ES2601883T3

ES2601883T3 - Remineralización de agua desalinizada y dulce dosificando una solución de carbonato de calcio en agua blanda

Info

Publication number: ES2601883T3
Application number: ES11179541.5T
Authority: ES
Inventors: Martine Poffet; Michael Skovby; Michael Pohl
Original assignee: Omya International AG
Current assignee: Omya International AG
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: RS55244B1; UY34297A; TN2014000052A1; US20140209544A1; SI2565165T1; PT2565165T; TWI602786B; CA2844656C; WO2013030185A1; CA2844656A1; DK2565165T3; EP2751036A1; LT2565165T; AR087720A1; HK1181741A1; EP2565165A1; KR20160085900A; EP2565165B1; MX2014002252A; IL230852A0

Abstract

Proceso para la remineralización de agua que comprende los pasos de: a) proveer agua de alimentación, b) proveer una solución acuosa derivada de carbonato de calcio, donde la solución acuosa comprende carbonato de calcio disuelto y sus especies de reacción, y donde la concentración de carbonato de calcio en la solución es de 0.1 a 1 g/L, y c) combinar el agua de alimentación del paso a) y la solución acuosa del paso b). en donde la solución acuosa del paso b) ha sido preparada a través de uno de los siguientes pasos: A) preparar una suspensión acuosa de carbonato de calcio en un primer paso, e introducir cualquiera de: (i) un compuesto que genera dióxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dióxido de carbono y un ácido, o (iii) una suspensión ácida a una acuosa de carbonato de calcio en un segundo paso, o B) introducir en un primer paso cualquiera de: (i) un compuesto que genera dióxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dióxido de carbono y un ácido, o (iii) un acido en el agua para ser usado para la preparación de la solución, y luego introducir carbonato de calcio, ya sea en forma seca o como una suspensión en un segundo paso en el agua, o C) introducir una suspensión de carbonato de calcio y cualquiera de: (i) un compuesto que genera dióxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dióxido de carbono y un ácido, o (iii) un ácido simultáneamente. donde el carbonato de calcio que se usa para la preparación de la solución acuosa del paso b) tiene un tamaño de partícula mediano en peso d50 desde 0.1 a 100 μm

Description

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DESCRIPCION

Remineralizacion de agua desalinizada y dulce dosificando una solucion de carbonato de calcio en agua blanda

La invencion se refiere al campo del tratamiento de aguas, y mas especlficamente a un proceso para remineralizacion del agua y el uso de carbonato de calcio en tal proceso.

El agua potable escasea. Aun en palses que son ricos en agua, no todas las fuentes y reservas son adecuadas para la production de agua potable, y muchas fuentes de hoy dla se encuentran amenazadas por un drastico deterioro de la calidad del agua. Al principio el agua de alimentation usada con el fin de ser bebida era principalmente agua de superficie y agua subterranea. Sin embargo el tratamiento del agua de mar, salmuera, aguas salobres, aguas residuales y aguas de efluentes contaminados esta ganando mas y mas importancia debido a cuestiones ambientales y economicas.

A fin de recuperar el agua a partir del agua de mar o agua salobre, para usos potable, se conocen varios procesos, que son de importancia considerable para areas secas, regiones de costeras e islas del mar, y tales procesos comprende destilacion, proceso electrolltico asl como tambien osmotico u osmotico inverso. El agua que se obtiene mediante tales procesos es muy blanda y tiene un bajo valor de pH debido a la falta de sales de tampon de pH, y por lo tanto, tiende a ser sumamente reactiva y, a menos que se trate, puede crear severas dificultades de corrosion durante su transporte en tuberlas convencionales. Adicionalmente, el agua desalinizada no tratada no puede ser usada directamente como una fuente de agua potable. Para prevenir la disolucion de sustancias no deseadas en sistemas de tuberlas, para evitar la corrosion de obras hidraulicas tal como canos y valvulas y para hacer que el agua sea sabrosa, es necesario remineralizar el agua.

Los procesos convencionales que se usan principalmente para la remineralizacion del agua son disolucion de cal mediante dioxido de carbono y filtration mediante lecho de piedra caliza. Otros procesos de remineralizacion menos comunes, comprenden, por ejemplo el agregado de cal hidratada y carbonato de sodio, el agregado de sulfato de calcio y bicarbonato de sodio, o el agregado de cloruro de calcio y bicarbonato de sodio.

El proceso de cal incluye tratamiento de solucion de cal con agua acidificada CO2, donde participa la siguiente reaction:

imagen1

Como puede deducirse a partir del esquema de reaccion anterior, dos equivalentes de CO2 son necesarios para convertir un equivalente de Ca(OH)2 en Ca2+ y bicarbonato para remineralizacion. Este metodo depende del agregado de dos equivalentes de CO2, a fin de convertir los iones hidroxido alcalinos en la especie de tampon HCO3- . Para la remineralizacion de agua, una solucion de hidroxido de calcio saturada, comunmente llamada agua de cal, de 0,1-0,2 % en peso, en base al peso total, se prepara a partir de una leche de cal (generalmente como maximo 5 % en peso). En consecuencia, se debe usar un saturador para producir el agua de cal y son necesarios grandes volumenes de agua de cal para lograr el nivel objetivo de remineralizacion. Una desventaja adicional de este metodo es que la cal hidratada es corrosiva y requiere de manipulation apropiada y equipamiento especlfico. Adicionalmente, un agregado deficientemente controlado de cal hidratada al agua blanda puede conducir a variaciones de pH no deseadas debido a la ausencia de propiedades de tampon de la cal.

El proceso de filtracion mediante lecho de piedra caliza comprende el paso de pasar el agua blanda a traves de un lecho de piedra caliza granular disolviendo el carbonato de calcio en el flujo de agua. Al conectarse la piedra caliza con agua acidificada CO2 mineraliza el agua de acuerdo con:

imagen2

A diferencia del proceso de cal, solamente un equivalente de CO2 es estequiometricamente necesario para convertir un equivalente de CaCO3 en Ca2+ y bicarbonato para remineralizacion. Ademas, la piedra caliza no es corrosiva y debido a las propiedades de tampon de CaCO3 se previenen importantes variaciones de pH.

Una ventaja adicional del uso del carbonate de calcio comparado con cal es su muy baja huella de dioxido de carbono. A fin de producir una tonelada de carbonato de calcio se emiten 75 kg de CO2, mientras que se emite 750 kg de CO2 para la produccion de una tonelada de cal. Por consiguiente, el uso de carbonato de calcio en lugar de cal presenta algunos beneficios ambientales.

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El Indice de disolucion del carbonato de calcio granular, sin embargo, es lento y se requieren filtros para este proceso. Esto provoca una huella considerable de estos filtros y se requieren grandes superficies de plantas para los sistemas de filtracion mediante lecho de piedra caliza.

Los metodos de remineralizacion de agua usando leche de cal o una lechada de cal se describen en la US 7.374.694 y la EP 0 520 826. La US 5.914.046 describe un metodo para reducir la acidez en descargas de efluentes usando un lecho de piedra caliza impulsado.

Por lo tanto, considerando las desventajas de los procesos para remineralizacion de agua conocidos, es un objetivo de la presente invencion proporcionar un proceso alternativo o mejorado para remineralizacion del agua.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un proceso para remineralizacion del agua que no requiera un compuesto corrosivo, y por lo tanto, evite el peligro de incrustacion, elimine la necesidad de equipos resistente a la corrosion, y proporcione un ambiente seguro para la gente que trabaja en la planta. Tambien serla deseable proporcionar un proceso que sea amigable con el medio ambiente y requiera bajas cantidades de dioxido de carbono al comparar con la remineralizacion del agua de hoy dla con procesos de cal.

