PT95527A - Instalacao para originar a interaccao liquido/solido - Google Patents

Description

0 invento refere-se geralmente a causas que originam a interacçSo de um liquido com um sólido, Normalmente, a transferência de massa ocorrerá entre o líquido e o sólido, mas isto não á necessariamente assim, A transferência de massa pode ser para o liquido ou provir do liquido» 0 invento pode ser aplicado, por exemplo, à lixiviaçf.o, permuta jónica, cristalização, secagem, solução especifica, absorção ou adsorção, torrefacçao, reacções em fase liquida caiaiisadas por partículas_____sólidas e reacções líquido-sólido, e è aplicação destes processos a reacções químicas em geral. Durante o contacto, pode ter lugar uma ou outra permuta iónica, ou um ou mais compostos podem ser absorvidos, adsorvidos ou quimiossorvidos, ou libertados; os compostos estarão normalmente na forma de iões ou moléculas, mas eles podem ser aglomerações coloidais ou outras, ou misturas, ou. estar noutra forma. Pode estar envolvido qualquer número de espécies químicas, dependendo das necessidades do processo em particular. Se o invento for aplicado à permuta iónica, ele pode ser utilizado para o fase de contacto e/ou para o fase de regeneração ou eluição»

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Especificamente, o invento tem sido desenvolvido no decurso da processos da permuta iónica para a remoção de nitrato da água, mas pode ser particularmente útil na redução da dureza da água, na remoção ou recuperação selectiva de materiais tais como poluentes ou jnetais da^àgua jg na adsorção da^cor, 0 procedimento normal é conduzir o líquido ao contacta com o sólido, separar o líquido do sólido, regenerar o sólido e trazer líquido adicional ao contacto com α sólido» 0 sólida. e»g. o substrato da absorção ou absorção/1ibertação, será normal-mente insolúvel, e»g. resina, argila, mineral ou vidro»

Até hoje, o procedimento padrão para a operação de um sistema sélido/liquido aquoso era suportar o sólido numa coluna e operar um processo de cozedura, passando o liquido do processa, libertando o liquido do processo, passando ã solução de regeneração e, em seguida, passando o liquido do processo» Este processo era relativamente complicado» Além disso, as dimensões das particu.las sólidas não podiam ser inferiores a cerca de 0,4 até Θ,5 mm, doutro modo a tensão superficial da água impedia a drenagem suficientemente rápida sob gravidade, e a prática geral era utilizar dimensões de partícula de 0,5 mm em diante» 0 sólido estava geralmente na forma de pequenas esferas, contas, (a dimensão de uma esfera padrão era 1,1 mm), que podiam ter tido um revestimento do material reactivo, mas normalmente eram constituídas completamente pelo material reactivo» 0 inchamento e contracção natural do sólido provoca a rotura e o lascamento e as partículas pequenas assim formadas podem obstruir o leito de sólidos»

Como alternativa a este processo, têm sido propostos processos de sedimentação por gravidade contínuos» Neste caso, o sólido deve ser de um tal tamanho que a razão de descida ( ou razão diferencial num liquido de fluxo ascendente) seja razoavelmente rápida» 0 ponto de vista geral é de que os diâmetros descontas devem ser de pelo menos 0,5 mm, para a sedimentação ser suficientemente rápida» Estes processos são complicados devido ás contas poderem fazer parar as válvulas ou as válvulas utilizadas podem esmagar as contas, conduzindo a um entupimento não desejado e a uma sedimentação insuficientemente rápida» Foi feita uma proposta específica na ΘΒ-Α-1 070 251, proporcionando um processa de contracorrente onde os sólidas estio verdadeiraments em suspensão» Não há nenhuma discussão sobre ss dimensões das partículas sólidas mas, . na prática, verificou-s-é que é necessário um diâmetro de pelo menos 0,5 mm para se operar com sucesso» Um outro exemplo, na EP-A-® Θ1 €-- 969 pode ocorrer uma obstrução e excessiva contrapressão» A separação de partículas sólidas finas pode ser difícil, sendo impraticável utilizar colunas de filtro» Por conseguinte tem sido sugerido que as partículas possam ser coaguladas ou aglomeradas, por exemplo quando se utilizam parti*" cuias magnéticas» men te, e onde quan to É desejável proporcionar um sistema que opere continua-onde as concentrações permaneçam razoavelmente constantes a quantidade de sólidos requeridos é mantida tão baixa possível. 0 Invento 0 invento proporciona um método para originar a inier-racção de um líquido com um sólido que compreende a formação da uma suspensão de partículas do sólido no líquido e a movimentação das partículas sólidas e do líquido na mesma direcçSo enquanto o líquido interage com as partículas sólidas, removendo-se em seguida o líquido da suspensão, preferivelmente por filtração de fluxo cruzado, e a reciclagem das partículas sólidas» 0 invento proporciona também uma instalação para levar a cabo o método do invento. 0 invento, particulsrmente quando utiliza uma combina— ção do movimento co-çprrente do líquido e partículas discretas do <ϊ·

dass e.g. das microrrssinas, sem as desvantagens de sucessivas quedas de pressão s o perigo de obstrução ou entupimento que é experimentado com arranjos de coluna» ου o atrito e bloquamento mecânico relacionado e psrdas comoummente associadas com sistemas contínuos. 0 método do invento é simples a eficiente. As dimensões da instalação podem ser reduzidas e os custos de equipamento diminuídos. O método pode ser contínuo ou próximo de contínuo. 0 invento pode ser utilizado para cuna fase de contac-h^ a para uma fase de regeneração» ou ser utilizado apenas numa fas de regeneração ou somente numa fase de contacto.

