ES2264899B1 - Filtro para capturar emisiones contaminantes. - Google Patents

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Abstract

Sistema para filtrar un fluido, aplicable para la separación de las distintas sustancias que puedan componer dicho fluido, caracterizado por la aplicación de un campo eléctrico o magnético homogéneo para provocar un efecto Stark y la aplicación posterior de un campo eléctrico oscilante en resonancia con la separación energética provocada por el efecto Stark, o por un campo magnético oscilante en resonancia con la separación energética provocada por el efecto Zeeman. Las moléculas con las que se resuena quedan capturadas en el filtro y posteriormente son evacuadas mediante un sistema de succión.

Description

Filtro para capturar emisiones contaminantes.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un nuevo sistema para filtrar contaminantes en un fluido, especialmente concebido para su uso en instalaciones de depuración de humos y/o tratamiento de aguas.
La presente invención se encuadra dentro del campo de la depuración de fluidos y los métodos de separación de sustancias.
Antecedentes de la técnica
Existen muchos métodos y sistemas en el mercado para separar contaminantes en un fluido pero ninguno como el descrito en la presente memoria.
Estos métodos pueden ser físicos, como la destilación fraccionada, el filtrado, la decantación, la centrifugación, la cromatografía, la electrólisis, etc., o químicos. La mayoría de los métodos químicos se basan en la adición de nuevas sustancias a la mezcla inicial; se crean así enlaces químicos que modifican las propiedades físicas de dichas sustancias, y posteriormente pueden ser separadas por aplicación de métodos físicos. Todos estos métodos están ampliamente documentados y se utilizan en la industria de forma rutinaria.
Existen invenciones para el caso particular en el que lo que se desea separar, son las partículas metálicas presentes en un fluido. En este caso un imán es sumergido en el fluido y recoge estas partículas (WO 2005/014486, WO 03/078069, WO 2002/094351, WO 02/094446, WO 02/094351, WO 02/081092, WO 02/20125, WO 01/78863, WO 98/16320, WO 97/04873, US 6.846.411, US 6.835.308, US 6.833.069, US 6.706.178, US 6.649.054, US 6,638,425, US 6.461.504, US 6.277.276, US 6.210.572,US 5.817.233, US 4.488.962, US 5.647.993, US 5.468.381, US 5.439.586, US 5.242.587, US 5.012.365, US 5.009.779, US 4.894.153, US 4.722.788, US 4.594.215, US 4.468.321, US 4.446.019, US 4.394.264, US 4.377.830, US 4.363.729, US 4.251.372, US T997.002, US 4.209.403, US 4.206.000, US 4.154.682, US 4.082.656, US 4.054.931, US 4.031.011, US 4.026.805, US 3.979.288, ESP 2.085.824, ESP 2.015825, ESP 8.700.069, ESP 8.206.202, ESP 0.467.616, ESP 0.332.684, ESP 0.246.811, ESP 0.123.480).
También se describen sistemas similares al anterior aplicados al tratamiento de lubrificantes (WO 97/26977, WO 97/09275, US 6.729.442, US 6.554.999, US 6.524.476, US 6.503.393, US 6.413.421, US 6.337.012, US 6.207.050, US 6.162.357, US 6.139.737, US 5.932.108, US 5.702.598, US 5.423.983, US 5.078.871, US 4.826.592, 4.763.092, US 5.389.252, US 5.354.462, US 4.705.626, US 4.613.435, US 4.450.075, US 4.293.410, US 4.176.065, US 6.551.506, US 6.444.123, US 5.571.411, ESP 0.274.276, ESP 0.314.351).
Algunos métodos aplican estos sistemas de separación magnética cuando lo que se desea separar son partículas metálicas en un flujo gaseoso (US 6.897.718, US 6.750.723, US 6.594.157). En otros casos se hace reaccionar una sustancia metálica con otras para proferirlas propiedades magnéticas y haciéndolas así susceptibles de ser separadas mediante el empleo de estos filtros magnéticos (US 5.122.269).
Los filtros magnéticos pueden también utilizarse para separar partículas ionizadas, electrones o cualquier otro tipo de partícula con carga eléctrica (US 6.559.445, US 6.441.378, US 6.094.012, US 6.016.036).
Otro tipo de filtro utiliza la interacción de campos eléctricos y magnéticos no homogéneos, donde existe un fuerte gradiente de campo, con los momentos dipolares magnéticos y/o eléctricos de las partículas neutras. Estas partículas son desviadas por este procedimiento de su trayectoria original (US 6.251.282).
No se ha descrito hasta la fecha ningún método y/o sistema de filtración basado en aplicación de varios campos de fuerza externos (eléctricos y/o magnéticos) en resonancia con transiciones energéticas de las sustancias que se desean capturar.
Descripción de la invención
La presente invención se refiere a un sistema que permite filtrar contaminantes presentes en un fluido, por medio de la aplicación de varios campos eléctricos y/o magnéticos perpendiculares entre sí y en resonancia con transiciones energéticas de las moléculas que deseemos filtrar.
El sistema a continuación descrito puede aplicarse mediante el empleo de campos eléctricos o magnéticos indistintamente. Para simplificar la redacción del texto hablaremos, de ahora en adelante, de campos eléctricos aunque ha de entenderse que todo lo referido a estos campos puede aplicarse también a la utilización de campos magnéticos.
Se requiere en primer lugar generar un campo eléctrico homogéneo, mediante la aplicación de una diferencia de potencial entre 2 elementos metálicos (chapas de cobre, o cualquier elemento similar que permita la generación del campo eléctrico homogéneo). Para simplificar llamaremos de ahora en adelante C.H. al campo homogéneo. El fluido del que deseamos extraer las sustancias a filtrar debe atravesar dicho C.H. y una vez en su interior, ha de aplicarse un nuevo campo perpendicular al anterior y oscilante (que llamaremos C.O.), de tal manera que la frecuencia de oscilación de C.O. esté en resonancia con la separación de niveles energéticos que produce C.H. en las moléculas que deseamos filtrar.