Otro objetivo de la presente invencion es el de proporcionar un proceso para remineralizacion del agua, donde la cantidad de minerales se pueda ajustar a los valores requeridos.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un proceso para remineralizacion usando piedra caliza que permita el uso de unidades de remineralizacion mas pequenas, o proporcionar un proceso de remineralizacion que permita el uso de volumenes mas pequenos del compuesto de remineralizacion, por ejemplo, en comparacion con el proceso de cal. Tambien serla deseable proporcionar un proceso que pueda funcionar en superficies de plantas mas pequenas que los procesos de filtracion mediante lecho de piedra caliza.

Mientras que los Solicitantes conocen como una solucion la Solicitud de Patente Europea publicada Numero EP241817 que describe un metodo para la remineralizacion de agua desalinizada y dulce inyectando una suspension de carbonato de calcio micronizado, los objetivos anteriores y otros objetivos se resuelven mediante la provision de un proceso para remineralizacion de agua que comprende los pasos de (a) proporcionar agua de alimentacion, (b) proporcionar una solucion acuosa de carbonato de calcio, donde la solucion de carbonato de calcio comprende carbonato de calcio disuelto y sus especies de reaccion, y (c) combinar el agua de alimentacion del paso (a) y la solucion acuosa de carbonato de calcio del paso (b).

De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se provee el uso de una solucion acuosa de carbonato de calcio que comprende carbonato de calcio disuelto y sus especies de reaccion para la remineralizacion de agua.

Las realizaciones ventajosas de la presente invencion se definen en las correspondientes sub-reivindicaciones.

De acuerdo con la invencion la concentracion de carbonato de calcio en la solucion va desde 0,1 a 1 g/l, preferiblemente desde 0,3 a 0,8 g/l, y mas preferiblemente desde 0,5 a 0,7 g/l, en base al peso total de la solucion.

De acuerdo con la invencion el carbonato de calcio que se usa para la preparacion de la solucion acuosa de carbonato de calcio en el paso b) tiene un tamano de partlcula mediano en peso d50 desde 0,1 a 100 pm, preferiblemente desde 0,5 a 50 pm, desde 1 a 15 pm, desde 2 a 10 pm, con la mayor preferencia 3 a 5 pm, o el carbonato de calcio tiene un tamano de partlcula mediano en peso dso desde 1 a 50 pm, desde 2 a 20 pm, preferiblemente desde 5 a 15 pm, y con la mayor preferencia desde 8 a 12 pm. Las partlculas de carbonato de calcio se pueden obtener mediante tecnicas que se basan en friccion, por ejemplo moler o triturar ya sea bajo condiciones humedas o secas. Sin embargo, tambien es posible producir las partlculas de carbonato de calcio mediante cualquier otro metodo conocido, por ejemplo mediante precipitacion, expansion rapida de soluciones supercrlticas, secado por aspersion, clasificacion o fraccionamiento de arenas o barros de origen natural, filtracion de agua, procesos sol-gel, reaccion de slntesis mediante rociado, slntesis de llama, o slntesis de espuma llquida.

De acuerdo con la presente invencion la solucion acuosa de carbonato de calcio del paso b) ha sido preparada a traves de uno de los siguientes pasos:

A) preparar una suspension acuosa de carbonato de calcio en un primer paso, e introducir cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) una suspension acida a una acuosa de carbonato de calcio en un segundo paso, o

B) introducir en un primer paso cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) un acido en el agua para ser usado para la preparacion de la

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solucion de carbonato de calcio, y luego introducir carbonato de calcio, ya sea en forma seca o como una suspension en un segundo paso en el agua, o

C) introducir una suspension de carbonato de calcio y cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) un acido simultaneamente.

Para los fines de la presente invention, el termino "compuesto que genera dioxido de carbono" abarca dioxido de carbono gaseoso, dioxido de carbono llquido, dioxido de carbono solido, un gas que contiene dioxido de carbono, es decir una mezcla de por lo menos un gas y dioxido de carbono, as! como tambien compuestos que liberan dioxido de carbono luego de tratamiento termico o qulmico. De preferencia el compuesto que genera dioxido de carbono es una mezcla gaseosa de dioxido de carbono y otros gases tal como dioxido de carbono que contiene gases de combustion expulsados de procesos industriales como procesos de combustion o procesos de calcination o semejantes, o el compuesto que genera dioxido de carbono es dioxido de carbono gaseoso. Cuando se usa una mezcla gaseosa de dioxido de carbono y otros gases, entonces el dioxido de carbono esta presente en el rango de 8 a aproximadamente 99% en volumen, y preferiblemente en el rango de 10 a 25% en volumen, por ejemplo 20% en volumen.

El acido que se usa en la invencion es preferiblemente un acido seleccionado entre el grupo compuesto por acido sulfurico, acido clorhldrico, acido sulfurico, acido fosforico y es preferiblemente acido sulfurico o acido fosforico.

Aun de acuerdo con otra realization el carbonato de calcio tiene un contenido de HCl insoluble que va desde 0,02 hasta 2,5 % en peso, 0,05 hasta 1,5 % en peso, o 0,1 hasta 0,6 % en peso en base al peso total del carbonato de calcio. Aun de acuerdo con otra realizacion el carbonato de calcio es un carbonato de calcio molido, carbonato de calcio precipitado, o mezclas del mismo.

De acuerdo con una realizacion la solucion del paso b) comprende minerales adicionales que contienen magnesio, potasio o sodio, preferiblemente carbonato de magnesio, carbonato de calcio y magnesio, por ejemplo piedra caliza dolomltica, dolomita calcarea o dolomita semicalcinada, oxido de magnesio tal como dolomita calcinada, sulfato de magnesio, hidrogeno carbonato de potasio, o hidrogeno carbonato de sodio.

De acuerdo con otra realizacion la solucion del paso b) se prepara recien antes del uso en el paso b). Aun de acuerdo con otra realizacion el perlodo de tiempo entre la preparation de la solucion del paso b) y combinar el agua de alimentation del paso a) y la solucion del paso b) en el paso c) es menor de 48 horas, menor de 24 horas, menor de 12 horas, menor de 5 horas, menor de 2 horas o menor de 1 hora. Aun de acuerdo con otra realizacion la solucion del paso b) reune los requerimientos de calidad microbiologica especificados por los lineamientos nacionales para el agua potable.

De acuerdo con una realizacion el agua remineralizada obtenida tiene una concentration de calcio como carbonato de calcio que va desde 15 hasta 200 mg/L, preferiblemente desde 30 hasta 150 mg/L, y con la mayor preferencia desde 100 hasta 125 mg/L, o desde 15 hasta 100 mg/L, preferiblemente desde 20 hasta 80 mg/L, y con la mayor preferencia desde 40 hasta 60 mg/L.

De acuerdo con otra realizacion el agua remineralizada obtenida tiene una concentracion de magnesio que va desde 5 hasta 25 mg/L, preferiblemente desde 5 hasta 15 mg/L, y con la mayor preferencia desde 8 hasta 12 mg/1 L. Aun de acuerdo con otra realizacion el agua remineralizada tiene un valor de turbidez menor de 5,0 NTU, menor que 1,0 NTU, menor de 0,5 NTU, o menor de 0,3 NTU. Aun de acuerdo otra realizacion el agua remineralizada tiene un Indice de Saturation de Langelier que va desde -1 hasta 2, preferiblemente desde -0,5 hasta 0,5, con mayor preferencia desde -0,2 hasta 0,2. Aun de acuerdo otra realizacion el agua remineralizada tiene un Indice de Densidad de Sedimentos (Silt Density Index) SDI15 debajo de 5, preferiblemente debajo de 4, y con mayor preferencia debajo de 3. Aun de acuerdo otra realizacion el agua remineralizada tiene un Indice de Ensuciamiento de Membrana (Membrane Fouling Index) MFI045 debajo de 4, preferiblemente debajo de 2,5, con mayor preferencia debajo de 2.

De acuerdo con una realizacion el agua de alimentacion es agua de mar desalinizada, agua salobre o salmuera, agua residual tratada o agua natural tal como agua subterranea, agua de superficie o de lluvia.

De acuerdo con una realizacion el agua remineralizada se combina con agua de alimentacion. De acuerdo con otra realizacion el proceso ademas comprende un paso de elimination de partlculas.