Se desejado pode ser incorporado um sistema de válvula-normal porque a frsciura ou a pulverização das partículas já r,^ tem grande signuficado porque a dimensão de partícula da iaborgt-ção pode ser muito pequena. Por conseguinte, o invento permi^ utilizar material fino, quer seja fino de origem quer reduzida por fractura a material fino como resultado do atri,f^ durante o processo.

Dimensão da Partícula Sólida

As partículas podem ter qualquer forma que seja adeqy^ da, e.g. fibras ou plaquetas ou. esferas e esferóides ma is tradi.. cionais. Para as partículas esféricas ou esferóides, as dimensões podem ser consideradas como dimensões de passagem peneiro (que dâ o diâmetro nominal) e, em geral, as dimensões são aqui as dimensões de passagem no peneiro ou na malha»

Os constrangimentos na dimensão máxima das partículas estão relacionadas com as condições económicas e operacionais das processos individuais por vários parâmetros diferentes, tais cama volume, ârsa de superfície, área máxima ou mínima apresentada, área apresentada máxima, dimensão mínima e dimensão máxima» Ainda que possa ser utilizada uma dimensão padrão de cerca de 1 mm (ou especificamente 1,1 mm), particularmente em grandes instalações fabris, as partículas são preferivelmente pequenas em comparação com as utilizadas em processos padrão, de maneira que a superfície específica eficaz é maior e as cinéticas das reac-ções da permuta/absorção ou adsorção/solução são mais rápidas» A relativa redução de dimensão pode aumentar o numero aparente de locais disponíveis para a acção, mas, o que é mais importante, pode aumentar- a cinética de reacção» Há um melhor contacto casual, praticularments a baixas concentrações» A dimensão de partícula pode ser optimizada para satisfazer as exigências do processo, mas os sólidos podem ser utilizados tal qual são fornecidos, sem peneiração preliminar para remover os finos» Em geral, a dimensão de partícula é, preferivelmente, menor do que a escolhida para utilização, por exemplo, em colunas de enchimento ou leitos de filtração» A dimensão de partícula é, preferivelmente, menor do que 0,5, 0,4 ou 0,3 mm, ou menor do que 0,25 ou 0,2 mm.

Beralmente, não obstante as partículas não necessitarem de ser formadas por uma técnica de fragmentação, a dimensão da partícula pode ser a de um sólido pulverizado» Frequentemente, o limite superior da dimensão de partícula é o imposta pela cinética de reacção e também pela bombagem e pela energia necessária τ para manter as partículas grandes em suspensão. Não há usualmente qualquer vantagem na utilização de partículas grandes, mas não existe qualquer razão para que elas não devam ser utilizadas. Contudo, uma vantagem do invento reside na possibilidade de se poder utilizar partículas de um tamanha menor da que a normal» Não existe nenhum limite inferior teórico para a dimensão de partícula que pode ser utilizada, apesar de em termos práticos as partículas de menos de cerca de 0,2 ou 0,1 mícron não deverem ser utilizadas. A dimensão de 0?i mícron é determinada pela dimensão de remoção de um microfiltro, mas esta dimensão pode ser mais reduzida se for utilizado um ultrafiltro. Uma dimensão prática mínima de <3,4 ou <3,5 mícron é mais realista. Contudo, as partículas de menos de 5Θ mícron tendem a formar um creme na água. e a ser difíceis de retirar da água»

Para dar um exemplo específico, para a resina de permuta iónica utilizada nos Exemplos que se seguem não se verificou nenhuma vantagem real em ter dimensões de partículas menores do que ίθό mícron. As dimensões de partícula podem situar-se numa gama desde 50 até í20 mícron ou desde 10Θ até 20Θ mícron ou, para carbono activado, desde i<30 até όθβ mícron.

Prooorcão de Sólido para Líquido

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A concentração ou razão ponderai de sólido para líquido pode ser escolhida conforme for apropriado. Por exemplo, alguns sólidos adsorventes t‘@m capacidade relativamente baixa e necessitam de ser utilizados em alta concentração. Algumas suspensões ou lamas podem permanecer fluidas com sólidos até όβ enquanto outras são sólidas aos 2 a concentração deve ser tal que K. perraita a suspensão suspensão permanecer actual de sólidos da e bombagem» Dentro da necessidade de a bombeével, as propriedades e o conteúdo suspensão variarão, dependendo da aplicação»

Por exemplo, a proporção de sólidos pode ser tão be*ixa como 0,2 %, ou mesmo menor, ou a proporção pode situar-se acima dos 20 % ou acima dos 3Θ %» Numa instalação fabril, podem existir diferentes concentrações em diferentes partes, por exemplo na fase de tratamento e na fase de regeneração» Em geral, a concentração do sólido no líquido pode ser relativamente baixa durante o movimento co-corrente e a interacção, e»g» abaixo de cerca de 10 'L numa base ponderai, preferivelmente desde cerca de 5 % até cerca de 1 L