Es sabido que cualquier molécula en presencia de un campo externo produce un efecto llamado Stark (cuando se encuentra en presencia de un campo eléctrico) o Zeeman (cuando se encuentra en presencia de un campo magnético). Este efecto Zeeman o Stark provoca el desdoblamiento de los niveles energéticos (electrónicos, vibracionales o rotacionales) de las moléculas. Se pueden establecer transiciones entre distintos niveles energéticos, es decir, la molécula cambia de un estado energético a otro, cuando se aplica una radiación de energía equivalente a la separación de los niveles entre los que se produce el cambio. Este proceso es conocido como resonancia.
Considerando que las moléculas con las que queremos resonar recorren una trayectoria a través del filtro, cuando se produce el fenómeno de resonancia, en las condiciones anteriormente citadas, se provoca una desviación de la trayectoria original y la molécula sigue otra nueva que puede ser controlada modificando la intensidad de C.H. y C.O.
Pueden calcularse las condiciones óptimas para provocar que las moléculas que deseamos eliminar del fluido se queden retenidas en la zona de aplicación del efecto. Una vez que han sido capturadas las suficientes moléculas como para alcanzar una concentración elevada, se posibilita su extracción mediante el empleo de un sistema de succión.
Puede también sustituirse el campo eléctrico homogéneo por un campo eléctrico no homogéneo que presente un gradiente, de tal modo que fijando el campo eléctrico oscilante, se consiga hacer resonar a distintas sustancias.
Con el fin de mejorar el rendimiento del proceso de filtrado, la aplicación del sistema puede repetirse cuantas veces se desee.
Si se desea capturar distintos compuestos en un mismo fluido, pueden utilizarse varios equipos de filtrado dispuestos en serie, cada uno de ellos en resonancia con la molécula que se quiera capturar.
De este modo puede aplicarse este sistema de captura de forma individual o conjunta de dióxido de carbono, monóxido de carbono, monóxido de dinitrógeno, monóxido de nitrógeno, trióxido de dinitrógeno, tetraóxido de dinitrógeno, dióxido de nitrógeno, pentaóxido de dinitrógeno, dióxido de azufre, trióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno, agua, agura deuterada, hidrógeno, hidrógeno deuterado, deuterio, tritio, oxígeno molecular, Amoniaco, Butilamina, Dibutilamina, Di isopropilamina, Dimetilamina, Etilamina, Metilamina, Trimetilamina, Piridina, Escatol, Sulfuro de difenilo, Sulfuro de dimetilo, Alilmercaptano, Amilmercaptano, Benzilmercaptano, Etilmercaptano, Metilmercaptano, Propilmercaptano, Fenilmercaptano, Butilmercaptano, acetaldehidos, clorodibenzodioxinas, clorodibenzofuranos o cualquier otra molécula sobre la que el fenómeno de resonancia descrito en la presente invención es aplicable.
Breve descripción de las figuras Figura 1
La figura 1 muestra una vista esquemática del sistema experimental para el caso en el que se utilice un campo de fuerza eléctrico, el recuadro (A) muestra el alzado o vista lateral y el recuadro (P) la planta o vista superior. Las abreviaturas empleadas son las siguientes:
S: Soporte cilíndrico hueco.
E2: Cilindro hueco de material conductor de la corriente eléctrica.
E1 y E3: Cilindros de material conductor de la corriente eléctrica separados entre sí por una pequeña franja de material no conductor de la corriente eléctrica.
V: Válvulas que pueden pulsarse conectadas a un sistema externo de vacío (no se incluye en el la figura), de tal modo que al abrirse succionan las sustancias capturadas en el interior de (S).
Figura 2
La figura 2 muestra un espectro en el que se produce la separación de Hidrógeno molecular de una mezcla de Hidrógeno molecular y Helio. El eje vertical representa la intensidad de señal, la cual es proporcional a la concentración de hidrógeno molecular, que atraviesa el filtro. El eje horizontal representa la frecuencia del campo oscilante. Para un campo homogéneo de 100 Gauss se observa cómo el hidrógeno que sale del filtro disminuye en el 100% del estado con el que estamos resonando.
Forma de realización preferida
La presente invención se ilustra mediante el siguiente ejemplo que no es en ningún caso limitativo de su alcance, el cual viene definido exclusivamente por la nota reivindicatoria.
Filtración de un fluido por aplicación de campos en resonancia con las moléculas que se desean capturar
Supongamos un montaje experimental como el descrito en la figura 1. Este montaje no está realizado a escala. El sistema está constituido por un soporte (S) con forma de cilindro hueco, que sostiene una superficie metálica con forma cilíndrica (E2). Desde el soporte (S) penetra hacia el interior del cilindro una varilla (de material aislante de la corriente eléctrica) que sostiene otros dos cilindros metálicos denominados (E1) y (E3), aislados eléctricamente entre sí.
E1 y E3 se encuentran al mismo potencial. Entre E2 y la zona comprendida por E1 y E3 se aplica una diferencia de potencial que genera un campo homogéneo C.H. cuyas líneas de fuerza parten de E1 y E3, llegando a E2. Al mismo tiempo se aplica una diferencia de potencial entre E1 y E3, de tal modo que estos dos elementos se comportan como una antena, radiando un campo oscilante C.O. que es perpendicular a C.H.
Manteniendo la frecuencia de oscilación del C.O. en resonancia con las transiciones generadas por el C.H. en las moléculas que deseamos filtrar, se puede hacer que dichas moléculas queden atrapadas en la zona próxima a la separación entre E1 y E3. Manteniendo activado el sistema, la concentración de estas moléculas, con las que estamos resonando, aumenta en la zona comprendida entre E1 y E3. De forma periódica se abren unas válvulas succionadoras situadas alrededor de (S) y a las que hemos denominado (V). La salida de dichas válvulas es canalizada hasta un depósito donde se almacenan las sustancias capturadas.
Un ejemplo práctico es mostrado en la figura 2, donde se aplica el filtro a la separación de hidrógeno molecular de una mezcla de hidrógeno y Helio. Puede observarse como se separa de forma precisa el estado rotacional de la molécula de hidrógeno con el que estamos resonando.