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De acuerdo con una realizacion el proceso ademas comprende los pasos de (d) medir un valor parametro del agua remineralizada, donde el parametro se selecciona entre el grupo que comprende alcalinidad, dureza total, conductividad, concentration de calcio, pH, concentration de CO2, total de solidos disueltos y turbidez del agua remineralizada, (e) comparar el valor parametro medido con un valor parametro predeterminado, y (f) proporcionar la cantidad de solution de carbonato de calcio sobre la base de la diferencia entre el valor parametro medido y el predeterminado. De acuerdo con otra realizacion el valor parametro predeterminado es un valor pH, donde el valor pH va desde 5,5 hasta 9, preferiblemente desde 7 hasta 8,5.

De acuerdo con una realizacion el carbonato de calcio micronizado se usa para remineralizacion del agua, donde el agua remineralizada se selecciona entre agua potable, agua de recreation tal como agua para piletas de natation, agua industrial para aplicaciones de procesos, agua de riego, o agua para recarga de pozos o aculferos.

"Carbonato de calcio disuelto y especie de reaction" en el sentido de la presente invention se entiende que abarca las siguientes sustancias y iones: carbonato de calcio (CaCO3), iones de calcio (Ca2+), iones de bicarbonato (HCO3"), iones de carbonato (CO32"), acido carbonico (H2CO3) as! como tambien CO2 disuelto, sujeto a la cantidad de CO2 disuelto en condiciones de equilibrio.

El termino "alcalinidad (TAC)" tal como se utiliza en la presente invencion es una medida de la capacidad de una solucion para neutralizar acidos al punto de equivalencia de carbonato o bicarbonato. La alcalinidad es igual a la suma estequiometrica de las bases en solucion y se especifica en mg/L como CaCO3. La alcalinidad puede medirse con un titulador.

Para los fines de la presente invencion el termino "concentracion de calcio " se refiere al contenido de calcio total en la solucion y se especifica en mg/l como Ca2+ o como CaCO3. La concentracion puede medirse con un titulador.

"Conductividad" en el sentido de la presente invencion se usa como un indicador de cuan libre de sal, libre de ion, o libre de impurezas es el agua medida; lo puro del agua, menor conductividad. La conductividad puede medirse con un medidor de conductividad y se especifica en S/m.

"Carbonato de calcio (GCC) molido" en el sentido de la presente invencion es un carbonato de calcio que se obtiene de fuentes naturales incluyendo marmol, tiza o piedra caliza o dolomita. Calcita es un carbonato mineral y el polimorfo mas estable de carbonato de calcio. Los otros polimorfos de carbonato de calcio son los minerales aragonita y vaterita. Aragonita cambiara a calcita a 380-470°C y vaterita es aun menos estable. El carbonato de calcio molido procesado mediante un tratamiento tal como molienda, filtrado y/o fraccionamiento mediante por ejemplo un vortice humedo y/o seco. Se conoce por medio de las personas con experiencia que el carbonato de calcio molido puede contener inherentemente una concentracion de magnesio definida, tal como es el caso para piedra caliza dolomltica.

El termino "Indice de Saturation de Langelier (LSI)" tal como se utiliza en la presente invencion describe la tendencia de un llquido acuoso para que sea formador de incrustaciones o corrosivo, con un LSI positivo que indica tendencias de formation de incrustaciones y un LSI negativo que indica un caracter corrosivo. Un Indice de Saturacion de Langelier balanceado, es decir LSl=0, por lo tanto significa que el llquido acuoso se encuentra en balance qulmico. El LSI se calcula de la siguiente forma:

LSI = pH - pHs,

donde pH es el valor pH real del llquido acuoso y pHs es el valor pH del llquido acuoso en saturacion de CaCO3. El pHs puede estimarse de la siguiente manera:

pHs = (9,3 + A + B) - (C + D),

donde A es el indicador de valor numerico del total de solidos disueltos (TDS) presentes en el llquido acuoso, B es el indicador de valor numerico de temperatura del llquido acuoso en K, C es el indicador de valor numerico de la concentracion de calcio del llquido acuoso en mg/l de CaCO3, y D es el indicador de valor numerico de alcalinidad del llquido acuoso en mg/l de CaCO3. Los parametros A a D se determinan usando las siguientes ecuaciones:

A = (logi0(TDS) - 1 )/10,

B = -13,12 x log10(T + 273) + 34,55,

C = log10[Ca2+] - 0,4,

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D = logi0(TAC),

donde TDS es el total de solidos disueltos en mg/l, T es la temperatura en °C, [Ca2+] es la concentracion de calcio del llquido acuoso en mg/l de CaCO3, y TAC es la alcalinidad del llquido acuoso en mg/L de CaCO3.

El termino " Indice de Densidad de Sedimentos (SDI)" tal como se utiliza en la presente invencion se refiere a la cantidad de materia particulada en agua y se asocia con la tendencia de ensuciamiento de osmosis inversa o sistemas de nanofiltracion. El SDI puede calcularse, por ejemplo a partir del Indice de taponamiento de un filtro de membrana de 0,45 pm cuando el agua pasa a traves a una presion de agua aplicada constante de 208,6 kPa. El valor SDIi5 se calcula a partir del Indice de taponamiento de un filtro de membrana de 0,45 pm cuando el agua pasa a traves a una presion de agua aplicada constante de 208,6 kPa durante 15 min. Generalmente, los sistemas de osmosis inversa de espiral enrollado necesitaran un SDI menor de 5, y sistemas de osmosis inversa de fibra hueca necesitaran un SDI menor de 3.

El termino "Indice de Ensuciamiento Modificado (MFI)" tal como se utiliza en la presente invencion se refiere a la concentracion de materia suspendida y es un Indice mas preciso que el SDI para predecir la tendencia de un agua para ensuciamiento de membranas de osmosis inversa o de nanofiltracion. El metodo que se puede usar para determinar el MFI puede ser el mismo que para el SDI excepto que el volumen se registra cada 30 segundos sobre un perlodo de filtracion de 15 minutos. El MFI se puede obtener graficamente como la pendiente de la parte derecha de la curva cuando t/V se grafica contra V (t es el tiempo en segundos para recoger un volumen de V en litros). Un valor MFI de <1 corresponde a un valor SDI de aproximadamente <3 y puede considerarse como suficientemente bajo para controlar ensuciamiento coloidal y de partlculas.

En caso de que se use una membrana de ultrafiltracion (UF) para mediciones de MFI, el Indice se denomina MFI-UF a diferencia del MFI045 donde se usa un filtro de membrana de 0,45 pm.

Para los fines de la presente invencion, el termino "micronizado" se refiere a un tamano de partlcula en el rango de micrometro, por ejemplo a un tamano de partlcula que va desde 0,1 hasta 100 pm. Las partlculas micronizadas se pueden obtener mediante tecnicas basadas en friccion, por ejemplo moler o triturar ya sea bajo condiciones humedas o secas. Sin embargo, tambien es posible producir las partlculas micronizadas mediante cualquier otro metodo adecuado, por ejemplo mediante precipitacion, expansion rapida de soluciones supercrlticas, secado por aspersion, clasificacion o fraccionamiento de arenas o barros de origen natural, filtracion de agua, procesos sol-gel, reaccion de slntesis mediante rociado, slntesis de llama, o slntesis de espuma llquida.

A lo largo del presente documento, el "tamano de partlcula " de un producto carbonato de calcio se describe por su distribucion de los tamanos de partlcula. El valor dx representa el diametro en relacion al cual x % en peso de las partlculas tienen diametros menores de dx. Esto significa que el valor d20 es el tamano de partlcula al cual 20 % en peso de todas las partlculas son mas pequenas, y el valor d75 es el tamano de partlcula al cual 75 % en peso de todas las partlculas son mas pequenas. El valor dso es por lo tanto el tamano de partlcula mediano en peso, es decir 50 % en peso de todos los granos son mas grandes o mas pequenos que este tamano de partlcula. Para los fines de la presente invencion el tamano de partlcula se especifica como el tamano de partlcula mediano en peso ds0 a menos que se indique de otra manera. Para determinar el valor tamano de partlcula mediano en peso dso para partlculas que tienen un ds0 mayor que 0,5 pm, se puede usar un dispositivo Sedigraph 5100 de la compama Micromeritics, USA.

