho puede incluir, por ejemplo, una bomba, ventilador o dispositivo similar, conectado en algún sitio en la via del flujo de fluido. Como una alternativa a la configuración anterior, el sistema puede incluir dos depósitos, un primero que contiene el fluido impuro y un segundo que contiene el fluido purificado, en cuyo caso se proporciona una estructura para conducir el fluido impuro desde el primer depósito hacia la entrada de fluido de la unidad fotocatalitica, y se proporciona una estructura para conducir el fluido purificado desde la salida del fluido de la unidad fotocatalitica hacia el segundo depósito. En un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para purificar el agua en un acuario, utilizando fotocatálisis . El proceso comprende los pasos de distribuir el agua desde un acuario hacia una unidad fotocatalitica, poniendo en contacto el agua con un elemento fotocatalitico dentro de la unidad fotocatalitica en presencia de luz, y regresando el agua al acuario. El proceso es capaz de reducir la concentración de contaminantes en el agua a la mitad en un periodo de 2 dias, o menos. El proceso puede ser llevado a cabo utilizando el sistema fotocatalitico de purificación de la presente invención. En otra aplicación, la presente invención puede ser parte de una serie de pasos de purificación de agua. Por ejemplo, las canastillas o alojamientos discretos que contienen carbón activado, un filtro tejido, y resinas de intercambio iónico de lecho mixto, son los componentes básicos de muchos sistemas de agua de procesamiento de alta pureza. Para la producción de agua incluso de más alta pureza, la unidad fotocatalitica podria ser instalada al final de la serie y podria ser un componente más del sistema de purificación de agua. En este ejemplo, se proporciona una clarificación final al agua purificada mediante la eliminación de los compuestos orgánicos en trazas. La presión para el flujo del fluido es derivada de la linea de agua municipal o de una bomba auxiliar.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra una modalidad del sistema de la presente invención; La Figura 2 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte de una modalidad del cartucho de la presente invención; La Figura 3 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una tapa extrema utilizada en el cartucho de la Figura 2; La Figura 4 es una vista en perspectiva de un alojamiento parcialmente montado que contiene el cartucho de la Figura 2; La Figura 5 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una unidad extrema utilizada en el alojamiento de la Figura 4; La Figura 6A es una vista superior de otra modalidad más del cartucho de la presente invención; La Figura 6B es una vista frontal del cartucho de la Figura 6A; Las Figuras 7A y 7B son vistas frontales del cartucho de la Figura 6A, que ilustran dos posibles métodos para iluminar el cartucho; La Figura 8 es una gráfica que muestra los resultados de un experimento que compara la efectividad de tres diferentes sistemas de purificación; La Figura 9 es una vista en sección transversal de una unidad fotocatalitica, que incluye un alojamiento, una fuente de luz, y un cartucho, utilizada en experimentos para determinar la efectividad de un cartucho fotocatalitico para eliminar impurezas de un gas; La Figura 10 es un diagrama esquemático de un equipo de prueba utilizado en un experimento que utiliza el cartucho de la Figura 9; la Figura 11 es un diagrama esquemático de un equipo de prueba utilizado en otro experimento más, utilizando el cartucho de la Figura 9; y La Figura 12 es una gráfica que muestra los resultados del experimento que utiliza el equipo de prueba de la Figura 11.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La presente invención se refiere a un cartucho reemplazable para el uso en un sistema fotocatalitico de purificación de fluido. El cartucho es de construcción simple y es relativamente barato para fabricar. El cartucho puede ser removiblemente insertado dentro de un sistema, utilizado por un periodo de tiempo, y luego reemplazado después de que su efectividad se ha reducido por debajo de un nivel aceptable. La naturaleza desechable del cartucho lo hace una alternativa práctica para aplicaciones en purificación de fluidos, donde no ha sido utilizada hasta la fecha la fotocatálisis . El cartucho tiene también ventajas para la salud. Una ventaja tal está relacionada a la necesidad reducida para manejar el elemento poroso, flexible, una vez que éste es instalado en el cartucho. El manejo del elemento crea tensiones sobre la malla, que pueden desalojar y aerosolizar las partículas semiconductoras sobre éste, las cuales pueden ser dañinas si son inhaladas. Una reducción en el manejo del elemento, por lo tanto, da como resultado una reducción en la posibilidad de inhalar estas partículas. La invención es útil en una variedad de diferentes aplicaciones para la purificación de fluidos incluyendo, por ejemplo, la purificación del agua en un acuario. Otras posibles aplicaciones incluyen la purificación de aire doméstico, la descontaminación del aire en hospitales para aquellas personas con sistemas inmunes deteriorados, la destrucción de contaminantes orgánicos en las ventilaciones de aire industrial y espacios de trabajo, la purificación de agua potable municipal, la destrucción de microorganismos y trazas de agentes tóxicos orgánicos en el agua potable doméstica, la provisión de agua potable en áreas remotas, y la producción de agua de proceso para la producción farmacéutica, fabricación de bebidas, y productos microelectrónicos . Otra posible aplicación es en la producción de agua de ultra alta pureza para biología molecular y biotecnología. Un sistema fotocatalitico comercial, actual, proporciona tal agua de ultra alta pureza, pero no obstante el equipo es relativamente costoso y complejo, y el reemplazo del fotocatalizador es difícil y consume tiempo. La presente invención proporciona un sistema fotocatalitico el cual es relativamente barato y permite el reemplazo rápido del fotocatalizador. La invención es particularmente útil en aplicaciones donde se requiere reemplazo frecuente del fotocatalizador. La presente invención permite un mejoramiento significativo (aproximadamente 1000 a 2000%) en el funcionamiento para la industria de purificación de agua por luz ultravioleta, existente, a un costo adicional relativamente insignificante (aproximadamente l9o). Las aplicaciones de las unidades convencionales de luz UV pueden ir de la purificación del agua potable municipal a la purificación de acuarios. No obstante, el proceso de irradiar con luz ultravioleta solamente, para purificar el agua y el aire, es fundamentalmente ineficiente en comparación a la fotocatálisis. Las lámparas de UV utilizadas en esta industria pueden promover reacciones fotocataliticas, y los reactores de UV tienen geometrías similares a los reactores fotocataliticos. Antes de la presente invención, no obstante, existia suficiente discrepancia en la geometría requerida para hacer no práctica la reconversión o modernización de estos purificadores de UV con un elemento fotocatalitico. El cartucho fotocatalitico de la presente invención permite la fácil reconversión o modernización de muchos sistemas de UV con un elemento fotocatalitico. El cartucho fotocatalitico de la presente invención puede ser utilizado para destruir una amplia gama de impurezas. Por ejemplo, la fotocatálisis es capaz de tratar los compuestos orgánicos, tales como pesticidas, hidrocarburos, ADN, proteínas, endotoxinas, alcoholes, cetonas, y aldehidos. La fotocatálisis es también capaz de destruir los microorganismos, tales como bacterias, levaduras, algas, virus, y posiblemente esporas, quistes y protozoarios . Para tratar los fluidos contaminados por compuestos orgánicos y microorganismos, el cartucho oxida fotocataliticamente y degrada las impurezas hasta que todo lo que queda son productos de degradación relativamente inocuos. Además, la fotocatálisis es capaz de eliminar ciertos iones metálicos, tales como iones de plomo, mercurio, cobre y cromo. Se cree que los iones son fotorreducidos al metal o a un óxido insoluble el cual es depositado sobre la superficie del fotocatalizador, y es de este modo eliminado de la corriente del fluido. Un método simple para implementar la fotocatálisis para la purificación de fluidos, es mediante la inmovilización de un fotocatalizador sobre un sustrato. Debido a que es importante lograr la distribución tridimensional del fotocatalizador en el fluido durante la purificación, se prefieren los sustratos porosos. Las mallas de fibra tales como fibra de vidrio o fibra de vidrio tejida son materiales sustrato muy deseables, debido a su estructura tridimensional altamente dispersa, a que son químicamente inertes, y a su bajo costo. No obstante, debido a su falta de rigidez, las mallas de fibra están desordenadas, son algo peligrosas e inconvenientes de manejar y de reemplazar. La presente invención proporciona un método seguro, barato, conveniente y estandarizado para introducir y reemplazar un sustrato poroso tridimensional que tiene un recubrimiento semiconductor, dentro de un sistema fotocatalitico de purificación de fluidos. El cartucho reemplazable de la presente invención puede ser utilizado en un sistema 10 de purificación fotocatalitica de fluidos como se ilustra en la Figura 1. Se debe de apreciar que la palabra fluido, como se utiliza en la presente, se refiere a líquidos y a gases. El sistema incluye: una unidad fotocatalitica 12 que tiene una entrada 14, una salida 16, un cartucho reemplazable 18, una estructura de retención 19, y una fuente de luz 20; un depósito 22 de fluido; un primer canal 24 para distribuir el fluido desde el depósito 22 hacia la entrada 14; un segundo canal 26 para distribuir el fluido desde la salida 16 hacia el depósito 22; una bomba de fluido 28; y una fuente de energía 30 para proporcionar energía a la fuente de luz 20. La purificación catalítica de los fluidos es lograda mediante la creación del flujo de fluido a través del cartucho 18 utilizando la bomba de fluido 28, mientras que al mismo tiempo se ilumina el elemento en el cartucho 18 utilizando la fuente de luz 20 y la fuente de energía 30. Para aplicaciones solares no existe necesidad para la fuente luminosa 20 o para la fuente de energía 30. La Figura 2 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de una modalidad del cartucho fotocatalitico reemplazable de la presente invención. Por conveniencia, esta modalidad será referida por el número de referencia 40. Como se ilustra en la Figura 2, el cartucho 40 incluye: un elemento 42, poroso, flexible, una estructura de soporte rígida 44, y dos tapas extremas 46. El elemento poroso, flexible, 42 está comprendido de una hoja de malla fibrosa impregnada con un recubrimiento semiconductor, el cual está enrollado en una forma cilindrica. La estructura de soporte rígida 44 rodea y soporta al elemento 42. Se debe de entender que la palabra "rígido" como se utiliza en la presente, puede significar "firme, pero flexible" y no está limitada en connotación al significado "completamente inflexible". Las tapas extremas 46 