Fase de contacto

Pode ser utilizada qualquer forma de suspensão turbulenta ou outra, na qual as partículas sólidas e o líquido sejam misturados íntima e aleatoriamente - por exemplo, a mistura íntima pode ser alcançada, e»g» tendo um tanque com um propulsor ou. providenciando um leito fluidizado» . A suspensão não necessita de ser estável, i.e», as partículas sólidas podem descer ou subir se não houver fluxo ou agitação, sendo a técnica um tipo de técnica de fluidização» Em termos gerais, as partículas serão discretas, i.e», não aglomeradas» 0 sólido e o líquido podem ser juntos antes da introdução para uma câmara onde ocorre a sua mistura íntima e aleatória» Contudo, num processo, após a formação da suspensão, faz-se passar a suspensão ao longo de uma comprida linha de abastecimento, com um tempo de residência substancial, para o filtro em que a separação é efectuadas a linha de abastecimento pode ter, i 'Ν V. Λ '' ^ \,χν· digamos, de i a 2,5 m de comprimento. Em gerát··,^’"os tempos de contacto são preferivelmente maiores do que cerca de 1 ou 2 minutos e menos do que cerca de 20 minutos, digamos cerca de 4 DU 5 minutos. 0 tempo é escolhido conforme for apropriado para as dimensões de partícula, o grau de agitação e as cinética de reacção.

Fase de Separação A fase de remoção de líquido ou separação pode ser levada a cabo por qualquer caminho adequado. Não é necessário que a fase de separação deva ocorrer numa câmara diferente daquela em que a fase de contacto é levada a cabo. Contudo, a mistura é preferivelmente passada para o filtro. que pode ser qualquer filtro adequado, mas é preferivelmente u.m filtro de fÍu;-;o cruzado que pode ser utilizado num modo sem saída. A vantagem da utilização do modo sem sa.ída ê que pode ser obtida muitas vezes um fluxo muito mais alto, possivelmente vinte vezes maior. 0 filtra pode, por exemplo, ser conforme se descreve em SB-A-2 185 9Θ6 ou em US 4 765 906» A fase de separação poda envolver as fases de formação bolo do material de contacto, material que contacta e a sua a fractura do bolo, e.g. com 185 9Θ6 ou em US 4 765 906, a um filtro sem saída e o despejo? filtro de saco, voltando o um dispositivo inserido tal como de uma membrana, formação de Um possivelmente a regeneração do lavagem enquanto está no filtro, rolos como se descreve em GB-A-2 abertura da saída fechada se for alternativamente, se existir Ujn interior do filtro para fora com um de pistão, ser fie é preferido o filtro flexível? contudo, não •íível ~ pode ser utili2acja um filtro de folha necessita plana e, τ

fase de contacto pode ocorrer sobre ou no próprio filtro, quando apropriado ao processo em particular? num tal caso, o filtro pode ser pré—revestido e, eis seguida, revestido com o sólido, que á em seguida imobilizado no filtro por um processo qualquer? a regeneração pode em seguida ter lugar no filtro» A utilização de um filtro reduz o atrito do material de contacto e também reduz o efeito deste atrito visto que aquele líquido pode ser removido mesmo estando presentes partículas de dimensão inferior a 1 mícron, A utilização de um filtro de fluxo cruzada impede que uma concentração constante do sólido no líquido se mantenha, pelo menos durante os longos períodos entre as operações de limpeza do filtro»

Preferivelmente, é deixado liquido suficiente após a separação para as partículas sólidas permanecerem na forma de uma suspensão, digamos como uma lama, o que facilita a reciclagem.

Mo termo da fase de separação, o líquido pode passar para uma outra fase de contacto com a mesma cozedura de sólido imas regenerado) ou uma cozedura de sólido diferente»

Fase de Regeneração 0 sólido pode ser regenerado e isto pod® 5er feito no local da separação ou noutro lugar» A regeneraçãD típica pode ser realizada por imersão num fluido adequado, e»qB -imersão de resina permutadora iónica em água salgada, mas pod** ser Ufxii2ado qualquer processo adequado, tal como lavagem àcidq Du cáustica, lixiviação, sluição de gás, aquecimento, exposição ^ lu2 QH o,itra vl. \ - ‘ raaxação e 1 ectramagnetica, passagens de corrêrfcte''v' eléctrica ou choque físico. Pode ser necessária após a regeneração outra lavagem ou enKsguamsnto, para devolver o sólido a uma condição adequada para a reutilização ou alienação.

Para a regeneração pode ser utilizada um processa que é inventivo em si próprio. 0 processo é um método de contacto de um líquido com um sólido, que compreende a formação de uma suspensão do sólido num líquido,, a passagem da suspensão para um filtra de maneira a que o filtro retenha o sólido e, em seguida, a passagem de um liquido através do filtro na direcção oposta, para o sólido ser removido do filtro e se formar uma suspensão. 0 filtro está, preferivelmente, na forma de um filtro de saco de maneira a que tenha uma grande capacidade de retenção. 0 método operativo mantém o filtro limpo. Sem para o efeito requerer qualquer passo de limpeza especial.