"Carbonato de calcio Precipitado (PCC)" en el sentido de la presente invencion es un material sintetizado, generalmente obtenido mediante precipitacion seguido de la reaccion de dioxido de carbono y cal en un ambiente acuoso o mediante precipitacion de una fuente de calcio y carbonato en agua o mediante precipitacion de iones de calcio y carbonato, por ejemplo CaCl2 y Na2CO3, fuera de solucion. Carbonato de calcio precipitado existe en tres formas principalmente cristalinas: calcita, aragonita y vaterita y hay muchos polimorfos distintos (habitos cristalinos) para cada una de estas formas cristalinas. Calcita tiene una estructura trigonal con habitos cristalinos tlpicos tal como escalenoedrico (S-PCC), romboedrico (R-PCC), prismatico hexagonal, pinacoide, coloidal (C-PCC), cubico, y prismatico (P-PCC). Aragonita es una estructura ortorrombica con habitos cristalinos tlpicos de cristales prismaticos hexagonales hermanados, as! como tambien un surtido diverso de formas prismaticas elongadas delgadas, de filo curvo, piramidal pronunciada, cristales con forma de cincel, arbol bifurcado y coral o con forma de gusano.

Para los fines de la presente invencion, una "lechada" comprende solidos insolubles y agua y de manera opcional aditivos adicionales y generalmente contiene grandes cantidades de solidos y, por lo tanto, es mas viscosa y generalmente de mayor densidad que el llquido a partir del cual se forma.

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El termino "remineralizacion" tal como se utiliza en la presente invencion se refiere a la reposicion de minerales en agua que no contiene minerales en absoluto, o en una cantidad insuficiente, a fin de obtener un agua que sea sabrosa. Una remineralizacion se puede lograr mediante el agregado de por lo menos carbonato de calcio al agua a ser tratada. De manera opcional, por ejemplo para beneficios relacionados con la salud para asegurar la ingesta apropiada de algunos minerales esenciales y oligoelementos, se pueden mezclar sustancias adicionales dentro o con el carbonato de calcio y luego agregarse al agua durante el proceso de remineralizacion. De acuerdo con los lineamientos nacionales sobre salud humana y calidad de agua potable, el producto remineralizado puede comprender minerales adicionales que contienen magnesio, potasio o sodio, por ejemplo carbonato de magnesio, sulfato de magnesio, hidrogeno carbonato de potasio, hidrogeno carbonato de sodio u otros minerales que contienen oligoelementos esenciales.

Para los fines de la presente invencion, una solucion de carbonato de calcio significa una solucion clara de carbonato de calcio en un solvente, donde todo o casi todo el CaCO3 ha sido disuelto en el solvente de modo de formar una solucion visualmente clara. El solvente es preferiblemente agua.

El termino "total de solidos disueltos (TDS)" tal como se utiliza en la presente invencion es una medida del contenido combinado de todas las sustancias inorganicas y organicas contenidas en un llquido en forma molecular, suspendida, ionizada o micro-granular (sol. coloidal). Por lo general la definicion operativa es que los solidos deben ser suficientemente pequenos para resistir la filtracion a traves de un tamiz que tiene un tamano de apertura de dos micrometres. El total de solidos disueltos puede estimarse con un medidor de conductividad y se especifica en mg/L.

"Turbidez" en el sentido de la presente invencion describe el enturbiamiento o brumosidad de un fluido causado por partlculas individuales (solidos suspendidos) que son generalmente invisibles al ojo desnudo. La medicion de turbidez es una prueba clave de la calidad del agua y se puede llevar a cabo con un nefelometro. Las unidades de turbidez de un nefelometro calibrado tal como se utiliza en la presente invencion se especifican como Unidades de Turbidez Nefelometricas (NTU).

El proceso inventivo para remineralizacion de agua comprende los pasos de (a) proporcionar agua de alimentacion, (b) proporcionar una solucion acuosa de carbonato de calcio, donde la solucion acuosa de carbonato de calcio comprende carbonato de calcio disuelto y sus especies de reaccion, y (c) combinar el agua de alimentacion del paso a) y la solucion de carbonato de calcio acuosa del paso b).

El agua de alimentacion a ser utilizada en el proceso inventivo puede provenir de diversas fuentes. El agua de alimentacion preferiblemente tratada mediante el proceso de la presente invencion es agua de mar desalinizada, agua salobre o salmuera, aguas residuales tratadas o agua natural tal como agua subterranea, agua de superficie o de lluvia.

De acuerdo con una realization de la presente invencion, el agua de alimentacion puede ser previamente tratada. Un pretratamiento puede ser necesario, por ejemplo en caso que el agua de alimentacion provenga de agua de superficie, agua subterranea o de lluvia. Por ejemplo, para lograr los lineamientos de agua potable el agua necesita ser tratada a traves del uso de tecnicas qulmicas o flsicas a fin de eliminar contaminantes tal como minerales organicos y no deseables. Por ejemplo, se puede usar ozonizacion como un primer paso de pre-tratamiento, seguido luego por coagulation, floculacion, o decantation como un segundo paso de tratamiento. Por ejemplo, sales de hierro (III) tal como FeClSO4 o FeCh, o sales de aluminio tal como AlCh, Ah(SO4)3 o polialuminio se pueden usar como agentes de floculacion. Los materiales floculados se pueden eliminar del agua de alimentacion, por ejemplo, por medio de filtros de arena o filtros multi-capas. Los procesos de purification del agua adicionales que se pueden usar para pre tratar el agua de alimentacion se describen, por ejemplo en EP 1 975 310, EP 1 982 759, EP 1 974 807, o EP 1 974 806.

De acuerdo con otra realizacion de ejemplo de la presente invencion, el agua de mar o agua salobre se bombea primero fuera del mar mediante conexiones al oceano abiertas o conexiones subterraneas tal como pozos, y luego experimenta pretratamientos flsicos tal como procesos de cribado, sedimentation o elimination de arenas. Sujeto a la calidad de agua que se requiere, pueden ser necesarios pasos de tratamiento adicionales tal como coagulacion y floculacion a fin de reducir ensuciamiento potencial en las membranas. El agua de mar o agua salobre pretratada puede luego ser destilada, por ejemplo usando destilacion instantanea de fase multiple, multiefecto, o filtracion de membrana tal como ultrafiltracion u osmosis inversa, para eliminar las partlculas restantes y sustancias disueltas.

La solucion acuosa de carbonato de calcio del paso b) ha sido preferiblemente preparada mediante uno de los siguientes pasos:

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B) introducir en un primer paso cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) un acido en el agua para usar para la preparacion de la solucion de carbonato de calcio, y luego introducir carbonato de calcio, ya sea en forma seca o como una suspension en un segundo paso en el agua, o

El compuesto que genera dioxido de carbono que se usa se selecciona entre dioxido de carbono gaseoso, dioxido de carbono llquido, dioxido de carbono solido y gas que contiene dioxido de carbono, y preferiblemente el compuesto que genera dioxido de carbono es una mezcla gaseosa de dioxido de carbono y otros gases tal como dioxido de carbono que contiene gases de combustion expulsados de procesos industriales como procesos de combustion o procesos de calcinacion o semejantes, o el compuesto que genera dioxido de carbono es dioxido de carbono gaseoso. Cuando se usa una mezcla gaseosa de dioxido de carbono y otros gases, entonces el dioxido de carbono esta presente en el rango de 8 hasta aproximadamente 99% en volumen, y preferiblemente en el rango de 10 hasta 25% en volumen, por ejemplo 20% en volumen.