cubren los extremos de la estructura de soporte 44 y del elemento 42, para asegurar que el elemento 42 a la estructura de soporte 44, y para hacer al cartucho 40 más estructuralmente sólido. Debido a la flexibilidad del elemento 42, éste es incapaz de ser manejado de una manera tal que sea fácilmente reemplazable como un elemento desechable en un sistema de purificación de agua. De este modo, al proporcionar un soporte rígido, el elemento fotocatalitico flexible puede ahora ser fácilmente utilizado como un componente reemplazable. De esta manera, los sistemas fotocataliticos pueden ser factibles en una variedad de aplicaciones las cuales antes eran inadecuadas debido al costo, al daño potencial a la salud, y a la experiencia técnica requerida para reemplazar los elementos fotocataliticos. El elemento poroso, flexible, 42 es elaborado de cualquier material adecuado al cual se adherirá un recubrimiento semiconductor, y el cual permite que un fluido pase al través, teniendo un contacto suficiente de área superficial con el recubrimiento semiconductor, para obtener proporciones aceptables de purificación. Este material puede ser, por ejemplo, de fibra de vidrio o de lana de vidrio. El material puede ser tejido, como una tela, no tejido, como aislamiento de fibra de vidrio, o en otras configuraciones adecuadas. La malla o red es impregnada con un recubrimiento semiconductor utilizando cualquier material que tenga propiedades fotocataliticas . El recubrimiento puede estar comprendido de, por ejemplo, óxidos y óxidos mixtos de metales de transición del Grupo IA y del Grupo IIA. Estos materiales pueden estar impurificados con trazas de impurezas, o recubiertos superficialmente con metales catalíticos ordinarios, tales como platino, cobre, y rutenio para aumentar la actividad. El material utilizado puede ser uno o más de los siguientes: Ti02, ZnO, Sn02, SrTi02, 03 y Fe203. Los materiales preferidos incluyen niobiato de estroncio, tantalato de potasio, óxido de tantalio, y, de manera más preferida, dióxido de titanio. Como se utilizan en la presente, las palabras semiconductor y fotocatalizador son intercambiables. El recubrimiento semiconductor puede estar asociado con el elemento poroso, flexible, utilizando cualquiera de un número de procesos. En un proceso preferido, se crea primeramente una suspensión mediante la combinación de un polvo semiconductor y un liquido, tal como agua. El elemento poroso, flexible, es luego puesto en contacto con la suspensión, por ejemplo, mediante inmersión del elemento poroso, flexible, dentro de un recipiente que contiene la suspensión, y luego retirándolo. El elemento poroso flexible, recubierto, se deja luego secar, dejando el polvo semiconductor asociado con el elemento. Otro proceso para la asociación del recubrimiento semiconductor con el elemento poroso flexible, se describe en la Patente Norteamericana No. 4,892,712 a Robertson y colaboradores. Se debe de apreciar que la presente invención puede utilizar cualquier técnica para asociar el recubrimiento semiconductor con el elemento poroso flexible, y no está limitada a un proceso. No se sabe que la naturaleza especifica de la asociación sea critica. Por ejemplo, la asociación puede ser del tipo de un enlace covalente, alguna carga o interacción iónica, una aglomeración, o atrapamiento general. El elemento poroso, flexible, 12 puede ser formado en su forma final ya sea antes o después de que el recubrimiento semiconductor se asocie con éste. Como se mencionó anteriormente, el elemento poroso, flexible, 42 puede ser tejido o no tejido. Si se utiliza un material de tela tejida, se requieren en general varias capas de red o malla para lograr una sección transversal fotocatalitica aceptable, por ejemplo, el volumen transversal del elemento en el cual tiene lugar la actividad fotocatalitica. Si se utilizan varias capas de red o malla, el material de red o malla contiene un alto porcentaje de espacios vacíos, por ejemplo, orificios a través de los cuales puede pasar la luz, de modo que la luz alcanza un número suficiente de capas, para lograr la sección transversal fotocatalitica deseada. Si se utiliza un material no tejido para el elemento, puede ser utilizada una capa simple de malla o red, mientras que se obtiene todavía la sección transversal fotocatalitica adecuada. Se elige un material de red o malla no tejida, el cual tenga una densidad de fibras que permita que la luz penetre dentro de la malla a una profundidad adecuada para crear la sección transversal deseada. La función de una estructura de soporte rigida en la presente invención, es para mantener al elemento poroso, flexible, que tiene el recubrimiento semiconductor, en una configuración adecuada para lograr el contacto suficiente dentro del fluido a ser purificado, y el recubrimiento semiconductor. Una segunda función es para permitir el reemplazo simple y eficiente de los cartuchos fotocataliticos en los sistemas. De este modo, tales cartuchos pueden ser reemplazados por individuos sin la necesidad de entrenamiento o equipo técnico especial. Se describen a todo lo largo de la presente, una variedad de soportes rígidos específicos. Con referencia a la Figura 2, se observa que en esta modalidad la estructura de soporte rigida 44 rodea el elemento poroso, flexible 42, dándole soporte estructural al elemento 42. La estructura de soporte 44 es elaborada de un material que es relativamente firme en comparación al material de red o malla, de modo que puede ser logrado el fácil manejo en el retiro y el reemplazo del cartucho. Por ejemplo, la estructura de soporte rígido 44 puede ser construida de material de hoja de polipropileno u otro material de hoja polimérica. La estructura de soporte rigida 44 está enrollada en una forma cilindrica, teniendo una superficie interna adyacente a y limitante con la superficie exterior del elemento poroso, flexible, 42. La estructura de soporte 44 es luego asegurada en una forma cilindrica mediante el uso de sujetadores, adhesivos o mediante soldadura. Si se utiliza un material de malla no tejida para el elemento 42, la malla y la estructura de soporte 44 pueden ser enrolladas conjuntamente en un paso simple. La malla no enrollada es extendida sobre la parte superior de la estructura de soporte 44 no enrollada, y los dos son luego laminados en una forma cilindrica al mismo tiempo. La estructura de soporte 44 es luego asegurada en esta forma cilindrica como se describió anteriormente. Dependiendo de la configuración del flujo del fluido que será utilizada, la estructura de soporte rigida 44 puede ser porosa o no porosa, por ejemplo, perforada o no perforada. Por ejemplo, si va a ser utilizado flujo de fluido radial, la estructura de soporte rigida 44 debe de ser porosa para permitir que el fluido fluya radialmente hacia afuera desde el interior del elemento poroso, flexible 42, a través del elemento 42 y la estructura de soporte 44. Si va a ser utilizado el flujo de fluido axial, no obstante, la estructura de soporte rigida 44 debe de ser no porosa, de modo que el fluido esté contenido dentro del elemento conforme éste viaja axialmente desde un extremo del cartucho hacia el otro. Por conveniencia, el balance de la descripción en esta modalidad de la presente invención será con respecto al cartucho adaptado para el flujo de fluido radial. El elemento poroso, flexible, de la presente invención y el soporte rígido están interrelacionados tal que el soporte rígido proporciona soporte al elemento poroso, flexible, por las razones anteriormente identificadas. La interrelación puede ser lograda en una variedad de formas, dependiendo de la estructura particular de los elementos y de los soportes. Una tapa extrema particular para el uso en la configuración cilindrica se describe más adelante con referencia a la Figura 3. Además, un elemento y el soporte pueden estar asociados tal como mediante envoltura como se muestra en las Figuras 6A y 6B, las cuales se discuten con detalle más adelante. La Figura 3 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte de una de las tapas extremas 46 en la modalidad de la presente invención ilustrada en la Figura 2. Como se observa en la Figura 3, la tapa extrema 46 incluye un cuerpo 48 en forma de anillo que tiene una abertura circular 50 a través de su centro. La tapa extrema 46 puede también incluir un anillo tórico 52 de caucho, colocado dentro de la abertura circular 50, el cual actúa como un sello al fluido, como será discutido con mayor detalle más adelante en la especificación. Además, la tapa extrema incluye una primera superficie interior 54 y una segunda superficie interior 56, las cuales forman los limites de un hueco interno 58 dentro de la tapa extrema. La tapa extrema 46 es colocada sobre el extremo del elemento/montaje de soporte 42/44, de modo que el borde del elemento 42 y el borde del soporte rígido 44 entran al espacio vacio o hueco interno 58 de la tapa extrema 46. Cuando la tapa extrema es adecuadamente instalada, la superficie interior 54 estará en acoplamiento con una porción de la estructura de soporte 44, y la superficie interior 56 estará en acoplamiento con una porción del elemento poroso, flexible 42, para . asegurar la estructura de soporte 44 al elemento 42. La abertura 50 en la tapa extrema 46 es suficientemente grande como para permitir que una fuente luminosa tubular sea colocada a través de ésta y en una bolsa tubular interna del elemento cilindrico. El cartucho reemplazable de la presente invención está adaptado para ser capaz de ser insertado de manera removible dentro de un sistema fotocatalitico en una posición adyacente a una fuente luminosa y en una via de flujo de fluido. Son adecuadas una variedad de configuraciones estructurales para cumplir esos requerimientos. Como requerimientos básicos para un sistema fotocatalitico, el sustrato que tiene el material fotocatalitico debe de estar en contacto con el fluido que es purificado, en presencia de luz. Con referencia particular al presente cartucho y sistema, los componentes están adaptados y estructurados de modo que la via de flujo de fluido puede ser fácilmente interrumpida, tal como sin herramientas o equipo. Un cartucho gastado es luego retirado, y se inserta un cartucho fresco o nuevo en la via de flujo de fluido, la cual es luego reconectada. Como se ilustra en la Figura 4, el elemento 40 es colocado dentro de un alojamiento 60 para efectuar la purificación del fluido. El alojamiento 60 incluye un cuerpo cilindrico 62, una primera unidad extrema 64 que tiene una entrada 66, y una segunda unidad extrema 68 que tiene una salida 70 y una abertura 72. El cuerpo cilindrico 62 es elaborado de un material rígido, preferentemente de peso ligero, y tiene un diámetro interior mayor que el diámetro exterior más grande del cartucho. Como se ilustra en la Figura 5, la primera unidad extrema 64 incluye una estructura tubular rigida 74 que se proyecta desde una pared interior, y que tiene una superficie exterior 76. La estructura tubular rigida 74 es operativa para recibir el fluido desde la entrada 66, y distribuirlo hacia el cartucho 40. La primera unidad extrema 64 también incluye una superficie interior 78.