Claims (7)

1. Sistema para filtrar un fluido, aplicable para la separación de las distintas sustancias que puedan componer dicho fluido, caracterizado por la aplicación un campo eléctrico homogéneo para provocar un efecto Stark y la aplicación simultánea de un campo eléctrico oscilante en resonancia con la separación energética provocada por el efecto Stark.
2. Sistema para filtrar un fluido, aplicable para la separación de las distintas sustancias que puedan componer dicho fluido, según la reivindicación 1, caracterizado porque el campo eléctrico oscilante y el campo eléctrico homogéneo son perpendiculares entre sí.
3. Sistema para filtrar un fluido, aplicable para la separación de las distintas sustancias que puedan componer dicho fluido, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por la sustitución del campo eléctrico homogéneo por un campo eléctrico no homogéneo que presente un gradiente, de tal modo que fijando el campo eléctrico oscilante, se consiga hacer resonar a distintas sustancias.
4. Sistema para filtrar un fluido, aplicable para la separación de las distintas sustancias que puedan componer dicho fluido, según las reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado por la sustitución de los campos eléctricos por campos magnéticos, produciendo de ese modo un efecto resonante Zeeman en vez de un efecto Stark.
5. Sistema para filtrar un fluido, aplicable para la separación de las distintas sustancias que puedan componer dicho fluido, según las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, caracterizado porque las sustancias capturadas en el filtro son evacuadas gracias a un sistema de succión compuesto por válvulas pulsadas o cualquier otro sistema que produzca el mismo efecto de succión.
6. Sistema para filtrar un fluido, aplicable para la separación de las distintas sustancias que puedan componer dicho fluido, según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, caracterizado por la repetición del método n-veces aplicado a una misma sustancia o a varias, de forma simultánea o secuencial.
7. Sistema para filtrar un fluido, aplicable para la separación de las distintas sustancias que puedan componer dicho fluido, según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6, caracterizado por su aplicación a la captura de forma individual o conjunta de dióxido de carbono, monóxido de carbono, monóxido de dinitrógeno, monóxido de nitrógeno, trióxido de dinitrógeno, tetraóxido de dinitrógeno, dióxido de nitrógeno, pentaóxido de dinitrógeno, dióxido de azufre, trióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno, agua, agura deuterada, hidrógeno, hidrógeno deuterado, deuterio, tritio, oxígeno molecular, Amoniaco, Butilamina, Dibutilamina, Di isopropilamina, Dimetilamina, Etilamina, Metilamina, Trimetilamina, Piridina, Escatol, Sulfuro de difenilo, Sulfuro de dimetilo, Alilmercaptano, Amilmercaptano, Benzilmercaptano, Etilmercaptano, Metilmercaptano, Propilmercaptano, Fenilmercaptano, Butilmercaptano, acetaldehidos, clorodibenzodioxinas, clorodibenzofuranos o cualquier otra molécula sobre la que el fenómeno de resonancia descrito en la presente invención es aplicable.
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