El dioxido de carbono gaseoso se puede obtener a partir de un tanque de almacenamiento, en el cual se mantiene en la fase llquida. Sujeto al Indice de consumo del dioxido de carbono y el ambiente se pueden usar tanto tanques criogenicos como aislados convencionalmente. La conversion del dioxido de carbono llquido en el dioxido de carbono gaseoso se puede realizar usando un vaporizador de aire caliente, o un sistema de vaporizacion a base de vapor o electrico. De ser necesario, la presion del dioxido de carbono gaseoso se puede reducir antes del paso de inyeccion, por ejemplo, usando una valvula de reduccion de presion.

El dioxido de carbono gaseoso se puede inyectar en una corriente de agua de alimentacion a un Indice controlado, formando una dispersion de burbujas de dioxido de carbono en la corriente y permitiendo que las burbujas se disuelvan alll. Por ejemplo, la disolucion del dioxido de carbono en el agua de alimentacion se puede facilitar proveyendo la corriente de agua de alimentacion a un Indice de flujo de 40-60 mg/l de acuerdo con la concentracion inicial de CO2 en el permeado/destilado, el valor pH de objetivo final (CO2 en exceso) y concentracion de calcio de objetivo final (CaCO3 agregado).

De acuerdo con una realizacion de ejemplo, el dioxido de carbono se introduce en el agua usada para la preparacion de la solucion de carbonato de calcio en una region turbulenta del agua, donde la turbulencia se puede crear, por ejemplo mediante una restriccion en las tuberlas. Por ejemplo, el dioxido de carbono se puede introducir en la boca de un venturi dispuesto en las tuberlas. La reduccion del area transversal de la tuberla en la boca del venturi crea flujo turbulento de energla suficiente para desintegrar el dioxido de carbono en burbujas relativamente pequenas y en consecuencia facilitar su disolucion. De acuerdo con una realizacion, el dioxido de carbono se introduce bajo presion en la corriente de agua. De acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, la disolucion del dioxido de carbono en el agua que se usa para la preparacion de la solucion de carbonato de calcio es facilitada mediante un mezclador estatico.

Una valvula de control de flujo u otros medios se pueden usar para controlar el Indice de flujo del dioxido de carbono en el agua que se usa para la preparacion de la solucion de carbonato de calcio. Por ejemplo, un bloque de dosificacion de CO2 y un dispositivo de medicion de CO2 en llnea se pueden usar para controlar el Indice del flujo de CO2. De acuerdo con una realizacion de ejemplo de la invencion, el CO2 se inyecta usando una unidad combinada que comprende una unidad de dosificacion de CO2, un mezclador estatico y un dispositivo de medicion de CO2 en llnea.

El dioxido de carbono acidifica el agua de alimentacion formando acido carbonico. La cantidad de dioxido de carbono que se inyecta en el agua de alimentacion dependera de la cantidad de dioxido de carbono que ya se encuentra presente en el agua de alimentacion. La cantidad de dioxido de carbono que se encuentra ya presente en agua de alimentacion, a su vez, dependera, por ejemplo de la corriente ascendente de tratamiento del agua de alimentacion. El agua de alimentacion, por ejemplo, que ha sido desalinizada mediante evaporacion instantanea contendra otra cantidad de dioxido de carbono, y por lo tanto otro pH, que el agua de alimentacion que ha sido desalinizada mediante osmosis inversa. El agua de alimentacion, por ejemplo, que ha sido desalinizada mediante osmosis inversa puede tener un pH de aproximadamente 5,3 y una cantidad de CO2 de aproximadamente 1,5 mg/l.

La remineralizacion del agua de alimentacion se induce inyectando la solucion de carbonato de calcio que comprende el carbonato de calcio disuelto y sus especies de reaccion en el agua de alimentacion.

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La solucion de carbonato de calcio que se inyecta en el agua de alimentacion comprende carbonato de calcio disuelto. De acuerdo con una realizacion la concentracion de carbonato de calcio en la solucion va desde 15 hasta 200 mg/L, preferiblemente desde 30 hasta 150 mg/L, y con la mayor preferencia desde 100 hasta 125 mg/L, o desde 15 a 100 mg/L, preferiblemente desde 20 a 80 mg/L, y con la mayor preferencia desde 40 a 60 mg/L.

El carbonato de calcio que se usa para la preparacion de la solucion acuosa de carbonato de calcio del paso b) posee un tamano de partlcula mediano en peso dso en rango de micrometro. De acuerdo con una realizacion, el calcio micronizado tiene un tamano de partlcula mediano en peso ds0 que va desde 0,1 hasta 100 pm, desde 0,5 hasta 50 pm, desde 1 hasta 15 pm, preferiblemente desde 2 hasta 10 pm, como la mayor preferencia desde 3 hasta 5 pm, o el carbonato de calcio tiene un tamano de partlcula mediano en peso dso que va desde 1 hasta 50 pm, desde 2 hasta 20 pm, preferiblemente desde 5 hasta 15 pm, y con la mayor preferencia desde 8 hasta 12 pm.

Los ejemplos para carbonatos de calcio adecuados son carbonato de calcio molido, carbonato de calcio precipitado, o una mezcla del mismo. Un carbonato de calcio molido natural (GCC) puede provenir de, por ejemplo uno o mas de marmol, piedra caliza, tiza, y/o dolomita. Un carbonato de calcio precipitado (PCC) puede presentar, por ejemplo uno o mas de formas cristalinas mineralogicas de aragonita, de vaterita y/o calcltica. La aragonita esta comunmente en forma acicular, mientras que la vaterita pertenece al sistema cristalino hexagonal. La calcita puede crear formas escalenoedrica, prismatica, esferica, y romboedrica.

De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, el carbonato de calcio es un carbonato de calcio molido (GCC). De acuerdo con una realizacion preferida, el carbonato de calcio es un carbonato de calcio molido que tiene un tamano de partlcula que va desde 3 hasta 5 pm.

De acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, el carbonato de calcio comprende un contenido de HCl insoluble que va desde 0,02 hasta 2,5 % en peso, 0,05 hasta 1,5 % en peso, o 0,1 hasta 0,6 % en peso, en base al peso total del carbonato de calcio. Preferiblemente, el contenido de HCl insoluble del carbonato de calcio no excede 0,6 % en peso, en base al peso total del carbonato de calcio. El contenido de HCl insoluble puede ser, por ejemplo minerales tal como cuarzo, silicato o mica.

Ademas del carbonato de calcio, la solucion de carbonato de calcio puede comprender minerales micronizados adicionales. De acuerdo con una realizacion, la solucion de carbonato de calcio puede comprender carbonato de magnesio micronizado, carbonato de calcio y magnesio, por ejemplo piedra caliza dolomltica, dolomita calcarea o dolomita semicalcinada, oxido de magnesio tal como dolomita calcinada, sulfato de magnesio, hidrogeno carbonato de potasio, hidrogeno carbonato de sodio u otros minerales que contienen oligoelementos esenciales.

De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, la solucion de carbonato de calcio se prepara justo antes de ser combinada con el agua de alimentacion. La preparacion de la solucion de carbonato de calcio en el sitio puede preferirse. La razon es que cuando la solucion de carbonato de calcio no se prepara en el lugar y/o recientemente puede requerirse el agregado de agentes adicionales tal como estabilizadores o biocidas a la solucion de carbonato de calcio por cuestiones de estabilizacion. Sin embargo, dichos agentes pueden ser compuestos no deseados en el agua remineralizada, por ejemplo por cuestiones toxicas o pueden inhibir la formation de iones Ca2+ disponibles libremente. De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, el perlodo de tiempo entre la preparacion de la solucion de carbonato de calcio y la inyeccion de la solucion de carbonato de calcio es suficientemente corta para evitar el crecimiento bacteriano en la solucion de carbonato de calcio. De acuerdo con una realizacion de ejemplo, el perlodo de tiempo entre la preparacion de la solucion de carbonato de calcio y la inyeccion de la solucion de carbonato de calcio es menor de 48 horas, menor de 24 horas, menor de 12 horas, menor de 5 horas, menor de 2 horas o menor de 1 hora. De acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, la solucion inyectada reune los requerimientos de calidad microbiologica especificados por los lineamientos nacionales para el agua potable.