La primera unidad extrema 64 está montada sobre un extremo del cuerpo cilindrico 62, con lo cual la superficie interior 78 se acopla a una superficie exterior del cuerpo, para crear un sello de fluido entre la primera unidad extrema 64 y el cuerpo 62. El cartucho 40 es instalado en el alojamiento 60 deslizándolo dentro del extremo opuesto del cuerpo, hasta que éste se acopla al extremo de la estructura tubular rigida 74. Se aplica luego una ligera presión al cartucho, de modo que la estructura tubular rigida 74 entra a la abertura 50 en la tapa extrema correspondiente 46 del cartucho 40. Una vez que la estructura tubular rigida 64 está firmemente dentro de la abertura 50 de la tapa extrema 46, el sello de fluido es creado por la superficie exterior 76 de la estructura tubular rigida 74, acoplándose al anillo tórico 52 montado dentro de la abertura 50. Después de que el cartucho está adecuadamente en su sitio dentro del cuerpo 62 del alojamiento 60, la segunda unidad extrema 68 es instalada sobre el extremo opuesto del cuerpo 62, desde la primera unidad extrema 64. Como con la primera unidad extrema 64, se crea un sello de fluido entre la segunda unidad extrema 68 y el cuerpo 62 del alojamiento 60. Después de que la segunda unidad extrema 68 ha sido instalada, se inserta una fuente luminosa tubular (no mostrada en los dibujos) a través de la abertura 72 de la segunda unidad extrema 68, y a través de la abertura 50 de la tapa extrema correspondiente 46 del cartucho 40, dentro de una bolsa tubular interna del elemento poroso, flexible, 42. Una superficie exterior de la fuente luminosa tubular se acopla al anillo tórico 52 dentro de la abertura 50 de la tapa extrema correspondiente 46, para crear un sello de fluido entre la fuente luminosa tubular y la tapa extrema correspondiente 46. En la práctica, el alojamiento 60 será permanentemente instalado en un sistema de purificación fotocatalitica de fluido, tal como aquella ilustrada en la Figura 1. El cartucho 40 será periódicamente retirado y reemplazado, siempre que su efectividad haya disminuido por debajo de un nivel aceptable. La entrada 66 del alojamiento 60 estará conectada al primer canal 24 para recibir el fluido impuro desde el depósito 22 de fluido. La salida 70 del alojamiento 60 estará conectada al segundo canal 26 para distribuir el fluido purificado hacia el depósito de fluido 22. El segundo canal 26 está preferentemente comprendido de una tuberia flexible, la cual es fácilmente retirada desde la salida 70 de la tapa extrema 68, sin la necesidad de herramientas especiales o habilidad especial. La bomba 28 es operativa para proporcionar flujo de fluido presurizado hacia el cartucho 40. En operación, el alojamiento 60 recibe el fluido impuro a través de la entrada 66. Este fluido fluye a través de la estructura tubular rigida 74 dentro de una región interior del cartucho, entre el elemento poroso, flexible, 42 y la fuente luminosa tubular. Debido a que existe un sello de fluido entre la estructura tubular rigida 74 y la tapa extrema correspondiente 46 en un extremo del cartucho, y entre la fuente luminosa tubular y la tapa extrema correspondiente 46 en el otro extremo del cartucho, un gran porcentaje del fluido será forzado a través del elemento cilindrico 42 en una dirección radial. En una modalidad preferida, la cantidad de liquido que es forzada a través del elemento 42 excederá 50 por ciento. En una modalidad más preferida, la cantidad del fluido que es forzado a través del elemento excederá 75 por ciento. En una modalidad todavía más preferida, la cantidad del fluido que es forzado a través del elemento, excederá 99 por ciento. Al mismo tiempo que el fluido está siendo forzado a través del elemento, la fuente luminosa tubular estará distribuyendo luz hacia el elemento. Esta luz activa al recubrimiento semiconductor sobre el elemento poroso, flexible 42, para actuar como un catalizador en una reacción que modifica una impureza en el fluido. Después de que el fluido pasa a través del elemento, éste viaja a través de un área entre la estructura de soporte 44 y el cuerpo 62 del alojamiento 60, hasta que alcanza la salida 70 de la segunda unidad extrema 68. De alli, el fluido purificado regresa al depósito a través del segundo canal 26. Las Figuras 6A y 6B ilustran otra modalidad más del cartucho de la presente invención. Por conveniencia, esta modalidad será indicada por el número de referencia 80. Como se ilustra en la Figura 6A, el cartucho 80 incluye una cubierta hermética al agua, transparente 82 que rodea un elemento 84 poroso, flexible, sustancialmente plano. La cubierta incluye una entrada 86 y una salida 88 para permitir que el fluido entre y salga del cartucho 80, respectivamente. Como se muestra en la Figura 6B, el cartucho 80 puede tener la apariencia de una almohada cuando se observa desde la parte lateral. Se debe de entender que el cartucho de esa modalidad puede ser fabricado en un número de formas diferentes, tal como una forma cilindrica, y no está limitado a la forma ilustrada en la Figura 6B. El elemento 84 en el cartucho 80 puede estar comprendido de los mismos materiales de malla o red utilizados para el elemento 42 de la modalidad previa. No obstante, es preferida una red no tejida debido a que es inherentemente compresible y es más probable que llene el espacio vacio completo dentro de la cubierta 82 que una red tejida. También, el elemento 84 estará asociado con un recubrimiento semiconductor, tales como aquellos mencionados en la descripción de la modalidad previa. La cubierta 82 del cartucho 80 es elaborada de un material que es transparente a la longitud de onda particular de la luz que es requerida para activar el material semiconductor el cual está asociado con el elemento 84. El material puede incluir, por ejemplo, teflón u otros fluoroelastómeros que transmiten la luz UV, u otro material polimérico similar. El material utilizado para la cubierta 80 puede también tener rigidez estructural, adecuada para realizar las mismas dos funciones generales que la estructura de soporte rigida 44 de la modalidad previa. Alternativamente, una porción inferior 83 de la cubierta 80 puede tener la rigidez estructural requerida, mientras que una porción superior 85 no la tiene. En algunas aplicaciones de muy baja presión, el cartucho puede ser proporcionado con suficiente soporte estructural simplemente haciéndolo descansar sobre una superficie rigida. En aplicaciones de más alta presión, el cartucho puede requerir un alojamiento rígido con una ventana transparente. La cubierta 82 es hermética al agua, excepto por una entrada 86 y una salida 88 a través de las cuales puede fluir el fluido. El cartucho puede contener una pluralidad de compartimientos 90 a través de los cuales debe de fluir el fluido, con el fin de ir desde la entrada 86 hacia la salida 88. Cada compartimiento 90 es llenado con una porción del elemento 84, y por lo tanto contribuye a la purificación del fluido por el cartucho 80. El uso de los compartimientos 90 en el cartucho 80, incrementa la distancia que debe de fluir el fluido a través del elemento 84, en presencia de luz y por lo tanto incrementa la efectividad total del cartucho 80. Los compartimientos 90 también ayudan reducir el efecto de canalización de fluido, y proporcionan resistencia estructural adicional via una pluralidad de soldaduras . El cartucho 80 puede ser construido de una manera relativamente simple y barata. En un método de construcción, una hoja delgada de material plástico es primeramente colocada sobre una superficie plana. En seguida, una red o malla plana que tiene un área más pequeña que la hoja de plástico, es colocada sobre la parte superior de la hoja. Posteriormente, otra hoja delgada de plástico que tiene las mismas dimensiones que la primera hoja, es colocada sobre la parte superior de la malla o red, y la hoja superior es soldada a la hoja inferior alrededor de todo el perímetro de la malla, dejando una pequeña abertura para la entrada y la salida. Alternativamente, la pila de tres capas puede ser colocada dentro de un molde de compresión el cual puede crear simultáneamente el sello completo alrededor del perímetro de la malla y separar los compartimientos 90 de la Figura 6A. En la práctica, el cartucho 80 es removiblemente insertado dentro de un sistema fotocatalitico 10 de purificación de fluidos, tal como uno ilustrado en la Figura 1. El cartucho 80 es colocado en un alojamiento de soporte dentro del sistema 10, el cual retiene el cartucho en su sitio durante la operación del sistema 10. Después de que el cartucho 80 está en su sitio, la entrada 86 del cartucho 80 es conectada al primer canal 24, para la recepción de fluido impuro proveniente del depósito de fluido 22, y la salida 86 del cartucho 80 es conectada al segundo canal 26, para distribuir el fluido purificado al depósito de fluido 22. El cartucho 80 puede ser periódicamente retirado y reemplazado cuando su efectividad ha caido por debajo de un valor aceptable. Cuando se inserta dentro del sistema 10, el cartucho 80 es colocado en proximidad estrecha a una fuente luminosa 20. La operación del sistema 10 que utiliza el cartucho 80 es sustancialmente igual que la operación del sistema que utiliza el cartucho 40 de la modalidad previa. El fluido impuro es forzado a través del elemento en presencia de luz, tiempo durante el cual las impurezas en el fluido son modificadas por la acción catalítica del recubrimiento semiconductor. Como se ilustra en las Figuras 7A y 7B, puede ser utilizado cualquier número de métodos diferentes de iluminación del cartucho 80.