Para a regeneração, o sólido pode ser suspenso num agente de regeneração fraco e, em seguida, removido do filtro com um agente de regeneração forte? para a lavagem, o sólido pode ser suspenso num primeiro liquido de 1avagem e, em seguida, removido do filtro com um segundo liquido de lavagem. Normalmente, ambos os processos podem ser adaptados consecutivamente, em fi11ros di ferentes. A regeneração é preferivelmente levada a cabo por alimentação das partículas sólidas a partir do meio para remoção do liquido da suspensão de volta para uma câmara em que a referida suspensão é mantida e drenando a suspensão da referida câmara para regeneração? por outras palavras, as partículas sólidas são preferivelmente recicladas sem regeneração, sendo mantido um ciclo de regeneração separado. Como alternativa, pode-se providenciar uma sangria para a remoção las sólidas quando elas são recicladas de unis para a câmara d partícu- suspen- sao.

Fase de Retorno fi última fase é a fase de retorno, quando o sólido regenerado ou não regenerado pode ser devolvido para o inicio do processo para reintrodução a uma razão controlada ou medida, se o sólida não permanecer completamente no local.

Num processo contínuo, pode haver uma sangria lenta das partículas sólidas para descarga ou regeneração, que é substituída por uma alimentação lenta de partículas sólidas? enquanto a porção principal das partículas sólidas é recirculada. As partículas sólidas podem ser recicladas em média pelo menos cerca de duas vezes antes da regeneração ou descarga, e.g» tr‘e‘s ou quatro vezes» Uma grande recirculsção melhora a utilização do sólido pela' utilização da sua total capacidade, possibilita concentrações mais elevadas de sólido a ser utilizado e melhora a qualidade do produto»

Utilizações especificas do invento 0 líquido não é necessariamente a água, mas s®‘—lõ—á em muitos casos» 0 invento pode ser particularmente útil aquando da remoção de materiais não desejados da água que estejam em baixa concentração, por exemplo a redução de concentrações ae nitrato, boro, estrôncio ou césio. Uma vantagem do invento é que podem ϋ $ C' ^ ϋ $ C' ^ ser utilizadas diferenciais digamos menos de 350, 250 ou 50 kPa, permitindo que sejam mais do que 1® or 2© m’"'/ h % i de pressão baixas para a filtração., 2®0 kPa e inferiores até- 15®, 1 ©Θ e tratados grandes volumes, quer dizer sto pode ser particularmente útil na áq ua i n d us t r i a1.

Outras utilizações encaradas incluems a utilização ou regeneração dia carvão activado em ρώ empregue para a purificação de líquidos, e.g. para remover pesticidas ou. outros traços de poluentes orgânicos, tais como tri-halometanos? a utilização de carvão activado em pá para remover emulsões, tais como tinta da água, oti para remover orgânicos, tais como óleo e gás butano de uma emulsão de água/óleo/gás - normalmente o carbono não seria regeneradop utilizando adsorventes derivados biologicamente e outros adsorventes derivados naturalmente no tratamento de fluidos de processo, tais como desperdícios radioac-tivos (aqui podem ser utilizados filtros especiais tais como de carbono entrançado ou fibra de vidro, ou aço inoxidável ou bronze de fósforo)p a permuta ióníca contínua, em geral - normalmsnte na permuta iónica haverá regeneração. 14

Execuções Preferidas 0 invento será adicionalmente descrito, por meio de Exemplos, com referência aos desenhos que acompanham esta memória, em ques

As Fiquras 1 a 4 são diagramas esquemáticos de três instalações diferentes para realizar o método deste inventog

As Figuras 5a e 5b são um diagrama de uma instalação piloto? e A Figura 6 é uma vista, parcialmente em secção vertical, de um filtra de saca na instalação das Figuras 5a e 5b»

Em toda esta memória são utilizadas as mesmas referências para os componentes que realizam funções semelhantes»

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Figura 1 0 sólido de contacto e o liquido do processo são misturados num tanque (1) e são bombeados para fora através de uma mangueira de grande diâmetro, flexível e comprida (2) enrolada à volta de um tambor, dando um tempo de contacto substancial, actuando a mangueira í2> como câmara de contacto» 0 comprimento da mangueira Í2) pode ser de 1,75 m, dando um tempo de residência aproximado de um minuto a um caudal de 20 1/min. έ necessária * 15 5 * 15 5

contacta uma e, se desejada, pode ser incluído um agitador no tanque ’Λ) de mistura, ainda que a seção de bombagem normalmente vá dar um bam contacto na mangueira <2)§ não =6 no tanque (1) de mistura em agitação mas também na mangueira <2>, o sólido e o líquido estão em movimento co-corrente. 0 tempo de residência substancial na mangueira <2) possibilita que o tanque <i) seja mais pequena e/ou o tempo de residência no tanque íx> seja mais curto» A mistura passa em seguida para uma unidade de filtração í3) de fluxo cruzado da qual o fluido de processo limpo é removido em (4)» São possíveis pelo menos dois métodos de regeneração» Num primeiro método, a alimentação de regenerador (agente d© regeneração) provém de um tanque de armazenamento (não mostrada) e é feita sobre o sólido no filtro de maneira a que o sólido seja regenerada na filtra» Após a regeneração, o sólido é removido do filtro, para passar ao longo de uma linha de reciclagem <5) de volta ao tanque de mistura íi), Num segundo método, o sólido é removido do filtro e passado para um tanque de contacto, sendo o sólido em seguida regenerada, filtrada, lavado e devolvida ao tanque de mistura íi)« D método utilizado depende da facilidade de regeneração, ainda que basicamente o primeiro método seja mais rápido e mais cómodo e fácil do que o segundo. ser