La solucion de carbonato de calcio se puede preparar, por ejemplo, usando un mezclador tal como un agitador mecanico para soluciones, o un dispositivo de mezcla polvo-llquido especlfico para soluciones mas concentradas de carbonato de calcio, o un reactor de ciclo continuo. De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, la solucion de carbonato de calcio se prepara usando una maquina de mezcla, donde la maquina de mezcla posibilita la mezcla simultanea y dosificacion de la solucion de carbonato de calcio.

El agua que se usa para preparar la solucion puede, por ejemplo, ser agua destilada, agua de alimentacion o agua industrial. De acuerdo con una realizacion preferida de la invencion, el agua que se usa para preparar la solucion es agua de alimentacion, por ejemplo permeado o destilado que se obtiene de un proceso de destilacion. De acuerdo con una realizacion de ejemplo, el agua que se usa para preparar la solucion de carbonato de calcio es dioxido de carbono acidificado. Sin limitarnos a alguna teorla, se cree que tal pretratamiento de CO2 del agua que se usa para preparar la solucion de carbonato de calcio aumenta la disolucion de carbonato de calcio en el agua, y por lo tanto disminuye el tiempo de reaction.

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De acuerdo con una realizacion la solucion de carbonato de calcio que comprende carbonato de calcio disuelto se inyecta directamente en una corriente de agua de alimentacion. Por ejemplo, la solucion de carbonato de calcio se puede inyectar en la corriente del agua de alimentacion a un Indice controlado mediante una bomba que se comunica con un deposito de almacenamiento para la solucion. Preferiblemente, la solucion de carbonato de calcio se puede inyectar en la corriente del agua de alimentacion a un Indice de 1 hasta 200 l/m3 de agua de alimentacion, sujeto a la concentracion de solucion y la concentracion final en el agua remineralizada. De acuerdo con otra realizacion la solucion de carbonato de calcio que comprende carbonato de calcio disuelto se mezcla con el agua de alimentacion en una camara de reaccion, por ejemplo usando un mezclador tal como un mezclador mecanico. Aun de acuerdo otra realizacion la solucion de carbonato de calcio se inyecta en un tanque que recibe el flujo completo de agua de alimentacion.

De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, solamente una parte del agua de alimentacion se remineraliza inyectando la solucion de carbonato de calcio, y posteriormente, el agua remineralizada se combina con agua de alimentacion no tratada. De manera opcional, solamente una parte del agua de alimentacion se remineraliza a una concentracion de carbonato de calcio alta en comparacion con el valor objetivo final, y, posteriormente, el agua remineralizada se combina con agua de alimentacion no tratada.

De acuerdo con otra realizacion la solucion concentrada de carbonato de calcio o parte de la solucion concentrada de carbonato de calcio se filtra, por ejemplo mediante ultra filtracion, para reducir adicionalmente el nivel de turbidez del agua remineralizada.

Para los fines de la presente invencion, el termino "solucion concentrada de carbonato de calcio" debe entenderse como una solucion de carbonato de calcio que contiene la maxima cantidad posible de carbonato de calcio disuelto en el solvente respectivo. Esta mayor cantidad posible de carbonato de calcio disuelto se puede determinar a traves de metodos conocidos por la persona con experiencia en el arte, tal como la medicion de la conductividad, o la medicion de la dureza mediante titulacion.

La calidad del agua remineralizada puede, por ejemplo, evaluarse mediante el Indice de Saturacion de Langelier (LSI). De acuerdo con una realizacion, el agua remineralizada tiene un Indice de Saturacion de Langelier que va desde -1 hasta 2, preferiblemente desde -0,5 hasta 0,5, con mayor preferencia desde -0,2 hasta 0,2. De acuerdo con otra realizacion, el agua remineralizada tiene un Indice de Densidad de Sedimentos SDI15 debajo de 5, preferiblemente debajo de 4, y con mayor preferencia debajo de 3. Aun de acuerdo con otra realizacion el agua remineralizada tiene un Indice de Ensuciamiento de Membrana MFI045 debajo de 4, preferiblemente debajo de 2,5, con mayor preferencia debajo de 2. La evaluacion se puede realizar, por ejemplo midiendo el pH del agua de alimentacion tratada continuamente. Sujeto al sistema de remineralizacion, se puede medir el pH del pH tratado, por ejemplo en una corriente de agua tratada, en una camara de reaccion, donde la solucion de carbonato de calcio y el agua de alimentacion se mezcla, o en un tanque de almacenamiento para el agua remineralizada. De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, el pH se mide 30 min, 20 min, 10 min, 5 min o 2 min despues del paso de remineralizacion. La medicion del valor pH se puede realizar a temperatura ambiente, es decir a aproximadamente 20°C.

De acuerdo con una realizacion de ejemplo de la invencion, la cantidad de la solucion inyectada de carbonato de calcio se controla detectando el valor pH del agua de alimentacion tratada. De forma alternativa o adicional, la cantidad de la solucion inyectada de carbonato de calcio se controla detectando parametros tal como alcalinidad, dureza total, conductividad, concentracion de calcio, concentracion de CO2, total de solidos disueltos, o turbidez. De acuerdo con una realizacion, el proceso de la presente invencion ademas comprende los pasos de (d) medir un valor parametro del agua remineralizada, donde el parametro se selecciona entre el grupo compuesto por alcalinidad, dureza total, conductividad, concentracion de calcio, pH, concentracion de CO2, total de solidos disueltos, o turbidez del agua remineralizada, (e) comparar el valor parametro medido con un valor parametro predeterminado, y (f) proveer la cantidad de solucion inyectada de carbonato de calcio sobre la base de la diferencia entre el valor parametro medido y el predeterminado.

De acuerdo con una realizacion, el valor parametro predeterminado es un valor pH, donde el valor pH va desde 5,5 hasta 9, preferiblemente desde 7 hasta 8,5.

La Fig. 1 muestra un esquema de un aparato que se puede usar para hacer funcionar el metodo de la invencion. En esta realizacion, el agua de alimentacion fluye desde un deposito (1) hacia una tuberla (2). Un tubo adicional (12) se dispone entre el deposito (1) y un tanque de almacenamiento (9). El tubo (12) tiene una entrada de gas (5) a traves de la cual dioxido de carbono de una fuente de dioxido de carbono (4) se puede inyectar en el agua de alimentacion para preparar CO2 - agua acidificada en un primer paso. Un mezclador (8) se conecta al tubo (12) direction

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descendente al deposito (1). En el mezclador (8), la solucion de carbonato de calcio se prepara en el lugar mezclando agua que se obtiene del deposito (1) a traves del tubo (12) y el carbonato de calcio obtenido de un recipiente de almacenamiento (7). Un tanque de almacenamiento (9) puede estar en conexion con el tubo (12). Cuando esta presente, se lo suministra despues del mezclador (8) a fin de almacenar la solucion de carbonato de calcio antes de su introduccion en la corriente del agua de alimentacion. Una entrada (10) se ubica direction descendente del deposito (1) en tuberlas (2) a traves de la cual la solucion de carbonato de calcio que comprende carbonato de calcio disuelto que proviene del mezclador (8) se inyecta en la corriente del agua de alimentacion a traves del tanque de almacenamiento (9), cuando esta presente. El pH del agua remineralizada se puede medir en direccion descendente de la entrada de la lechada (10) en un punto de muestra (11). De acuerdo con una realization el Indice de flujo del agua de alimentacion es 20 000 y 500 000 m3 por dla.