Por ejemplo, la Figura 7A muestra un cartucho 80 que es iluminado por radiación solar. La Figura 7B muestra un cartucho 80 que es iluminado por luz directa y reflejada proveniente de una fuente luminosa 94 y un reflector asociado 96. Los siguientes ejemplos y los resultados de prueba se proporcionan con fines de ilustración, y no se pretende que limiten el alcance de la invención.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Se realizó un experimento para comparar el funcionamiento de los sistemas de purificación de agua que utilizan elementos fotocataliticos, a aquel de un sistema que utiliza únicamente luz ultravioleta para realizar la purificación, tal como son comúnmente utilizados en los acuarios. Los sistemas que utilizan el flujo de fluido axial y el flujo de fluido radial a través de los elementos fotocataliticos, fueron probados. El experimento involucró la conexión separada de cada sistema a un depósito que contenia una solución de agua y un colorante rojo que consistía de un compuesto orgánico, para determinar la proporción o velocidad de descomposición del colorante rojo, lograda por cada sistema. Para normalizar los resultados de la comparación, cada prueba utilizó la misma fuente de luz ultravioleta, y cada prueba proporcionó una velocidad o proporción equivalente de flujo de fluido a través del sistema correspondiente. El experimento probó tres sistemas. El primer sistema incluyó un elemento fotocatalitico adaptado para el flujo de fluido axial. El elemento fue ajustado apretadamente dentro del volumen anular entre una fuente luminosa tubular interna y un forro cilindrico externo. El segundo sistema incluyó un cartucho fotocatalitico adaptado para el flujo de fluido radial. El cartucho fue colocado dentro de un alojamiento y la fuente luminosa fue colocada en una bolsa tubular interna en el cartucho. El tercer sistema utilizó el mismo alojamiento que el segundo sistema, y la misma fuente de luz, pero con el cartucho fotocatalitico retirado. Para realizar cada prueba, fue primeramente conectado un sistema de purificación al depósito que contenia la solución de colorante rojo. Se encendió luego una bomba forzando a la solución desde el depósito, a través del sistema en cuestión, y nuevamente hacia el depósito. Periódicamente durante cada prueba, fueron tomadas muestras de la solución del depósito y medidas para la concentración del colorante. Para determinar la concentración del colorante en cada muestra, se utilizó un espectofotómetro para medir la absorción de luz de la muestra a una longitud de onda de 492 nm, la longitud de onda de la absorción de luz máxima para el colorante. La concentración del colorante en cada muestra, como un porcentaje de la concentración inicial del colorante al tiempo en que fue comenzada la prueba, fue luego trazada en gráfica versus el tiempo para mostrar gráficamente la velocidad o proporción de descomposición del colorante rojo en la solución producida por cada sistema. La Figura 8 es una gráfica que ilustra la velocidad o proporción de descomposición del colorante rojo, producida por cada sistema probado. La curva 100 ilustra la velocidad de descomposición para el sistema utilizando únicamente radiación ultravioleta. La curva 102 representa la velocidad de descomposición para el sistema, utilizando el cartucho de flujo radial. La curva 104 representa la velocidad de descomposición para el sistema, utilizando flujo de fluido axial. Como se observa en la Figura 8, las vidas medias del colorante en la solución son 123, 10 y 7.5 minutos, respectivamente. Este resultado indica que los sistemas que utilizan la purificación fotocatalitica de fluido son al menos 12 a 17 veces más efectivos que los sistemas que utilizan tratamiento con luz ultravioleta únicamente. Además, pueden ser agregados aditivos a los elementos fotocataliticos en los sistemas fotocataliticos que tienen el potencial para duplicar la eficiencia de estos sistemas. De este modo, la presente invención que proporciona el uso rápido y eficiente de los sistemas fotocataliticos en una variedad de aplicaciones, tales como acuarios, permite mejoramientos significativos en la efectividad en comparación a la tecnología actualmente en uso.