Pade ser utilizada um método alternativo, particularmente quando é mais barato descarregar o sólido (que pode ser o caso e.g» com carvão activado pulverizada), apesar da processa poder ser utilizado quando d sólido é regenerado mais tarde. Sem a regeneração no filtra (3), o sólida é recirculada aa longo da linha (5) na forma de uma suspensão ou lama concentrada» Nesta via, o sólido pode ser recirculada par exemplo uma média de 2€í vezes antes de ser regenerado ou descarregado. A recirculação pode ocorrer durante a filtração cruzada normal, ou pode a incorporada um ciclo de remoção do sólido uo!’fél-tro de maneii que o sólido assim removido seja imediatamente recirculado.

Os componentes padrão são mostrados de um modo convencional, incluindo medidores de nível, válvulas de sentido único, válvulas de paragem e manómetros. Há um fluxímetro (ó) e um controlo electrónico (7) para uma bomfaa principal (S)= 0 filtro <3) pode ser como o revelado na U.8. 4 7ó5 9Θό„

Fiaura 2 É utilizada a unidade (11) de filtração de fluxo cruzado sem saída, iioco é, uma unidade de filtração de fluxo cruzado com uma vá1vu1a de saída fechada. Não é mostrada uma Câmara de contacto, mas pode ser incluída, se desejada. Contudo, pode ocorrer um contacto suficiente no tanque Cl) e na tubagem de trabalha. é mostrada uma linha de reciclagem (12), contra a corrente do filtro íó>« A regeneração pode ser feita como artteriormen te *

Figura 3 A instalação fabril da Figura 3 é semelhante è da Figura 1. O recipiente (13) é indicado para a recolha da água tratada retirada em <4> e indica-se um tanque (14) de alimentação de resina para a alimentação do tanque <1) de mistura. Há uma linha (15) para alimentação de água não tratada. Contudo, mostra-se um outro filtro (16) de fluxo cruzado numa segunda linha (17) de reciclagem a qual também inclui o equipamento (18) V Ν ’ ' para a regeneração da resina e a sua lavagem» 0 filtro <16), que pode ser utilizado nos modos fluxo cruzado ou sem saída, remove o fluido adicional da resina antes de passar para o equipamento (18)= A maior parte da resina pode ser reciclada através da linha (5), sendo reciclada o suficiente através da linha (17) para manter um nível de regeneração adequado»

Figura 4 A fase de contacto da instalação fabril da Figura 4 é semelhante á descrita em relação ao processo alternativo da Figura 1« é alimentado em (2Í> um líquido de processo e é alimentada em (22) para o tanque de alimentação € 1> uma suspensão ou lama de resina» A suspensão no tanque de alimentação (i) é retirada em (23) por meio de uma toomba de alimentação (8) e passa através de um filtro (3) de fluxo cruzado» Mo filtro (3>? o líquido é removido e tuna suspensão ou lama do sólida com conteúdo reduzido de líquido é devolvida em (5) para o tanque de alimentação (1) enquanto o liquida removido existe em (4), 0 processo de regeneração é de regeneração em contra-corrente num número de passos ca—correntes» Há uma sangria em (24) que é bombeada por uma bomba de deslocamento de curso variável (25) para um dispositivo de espessamento (26) de qualquer tipo adequado, ilustrado como um filtro de vácuo rotativo» A bomba (25) controla a concentração do sólido e por isso controla o tempo de detenção do sólido no sistema» 0 filtrado é drenado em (27) e é devolvido para o tanque de alimentação (i), 0 sólido espessado passa para o tanque (28) que contêm o regenerador fraco, onde ele forma uma suspensão no regenerador» A suspensão é bombeada por uma bomba (29) através de um filtro de

is saca (3Θ) e a filtrado á devolvido para o tanque (28), senda a sólido retido no filtro (-3®).

Após um número suficiente de cicias, as válvulas (31) e (32) são fechadas e as válvulas (33) e (34) são abertas» Há um outro tanque (35) que contém o regenerador forte, que é em seguida bombeado por uma bamba (3ó> numa direcçlo contrária através do filtro (3®)» lavando em cor»tracorrente o filtro (3Θ) e recuperando o sólido retido no filtro (3Θ) e formando com ele uma suspensão que é levada para um tanque principal (37) (se for requerido), ft suspensão do sólido no regenerador forte é drenada do tanque (37) em (38) e passada para um segundo dispositivo de espessamento (39) de qualquer tipo adequado, ilustrado como um filtro de vácuo rotativo». 0 filtrado do dispositivo (39) é drenado por uma bomba (4Θ) e é devolvido para o tanque de regenerador forte (35), facultativamente por via do tanque principal (41),

Para o enxaguamento ou lavagem, a resina espessada proveniente do dispositivo de espessamento (39) é passada para o tanque de enxaguamento ou lavagem (42) ao qual è adicionado líquido de enxaguamento ou lavagem; aqui, ela é misturada com um líquido de enxaguamento ou lavagem para formar uma suspensão, e a suspensão é bombeada por uma bamba (43) através de um segundo filtro de saco (44) e devolvida para o tanque de enxaguamento ou lavagem (42),