La Fig. 2 muestra otra realizacion de la presente invention. En esta realizacion, la suspension acuosa de carbonato de calcio se prepara en un primer paso introduciendo el carbonato de calcio obtenido de un recipiente de almacenamiento (7) en el agua de alimentacion que se obtiene del deposito (1) y fluye a traves del tubo (12). En un segundo paso, el dioxido de carbono de una fuente de dioxido de carbono (4) se combina con el agua del tubo (12) que ya contiene la suspension de carbonato de calcio en el mezclador (8). Luego, el agua que contiene la suspension de carbonato de calcio y el dioxido de carbono se mezclan a fin de obtener la solucion de carbonato de calcio que comprende carbonato de calcio disuelto. A traves de la entrada (10) que se ubica en la tuberla (2) en direccion descendente del deposito (1), la solucion de carbonato de calcio que comprende carbonato de calcio disuelto que proviene del mezclador (8) luego se inyecta en la corriente del agua de alimentacion. El pH del agua remineralizada se puede medir en direccion descendente de la entrada de lechada (10) en un punto de muestra (11). De acuerdo con una realizacion el Indice de flujo del agua de alimentacion es 20 000 y 500 000 m3 por dla.

Se observa que el tanque de almacenamiento (9) en una caracterlstica opcional para llevar a cabo el proceso de la presente invencion. En otras palabras, el tanque de almacenamiento (9) no tiene que estar presente en realizaciones de la presente invencion. En este caso, la solucion de carbonato de calcio es directamente inyectada desde el mezclador (8) en la corriente del agua de alimentacion de la tuberla (2) a traves de la entrada (10).

El proceso de la invencion se puede usar para producir agua potable, agua de recreation tal como agua para piletas de natation, agua industrial para aplicaciones de procesos, agua de riego, o agua para recarga de pozos o aculferos.

De acuerdo con una realizacion, las concentraciones de dioxido de carbono y carbonato de calcio en el agua remineralizada reunen los valores requeridos para calidad de agua potable, que se establecen por lineamientos nacionales. De acuerdo con una realizacion el agua remineralizada que se obtiene mediante el proceso de la invencion tiene una concentration de calcio que va desde 15 hasta 200 mg/L como CaCO3, preferiblemente desde 30 hasta 150 mg/L, y con la mayor preferencia desde 40 hasta 60 mg/L, o preferiblemente desde 50 hasta 150 mg/L como CaCO3, y con la mayor preferencia desde 100 hasta 125 mg/L como CaCO3. En el caso donde la solucion comprende una sal de magnesio adicional tal como carbonato de magnesio, o sulfato de magnesio, el agua remineralizada que se obtiene mediante el proceso de la invencion puede tener una concentracion de magnesio que va desde 5 hasta 25 mg/L, preferiblemente desde 5 hasta 15 mg/L, y con la mayor preferencia desde 8 hasta 12 mg/L.

De acuerdo con una realizacion de la presente invencion el agua remineralizada tiene una turbidez menor de 5,0 NTU, menor de 1,0 NTU, menor de 0,5 NTU, o menor de 0,3 NTU.

De acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente invencion el agua remineralizada tiene un LSI que va desde -0,2 hasta +0,2, una concentracion de calcio desde 15 hasta 200 mg/L, una concentracion de magnesio que va desde 5 hasta 25 mg/L, una alcalinidad entre 100 y 200 mg/L como CaCO3, un pH entre 7 y 8,5, y una turbidez menor de 0,5 NTU.

De acuerdo con una realizacion de la presente invencion un paso de elimination de partlcula se lleva a cabo despues de la mineralization, por ejemplo para reducir el nivel de turbidez del agua remineralizada. De acuerdo con una realizacion un paso de sedimentation se lleva a cabo. Por ejemplo, el agua de alimentacion y/o agua remineralizada puede ser entubada hacia un tanque de clarification o de almacenamiento para reducir adicionalmente el nivel de turbidez del agua. De acuerdo con otra realizacion las partlculas se pueden eliminar mediante decantation. De forma alternativa, por lo menos una parte del agua de alimentacion y/o agua remineralizada se puede filtrar, por ejemplo mediante ultra filtration, para reducir adicionalmente el nivel de turbidez del agua.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos presentan la preparation de diferentes soluciones de carbonato de calcio en diversas concentraciones, que fueron preparadas desde un rango de productos de carbonato de calcio de acuerdo con sus propiedades flsicas y qulmicas, por ejemplo piedras de carbonato, tamano de partlcula mediano, contenido insoluble y as! sucesivamente.

5 La siguiente Tabla 1 sintetiza los diferentes productos de carbonato de calcio usados durante los ensayos de remineralizacion.

Tabla 1

Muestras[1J: Piedra de carbonato de calcio d50 (pm) HCl insoluble (%)

A: Piedra caliza 3,0 0,1

B: Marmol 1,8 1,5

C: Marmol 2,8 1,5

D: Marmol 3,3 2,0

E: Marmol 8,0 2,0

F: Marmol 4,4 0,2

G: Marmol 10,8 0,2

H: PCC 0,6 0,1

[IJ Debe observarse que todos los carbonato de calcios antes enumerados se encuentran disponibles comercialmente por parte de Omya, Suiza.

A. Ejemplos de Lab:

10 Se evaluaron tres muestras para este estudio, la muestra A es un carbonato de calcio de piedra caliza de Francia y las muestras B y C son un carbonato de calcio de marmol suministrado por la misma planta en Australia, pero con un tamano de partlcula mediano en peso distinto.

La Tabla 2 sintetiza los diferentes productos usados durante las pruebas de remineralizacion llevadas a cabo a escala de laboratorio.

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Tabla 2

Muestra: d50 (pm) CaCO3 (%) HCl insoluble (%)

A: 3,0 99,3 0,1

B: 1,8 95,0 1,5

C: 2,8 95,0 1,5

El agua usada para estas pruebas de remineralizacion fue agua que se obtuvo mediante osmosis inversa (RO) y que tiene la siguiente calidad promedio:

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: pH Temperatura (°C) Alcalinidad (mg/L como CaCO3) Conductividad (pS/cm) Turbidez (NTU)

Agua de alimenta-cion: 5,4 - 5,6 20 - 22 6,3 - 6,5 15 - 17 < 0,1

El dioxido de carbono usado se encuentra comercialmente disponible como "Kohlendioxid 3.0" de PanGas AG, Dagmersellen, Suiza. La pureza es > 99,9 % en vol.

A.1 Concentracion maxima de carbonato de calcio disuelto en solucion:

Preparacion de solucion de carbonato de calcio

La concentracion maxima de carbonato de calcio disuelto en agua de RO (osmosis inversa) se investigo mezclando CaCO3 con agua de RO que fue predosificada con dioxido de carbono (CO2). En CO2 - condiciones acidificadas uno espera disolver hasta 1 g de CaCO3. Todas las pruebas de lab fueron ensayadas por lote de 1L de agua RO con predosificacion de CO2 a 1,5 L/min durante 30 segundos a traves de una tobera de vidrio ubicada dentro de la muestra de agua de RO.

El carbonato de calcio de piedra caliza (muestra A) se uso para evaluacion inicial. Las concentraciones iniciales de 0,6, 0,8, 1,0 y 1,2 g/L de CaCO3 en CO2 - agua RO acidificada se prepararon, y cada una de esas muestras de agua que tienen una diferente concentracion de CaCO3 se agito durante 5 min en una botella cerrada, y luego se dejo sedimentar durante 24h. El sobrenadante para cada muestra de agua que tiene una concentracion inicial de CaCO3 diferente fue tomada y analizada.

La Tabla 3 muestra los diferentes resultados obtenidos para la preparacion de la solucion concentrada de CaCO3 en CO2 - agua acidificada usando la muestra A en diferentes concentraciones de CaCO3 en el agua de RO (osmosis inversa).

Tabla 3

Concentracion de CaCO3 inicial: pH Alcalinidad

(g/L): (mg/L como CaCO3)

0,6: 6,13 405,6

0,8: 6,22 438,2

1,0: 6,31 466,8

1,2: 6,52 387,8

La alcalinidad maxima de los cuatro sobrenadantes fue 466,8 mg/L como CaCO3. Esta maxima alcalinidad se obtuvo en el sobrenadante preparado por el agregado de 1,0 g/L CaCO3 en CO2 - agua RO acidificada. Sin embargo algo de precipitado podia aun observarse en el fondo del matraz.