Ej emplo 2 Se realizó un experimento para determinar la efectividad de un cartucho fotocatalitico en el retiro de impurezas de un gas. Con referencia a la Figura 9, el cartucho utilizado en el experimento fue elaborado de la siguiente manera. Primeramente, se aplicó un recubrimiento fotocatalítico a una tela 106 de fibra de vidrio tejida, que tiene un tejido tipo gasa con un alto grado de espacios vacíos, y a un lado de una pieza de cartón. En seguida, un borde de la tela 106 fue acoplado a un borde de la pieza de cartón 108. El montaje fue luego laminado alrededor de un mandril con la tela 106 sobre la parte interna y el cartón 108 sobre la parte externa. La superficie recubierta con fotocatalizador del cartón 108 estuvo de cara hacia la parte interna. El cartucho resultante tuvo un diámetro menor que el diámetro interno de un alojamiento 110 de reactor cilindrico, para facilidad de inserción del cartucho dentro del alojamiento 110. El alojamiento 110 del reactor fue un tubo de acero inoxidable que contenia una lámpara de mercurio 112 de baja presión en su centro. Después de la inserción del cartucho dentro del alojamiento 110, la fuerza de restauración del cartón laminado 108 provocó que el cartucho se expandiera apretadamente contra una pared interna del alojamiento 110 del reactor. Simultáneamente, la tela 106 de fibra de vidrio tejida se deslaminó o desenrolló ligeramente. Las capas de la tela de fibra de vidrio 106 se distribuyeron por si mismas a todo lo largo del volumen anular definido por la superficie exterior de la lámpara 110 y la superficie interna del alojamiento 108. El gran número de envolturas aseguró la absorción completa de luz, y la soltura de las vueltas aseguró una baja caida de presión y buena sección transversal fotocatalitica tridimensional. La estructura compleja proporcionó buen mezclado de convección sin el uso de velocidades de flujo turbulentas. Como se ilustra en la Figura 10, colonia y limpiador anaranjado, ambos altamente odoríferos, fueron individualmente disueltos en agua contenida en un burbujeador de aire 114. Utilizando una bomba 116, una válvula 118 y un filtro 120 de carbón mineral activado, fue bombeado aire limpio a través del burbujeador 114, se hizo pasar a través del cartucho en el alojamiento 110 del reactor fotocatalitico, y luego se recolectó en una bolsa de plástico 122, grande. Con la lámpara 112 apagada, los olores de los agentes fueron fácilmente detectados en la bolsa 122. Cuando se repitieron los experimentos con la lámpara 112 encendida, no se detectó ni el olor de colonia ni de naranja.