Após um número suficiente de ciclos, as válvulas <45? e (4ó> slo fechadas e as válvulas (47) e (48) são abertas» Há um tanque (49) de solução de resina para α qual é adicionada líquido de ajustamento, e este líquido é bombeado por uma bamba (5Θ) numa direcção contrária através da filtro de saco (44) para levar o sólida retido no filtra de saco (44) e formando com ele uma \ \ * -h S ? ·Γ >

suspensão na tanque (49) » A partir da tanque (49) , uma bombs. de deslocamento positivo (51) bombeia o sólido em suspensão regenerado, de volta para o tanque de alimentação íi). Q excesso de líquido de enxaguamento ou lavagem á removido do tanque (42) e o regenerador utilizado â removido do tanque (28)B A solução utilizada é escoada continuamente e numa pequena corrente, e as concentrações que envolvem o sistema são substancialmente constantes. Por conseguinte não hâ exigência de maiores tanques equilibradores e de mistura.

Figuras 5a e 5b

As Figuras 5a e 5b deverão unir-se ao longo das suas respectivas margens direita e esquerda» A instalação piloto das Figuras 5a e 5b baseia-se na instalação da Figura 4»

Na fase de contacto (Figura 5a), são utilizados vários filtros (3) divididos em três barreiras, cada uma servida pela sua própria bamba (8) — as barreiras de filtros (3) podem ser operadas independentemente ou conjuntamente para se conseguir a capacidade desejada» 0 filtro (3) é de módulos de cortinas, conforme revelado nas Figuras 11, 12, 17, ISa e 18b da U»S» 4 7é5 906, cada um com uma válvula de bola de contrapressão (60). Os filtros (3) escoam para um tabuleiro (615 que por su.a vez tem saídas por vávula de batente de maneira a que possa escoar em (4) para um tanque (62) de água tratada, ou possa escoar em (635 para um tanque de alimentação (1) se a qualidade for inaceitável. Há um dispositivo de limpeza para a limpeza dos filtros (3),

- 7Η geralmente conforme o descrito na U,8, 4 765 9Θ65 há um arranja para a tiragem da água tratada do tanque (62) de água tratada e a sua bombagem com uma bamba (64·) através de uma mangueira bobinada (65) para os bocais de pulverização móveis (66) para a limpeza dos filtras (3)=, sendo os bocais de pulverização móveis (66) conduzidos por um dispositivo transportador (67). O tanque de alimentação (!) está equipado com uma bamba de mistura por jacto (68) para assegurar que o sólido e o líquido formem uma boa suspensão» Há um medidor de caudal helicoidal na linha de alimentação (21), O tanque de água tratada (62) contém ;um dique C7Θ) de chanfradura em V que forma um compartimento (7i) separado, do qual é bombeada a água tratada por uma bamba (72) (controlada por um interruptor de nível (73)) para um tanque (74) 3 de água de serviço de, digamos, 2 m de capacidade. --w/

Na fase de regeneração (Figura 5b), cada tanque de espessamento (26) e (39) está associado com uma unidade auxiliar de sucção, respectivamente (75) e (76). 0 filtrado do tanque de espessamento (26) pode passar ao longo da linha 27a e bombeado por uma bomba (77) para o tanque de alimentação Cl), ou pode passar ao longo da linha 27b e ser bombeado por uma bomba (78) para o tanque de água tratada (62), de acordo com a qualidade» O filtrado do tanque de espessamento (39) pode passar ao longo da linha 40 a e ser devolvido para o tanque de regenerador forte (35) por meio de uma bomba (79), ou pode passar ac» longo da linha 4ôb e ser bombeado por uma bomba (80) para o tanque de alimentação (1) ou via uma linha (21) para qualquer dos tanques (28), (35), (42) ou (49).

Mostra-se um saturador de regenerador (82) que é para a alimentação de regenerador ao tanque de regenerador forte (35), Há uma alimentação superabundante (83) do tanquede regenerador

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Xv.v ^ . ·' fraca (28)« Q tanque de regenerador fraco (28) é equipada com um agitador (84). Há uma linha de alimentação superabundante (85) do tanque de regenerador fraco (28) para um tanque de desperdícios (86) o qual transborda para o tanque (87), que é bombeado para o desperdício por uma bomba (88)=

Na fase de limpeza, o tanque de limpeza (42) tem uma linha de alimentação superabundante (89) que alimenta o tanque de desperdícios (86), e o tanque (49) tem um escoamento de segurança (9€i) que leva ao tanque de desperdícios (86). 0 tanque (49) tem um agitador (91) para se formar uma suspensão do sólido. é proporcionada uma linha (92) de água de serviço para o arranque.

Em qualquer das Figuras, podem ser utilizados em paralelo dais ou mais tanques de mistura (1). Nas Figuras 1 até 4,, podem ser utilizados em paralelo dois ou mais filtros (3) ou (11) ou (16)p se for empregue o modo sem saída para as unidades de filtração, isto. possibilita que seja operado um processo semi-contínuo pala ligação do filtro (3), (11) ou (16), ao(s> outroís). F iqura 6 A Figura 6 ilustra o filtro de saco (30) ou (44). O filtro (30) ou. (44) compreende dois invólucros cilíndricos (101) aparafusados eonjuntamente nos rebordos-guias (102). Os rebor-dos-guias C102) apertam entre eles vedantes adequados, os rebor dos (103) nas gaiolas cónicas de aço inoxidável (104) que estão no interior dos invólucros e a orla de um tecido de filtro (105). 0 pano filtrante íl€»5) ê costurado para formar um cone da mesma dimensão das gaiolas cónicas (104) com uína orla no terminal tíe abrir do cone. As gaiolas (104) impedem que a pana filtrante (1Θ5) estenda em demasia e se rompa, isto ê, elas suspendem e restringem o pano filtrante (105), 0 pano filtrante (105) pode ser feito tíe poliéster e pode ser de uma única prega, da mesma especificação que a descrita com refertncia às Figuras 17 até 18a da U.S. 4 765 936.

Exemplo 1

Numa escala laboratorial, foi utilizada a instalação fabril da Figura 1 para reduzir a concentração de nitrato em água desde 93 até menos de 13 mg-NO^/1,

Utilizando resina permutadora iónica "Duolite Microionex AOH!! (conforme έ fornecida por Rohm & Haas) na forma de um pó que tem partículas numa gama desde 5 até 90 pm, o tempo de contacto foi de um minuto. Embora seja mencionada uma resina permutadora iónica específica, pode ser utilizada qualquer resina aniónica pulverizada adequada, A concentração foi preferivelmente maior do que 0,05 %, sendo a de 0,1 % eficaz e sendo a de cerca de 0,2 % a preferida - parace não haver grande vantagem em ter concentrações maiores do que 0,2 % nesta particular concentração inicial de nitrato. 0 filtro (3) foi conforme o descrito com referencia às Figuras 5 até 10 e 17 até 18b da U,3, 4 765 906, Esta U„S» 4 765 906 explica como o sólido retido pode ser removido do •filtro (3). 0 diferencial de pressão foi de 150 kPa através do filtro (3>, sendo a gama adequada desde 100 até 2€*0 kPa,

Exemplo 2

Numa escala laboratorial9 foi utilizada a instalação fabril da Figura 3 para reduzir a concentração de nitrato em água desde 10€* até 11 mq-NO^/1» " .j A resina, conforme à do Exemplo í, serviu de alimentação na forma de uma lama em água a uma concentração de Θ,Ι numa base ponderai, e foi filtrada pelo filtro (3) em modo de fluxo cruzado com parte-da lama, reciclando via linha í5) para o tanque de mistura Cl). Por meio de válvulas, foi separada uma sangria que escoou para o filtro (16) que foi operado em modo sem saída » A água de produto assim obtida foi combinada com a proveniente do filtro <3> e recolhida no tanque < 13). Uma vez ter sido recolhida no filtro (16) a resina suficiente, foi aberta uma válvula que permitiu que a solução de água salgada (regeneradora) lavasse a resina dentro do tanque (1B) para regeneração» A solução de égua salgada foi seguida por uma pequena quantidade de água de produto para limpar o filtro (16) antes de ser reintrodu-zido no serviço como filtra sem saída»

Outros detalhes como no Exemplo 1.

Exemplo 3

Numa escala de instalação piloto, foi utilizada a instalação fabril da Figura 5 para reduzir a concentração de nitrato em água subterrânea desde 6Θ até 19 mg-ND^/l»

subterrânea não continha sólidos detectáveis» Foram utilizados

nove filtros (3), cada um com 8 m de comprimento ,

Foi utilizada uma resina permutadora iónica “Purolite'5 A520E, na forma de um pá que tinha partículas ntuna gama desde 5Θ até 1Θ0 μ/n» ft resina foi doseada pela bomba (51) para o tanque de alimentação (1) a uma razão tal que a resina era 0*2 % numa base ponderai na água não trabalhada;, ainda que a dinâmica do sistema fizesse com que a concentração da resina no tanque de alimentação (i) fosse significativamente mais alta,, nomeadamente cerca de 1 *25 %» Num estado estabilizado,, a carga total de resina no sistema era de 11 kg» A bomba de sangria (25) foi posta a bombear a cerca de 1000 l/h? atingindo là % da alimentação» A pressão no filtro (3> foi de 175 kPa, ou possivelmente até 2€>0 kPa (pressões mais elevadas do que esta poderiam ser utilizadas se a água não trabalhada contivesse a matéria sólida que sujou os filtros (3))» Os filtros (3) remcaveram cerca de 96 % da água da suspensão que fluiu para os filtros (31» Em média,, a resina reciclou, por quatro vezes para o tanque de alimentação antes de ser regenerada»

Os tanques de espessamento (26) e (39) foram operados para uma descarga dos sólidos a 50 % numa base ponderai de concentração» 0 filtra (30) foi lavado em contracorrente de fluxo invertido em Cada ciclo de regeneração após tris minutos» Foi utilizada solução de cloreto de sódio a 10 % numa base ponderai como regenerador forte e solução de cloreto de sódio a 5 % numa base ponderai como regenerador fraco»