Ejemplo 3 Se realizó otro experimento más para determinar la efectividad de un cartucho fotocatalitico en la eliminación de impurezas de un gas. El experimento utilizó cromatografía de gases para medir la habilidad del cartucho para descomponer el etanol. La instalación o equipo experimental se muestra en la Figura 11. Para comparación, se probó un reactor utilizando un cartucho como se describe en el ejemplo previo, y un reactor utilizando un fotocatalizador meramente como un recubrimiento superficial sobre los tubos de vidrio (reactor bidimensional). Los resultados del experimento se muestran en la Figura 12, la cual ilustra el porcentaje de etanol descompuesto por cada uno de los dos reactores, como una función de la concentración del etanol. La curva 124, para el reactor bidimensional, muestra la eficiencia de la descomposición del etanol que disminuye rápidamente con el incremento de la concentración del etanol. No obstante, la curva 126, para el reactor del cartucho, muestra la eficiencia de la descomposición del etanol remanente aproximadamente a 99% a la más alta concentración medida. Aunque la presente invención ha sido descrita en conjunto con su modalidad preferida, se debe de entender que pueden ser realizadas modificaciones y variaciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, por aquellos expertos en la técnica. Se considera que tales modificaciones y variaciones están dentro del espíritu y alcance de la invención y de las reivindicaciones anexas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención .

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Un cartucho reemplazable para el uso en un sistema de purificación fotocatalitica de fluidos, el sistema tiene una fuente de luz y una via de flujo de fluido, caracterizado el cartucho porque comprende: un elemento poroso, flexible, que tiene un recubrimiento semiconductor asociado con éste, dicho elemento poroso, flexible, es capaz de purificar, mediante fotocatálisis, un fluido que se hace pasar a través de dicho elemento en presencia de luz; y un medio de soporte rigido que soporta el elemento poroso, flexible; en donde el cartucho reemplazable está adaptado para ser capaz de ser removiblemente insertado dentro del sistema, en una posición adyacente a la fuente de luz y en la via de flujo de fluido .

2. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el elemento poroso, flexible y el recubrimiento semiconductor están asociados ' por un proceso que comprende los pasos de: la preparación de una suspensión que comprende un liquido y un polvo semiconductor; el poner en contacto el elemento con la suspensión; y la evaporación del liquido a partir del elemento .

3. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el elemento poroso, flexible, está comprendido de una malla o red enrollada en forma cilindrica, que tiene una bolsa tubular interna para la recepción de una fuente de luz tubular colocada dentro del elemento cilindricamente conformado.

4. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque: el medio de soporte rígido es de forma cilindrica y envuelve al elemento poroso flexible para dar soporte al elemento, de modo que el elemento puede conservar su forma cilindrica.

5. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque comprende: el medio para asegurar el elemento poroso flexible de forma cilindrica al soporte rígido de forma cilindrica.

6. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque: el medio para el aseguramiento incluye las tapas extremas en forma de anillo, las cuales se ajustan sobre cada extremo del medio de soporte rígido, cilindricamente conformado, y se acoplan a una porción del elemento poroso, flexible, cilindricamente conformado, para la retención de dicha porción en relación fija al medio de soporte rigido, siendo las tapas extremas en forma de anillo rígidas sobre la parte exterior, y tienen un diámetro interior capaz de permitir que una fuente de luz tubular sea colocada a través de dicha tapa extrema y dentro de la bolsa tubular interna del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, para la provisión de luz al elemento durante la operación.

7. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque: las tapas extremas en forma de anillo incluyen medios de sellado de fluido para conducir el fluido a través del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, el medio de sellado de fluido es capaz de crear un sello al fluido entre una primera área, interna al elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, y una segunda área, externa a dicho elemento.

8. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque: el medio de sellado de fluido incluye un anillo tórico.

9. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque: el medio de soporte rigido, cilindricamente conformado, es poroso para permitir que un fluido fluya a través del medio de soporte; el elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, incluye una primera área interna al elemento, y una segunda área externa al elemento; y el cartucho está adaptado para el flujo radial del fluido desde una de la primer área y de la segunda área hacia la otra de la primera área y de la segunda área, a través del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado y del medio de soporte poroso, rigido, cilindricamente conformado.

10. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque: el cartucho está adaptado para el flujo axial del fluido a través del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, desde un extremo de dicho elemento hacia el otro extremo de dicho elemento.

11. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque: el medio de soporte rigido, cilindricamente conformado, es no poroso e impermeable al flujo del fluido .

12. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque: la bolsa tubular interna del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, está adaptada para ajustarse herméticamente o apretadamente alrededor de la fuente luminosa tubular.

13. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende : un medio de soporte transparente, no poroso, cilindrico, que se ajusta apretadamente contra una superficie interna del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, para facilitar la confinación del flujo de fluido a dicho elemento, y para permitir que la luz proveniente de la fuente luminosa tubular alcance el elemento.

14. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el elemento poroso flexible está comprendido de una malla o red sustancialmente plana; y el medio de soporte rigido comprende una cubierta de plástico hermética al agua, transparente, para el elemento poroso flexible, incluyendo dicha cubierta : el medio de entrada para permitir que el fluido entre a la cubierta; el medio de salida para permitir que el fluido salga de la cubierta; y el medio para conducir el fluido desde el medio de entrada, a través del elemento poroso flexible, hacia el medio de salida.

15. Un cartucho reemplazable de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque: el medio para conducir el fluido incluye una serie de compartimientos internos a la cubierta, para incrementar la longitud de flujo de fluido a través del elemento poroso flexible.

16. Un sistema de purificación fotocatalitica de fluido, caracterizado porque comprende : una unidad fotocatalitica que tiene: un alojamiento; un cartucho acoplado al alojamiento y adaptado para el fácil retiro, que comprende: un elemento poroso flexible que tiene un recubrimiento semiconductor asociado con éste, el elemento poroso flexible es capaz de purificar, mediante fotocatálisis, un fluido que se hace pasar a través del elemento en presencia de luz; y un medio de soporte rigido que soporta al elemento poroso flexible; el medio para iluminar dicho elemento; el medio para conducir el fluido hacia el cartucho; el medio de salida para conducir el fluido lejos del cartucho; y el medio para conducir el fluido desde el medio de entrada, a través del elemento poroso flexible, hacia el medio de salida.

17. Un sistema de purificación fotocatalitica de fluido, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque comprende: un depósito de fluido que contiene un fluido que requiere purificación; el medio para conducir el fluido desde el depósito de fluido hacia el medio de entrada de la unidad fotocatalitica; el medio para conducir el fluido desde el medio de salida de la unidad fotocatalitica hacia el depósito de fluido; y el medio para crear el flujo de fluido presurizado a través de la unidad fotocatalitica, desde el medio de entrada hacia el medio de salida.

18. Un sistema de purificación fotocatalitica de fluido de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque: el depósito de fluido comprende un acuario.

19. Un sistema de purificación fotocatalitica de fluido de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque: el medio para la iluminación del elemento incluye una fuente luminosa tubular; el elemento poroso flexible está comprendido de una red o malla envuelta o enrollada en una forma cilindrica, que tiene una bolsa tubular interna para la recepción de la fuente luminosa tubular, en donde el elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, incluye una primera área interna al elemento, y una segunda área externa al elemento; el medio de soporte rigido es poroso, de forma cilindrica, y envuelve al elemento poroso flexible, para dar soporte al elemento, de modo que el elemento puede conservar su forma cilindrica; y el medio para conducir el fluido incluye: un sello de fluido entre la primera área y la segunda área, de modo que una porción sustancial del fluido que entra a una de la primera área y a la segunda área, debe de fluir a través del elemento poroso flexible, para llegar a la otra de la primera área y de la segunda área; el medio para distribuir el fluido desde el medio de entrada hacia una de la primera área y de la segunda área; y el medio para distribuir el fluido desde la otra de la primera área y de la segunda área hacia el medio de salida.

20. Un sistema de purificación fotocatalitica de fluido de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque: el medio para iluminar al elemento incluye una fuente luminosa tubular; el elemento poroso flexible está comprendido de una red o malla enrollada en una forma cilindrica, que tiene una bolsa tubular interna para ia recepción de la fuente luminosa tubular; el medio de soporte rigido es de forma cilindrica y envuelve al elemento poroso flexible, para dar soporte al elemento, de modo que el elemento puede conservar su forma cilindrica; y el cartucho está adaptado para el flujo axial del fluido a través del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, desde un extremo de dicho elemento hacia el otro extremo del elemento.

21. Un sistema de purificación fotocatalitica de fluido de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque: el medio de soporte rigido, cilindricamente conformado, es no poroso e impermeable al flujo de fluido; la bolsa tubular interna del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, está adaptada para ajustarse apretadamente alrededor de la fuente luminosa tubular; y el medio para conducir el fluido incluye: el medio para distribuir el fluido desde el medio de entrada hacia un extremo del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado; y el medio para distribuir el fluido desde el otro extremo del elemento poroso flexible, cilindricamente conformado, hacia el medio de salida.

22. Un proceso para eliminar contaminantes del agua en un acuario, utilizando un sistema de purificación fotocatalitica de fluido, caracterizado el proceso porque comprende: la distribución de agua desde el acuario hacia una unidad fotocatalitica; el poner en contacto el agua con un elemento fotocatalitico dentro de dicha unidad fotocatalitica en presencia de luz; y regresar el agua al acuario; en donde el sistema es capaz de operar tal que los contaminantes en el agua tienen una vida media de dos dias o menos.