Obteve~se na água tratada a concentração de nitrato desejada e os cloretos ficaram abaixo dos 2€10 mg/1» A recuperação da água foi cerca de 84 %„ ’'''0'áàC\N / 0 tempo de retenção médio na tanque- de aiimenbaçlo < 1) , tubagens de trabalho e filtros (3) foi cerca de 4 ou 5 minutos»

Os filtros (3) foram conforme os revelados nas Figuras 11, 12, 17, 18a e IBb da U.-S» 4 765 BCsé, Contudo, como nlo há sólidos presentes na água nlo trabalhada» nlo foi necessário nenhum ciclo de limpeza» Algu.ma da resina assentou no tecido do suporte do filtro para formar uma membrana, mas a restante resina nlo constituiu uma camada significativa»

Exemplo 4

Foi repetido o Exemplo C3> com uma água não tratada d i f erente» A concentração de nitrto foi reduzida des-de 43,3 para 16,5-18 mg-NCL,/!.

Exemplo 5 O Exemplo 5 é como o Exemplo 3, com os seguintes parâmetros diferentess

Dose de resina s 0,8 %, numa base ponderai, de água nlo tratada?

Concentração no tanque de alimentação? 5 % numa base ponderai?

Carga total de resinas 44 kg?

Recuperação de águas

A descrição do presente invento que tem sido feita anteriormente serve meramente coma exempla e podem ser feitas modificações dentro do espírito do invento»

Claims (2)

1. λ' $ Ο λ REIVINDICfiÇúESs iã = - Método para originar a interac.ção de um liquido com um sólida carsctericada por compreenders - a -formação de uma suspensão de partículas do sólido no líquido e a movimentação das partículas sólidas e do líquido na mesma direcção enquanto o líquido interage com as partículas sólidas; - em seguida? a remoção do líquido da suspensãop e - a reciclagem das partículas sólidas* 2â.- Método de acordo com a reivindicação 1? caracteri-2:ado por o líquido ser removido da suspensão por filtração de fluxo cruzado. 3â«- Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada por as partículas sólidas serem continuamente recicladas» 4§*- Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes? oaraçterizado por? depois da remoção do líquido da suspensão? se deixar líquido suficiente para as partículas sólidas permanecerem em suspensão e por as partículas sólidas serem recicladas» 5â„- Método de &cardO com qualquer uma das reivindicações precedentes? earaclerizado por uma parte proporcional das partículas sólidas ser continuamente removida? quer por descarqa quer por regeneração e reciclagem» X, V J? £! Ο λ ... óâ.- Método ds acordo com qualquer uiiía''dâs reivindicações precedentes* caracterizado por as partículas sólidas serem regeneradas por passagem contínua através de um dispositivo c i rc u1a r ("1oop") regenerador » 7ã«- Método de acordo com a reivindicação ó* carcateri— zado por existir uma câmara na qual é mantida a suspensão* sendo retirada suspensão da referida câmara para regeneração» 8§«- Método de acordo com as reivindicações à ou 7, caracterizado por se formar uma suspensão do sólido num agente regenerador fraco, se fazer passar a suspensão para um filtro de maneira a que o filtra retenha o sólido e se fazer passar um agente regenerador maís forte através do filtro no sentido oposto* para o sólido ser removido do filtro e se formar uma suspensão do sólido no agente regenerador mais forte. 9é„- Método de acordo com as reivindicações ó ou 7* caracterizado por o sólido ser regenerado por tratamento com um agente regenerador e* em seguida* ser lavado por meio da formação de uma suspensão do sólido num primeiro líquido de lavagem, pela passagem da suspensão para um filtra de maneira a que o filtro retenha o sólido e pela passagem de um segundo liquido de lavagem através do filtro no sentido oposto* para o sólido ser removido do filtro e se formar uma suspensão tío sólido no segundo líquido de lavagem. Í0â„~ Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes* caracterizado por a dimensão de partícula ser cerca de i mm ou menos. 29

   • > ί ? C ν'' i 1 âο** Método de acordo com qualquer uma das reivindica-çSes precedentes, caracterizado por o liquido ser água s o sólido referido estar na água em baixa concentração»
2. 121·,- Método de acordo com a reivindicação 11, caracte-rizadu por em que o referido sólido compreender iões nitrato» 13â«- Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes,, caracterizado por o sólido ser uma resina A permutadora iónica» -J 14é=“ Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por, enquanto as partículas sólidas e o líquido se movem e interagem, a concentração do sólido no líquido não ser maior da que cerca de lô % numa base ponderai. 15â„- Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por as partículas sólidas serem recicladas em média pelo menos duas vezes antes da regeneração ou descarqa. iôâ-„- Instalação para originar a interacção de um líquido com um sólido caracterizada por compreender5 - uma câmara que compreende meios para nela se manter uma suspensão de partículas sólidas num líquido, pelo que o sólido e o liquido podem actuar um com o outro? - meios para que o sólido e o líquido alimentem a câmara? suspensão? e meios para se remover o líquido da

   ' * ? ο · dos - meios para a reciclagem das partículas sólidas, meios que removem o líquido, para a referida câmara» 17â«™ Instalação de caracterisada por o meio para acordo com a reivindicação 16, a remoção do líquido da suspensão ser um filtro de fluxo cruzado.. Lisboa, 8 de Uutufaro de 199Θ

   Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VfCTOR CORDON, 10-A3.8 1200 LISBOA