Las muestras B y C de carbonato de calcio de marmol se producen a partir de un unico sitio de production, pero tienen diferente tamano de partlcula mediano en peso. Ambos productos tambien fueron evaluados para la determination de la concentracion maxima de CaCO3 disuelto en CO2 - agua RO acidificada.

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Esta prueba se realizo bajo las mismas condiciones que para la prueba anterior. Las concentraciones de CaCO3 iniciales que se usaron fueron 0,5 y 0,7 g/L para ambas muestras B y C. Los sobrenadantes obtenidos despues de 24h de sedimentation fueron extraldas como muestras y se analizaron.

La Tabla 4 muestra los diferentes resultados obtenidos para la preparation de las diferentes soluciones de CaCO3 concentradas en CO2 - agua acidificada usando muestras B y C en dos diferentes concentraciones de CaCO3 en el RO.

Tabla 4

Muestras: Concentracion de CaCO3 inicial (g/L) pH Alcalinidad Conductividad Turbidez

(mg/L como CaCO3): (pS/cm) (NTU)

B: 0,5 5,90 423,1 1 063 3,64

B: 0,7 6,01 529,0 1 449 3,58

C: 0,5 5,86 386,3 898 1,88

C: 0,7 5,97 516,4 1 293 3,37

Como se puede deducir de la Tabla 4, la maxima alcalinidad de los cuatro sobrenadantes se obtuvo por el agregado de 0,7 g/L CaCO3 en CO2 - agua RO acidificada, y alcanzo 529,0 y 516,4 mg/L como CaCO3 para los sobrenadantes preparados a partir de la muestra B y muestra C, respectivamente. La alcalinidad del sobrenadante preparado de la muestra C con una concentration inicial de 0,5 g/L fue menor de los esperado. La razon para esto no es clara, pero es probablemente debido a una dosificacion imprecisa. Sin embargo, se adecua con los valores mas bajos que tambien se observan para conductividad y turbidez. Sin embargo, algo de precipitado tambien se podia observar en el fondo del matraz.

A.2 Cambio de pH durante remineralizacion con carbonato de calcio:

Algunas pruebas de remineralizacion se llevaron a cabo dosificando las soluciones de CaCO3 concentradas del CaCO3 de marmol (muestras B y C) dentro del agua de RO. Diluyendo la solution de CaCO3 concentrada dentro del agua de RO, se pueden lograr las propiedades apropiadas para el agua tratada.

El volumen de solucion de CaCO3 concentrada agregada al agua de RO se calculo de acuerdo con su alcalinidad, apuntando a un aumento de alcalinidad de 45 mg/L como CaCO3. Esta dosificacion corresponde a un factor de dilution de 8 - 12 con respecto a la alcalinidad inicial de las soluciones CaCO3. El agua de RO que se usa para esta prueba de remineralizacion tenia un valor pH de 5,32, y la alcalinidad fue 6,32 mg/L como CaCO3.

Despues de 2 minutos de mezcla, se llevo a cabo la toma de muestras y se midieron la conductividad y turbidez, dando valores entre 107 - 118 pS/cm y 0,4 - 0,6 NTU, respectivamente. Despues de 10 minutos, el pH final y alcalinidad tambien fueron medidos dando valores de pH de 6,3 a 6.4, y 50 a 53 mg/L como CaCO3 para la alcalinidad final, respectivamente.

La Tabla 5 muestra los diferentes resultados obtenidos para la remineralizacion de agua RO dosificando una solucion de CaCO3 concentrada de muestras B y C dentro del agua RO (agregado de 45 mg/L CaCO3).

Tabla 5

Muestras: Agua de RO remineralizada

Nombre / concentracion CaCO3 Inicial: Alcalinidad de solucion CaCO3 (mg/L como CaCO3) pH [1J Alcalinidad [1] (mg/L como CaCO3) Conductivi- dad[2J (pS/cm) Turbidez[2J (NTU)

Muestra B: 0,5 g/L: 423,1 6,34 51,4 106,7 0,52

Muestra B: 0,7 g/L: 529,0 6,44 51,6 111,7 0,39

Muestra C: 0,5 g/L: 386,3 6,43 53,2 117,5 0,63

Muestra C: 0,7 g/L: 516,4 6,39 49,7 106,7 0,48

[1J Medida 10 minutos despues del agregado de la solucion CaCO3 al agua de RO. [2J Medida 2 minutos despues del agregado de la solucion CaCO3 al agua de RO.

Comenzando en pH 5,32 del agua de RO el agregado de las soluciones de CaCO3 indujeron un rapido cambio de

pH hasta 6,3 - 6,4, y dentro de uno pocos minutos el pH alcanza un estado estable. El pH final es menor de los

5 valores objetivo entre 7,0 y 8,5. Se sospecha que el CO2 ha sido sobredosificado durante esta prueba.

Como una conclusion para las soluciones de CaCO3 concentradas en CO2 - agua de RO saturada, los valores maximos para alcalinidad fue en numeros redondos 470 mg/L como CaCO3 para la muestra A de piedra caliza, y entre 520 y 530 mg/L como CaCO3 para la muestra B y C de marmol. La remineralizacion con las soluciones concentradas de CaCO3 presento un aumento rapido del pH, y el pH estabilizado se obtuvo dentro de unos pocos 10 minutos. El pH final muestra valores entre 6,3 y 6,4 para la remineralizacion del agua de RO hasta la alcalinidad de

50 mg/L como CaCO3, comenzando con agua de RO de un pH de 5,5, y una alcalinidad de 6 mg/L como CaCO3.

B. Ejemplos a escala piloto:

B.1 Unidad 1 de remineralizacion piloto:

Despues de las pruebas de remineralizacion a escala de laboratorio iniciales, la evaluacion piloto con el objetivo de 15 estudiar el rendimiento del proceso a una escala mayor. Los diferentes tipos de carbonato de calcio tambien fueron evaluados en esta unidad piloto. El agua que se uso fue agua desionizada en lugar de agua de osmosis inversa. El dioxido de carbono que se uso se encuentra comercialmente disponible como "Kohlendioxid 3.0" de PanGas AG, Dagmersellen, Suiza. La pureza es > 99,9 % en vol.

La unidad piloto se compuso de un recipiente demezcla de 100 L donde el CaCO3 en forma de polvo y el agua 20 desionizada se mezclaron al principio de cada prueba. La solucion CaCO3 resultante luego se bombeo a traves de

un reactor tubular a una presion de hasta 2 bar. El CO2 se dosifico al comienzo del reactor tubular en un Indice de flujo definido, y el agua remineralizada fluyo luego a traves del reactor tubular para permitir la disolucion completa del CaCO3 en el agua. Las muestras de las soluciones CaCO3 de concentracion fueron tomadas al final de la tuberla y el pH, conductividad, turbidez fueron medidos.

5 El agua desionizada que se usa para estas pruebas tuvieron la siguiente calidad promedio:

: pH Temperatura Conductividad


: (°C) (pS/cm)

Agua de alimentacion: 4,3 - 4,5 25 4 - 7

B.1.1 Concentracion maxima de carbonato de calcio disuelto en solucion (Muestra A):

La concentracion maxima de carbonato de calcio disuelto en agua desionizada tambien se ensayo en una unidad piloto en un modo continuo. Las pruebas piloto se realizaron bajo condiciones acldicas dosificando dioxido de

10 carbono (CO2) en una suspension de carbonato de calcio en agua. De acuerdo con las anteriores pruebas de laboratorio la alcalinidad maxima se obtuvo para concentracion inicial entre 500 y 700 mg/L de carbonato de calcio en agua desionizada bajo CO2 - condiciones acidificadas. Para todas las pruebas piloto una solucion que tiene una concentracion inicial de carbonato de calcio se mezclo con el agua desionizada y se bombeo a traves de un reactor tubular a un Indice de flujo promedio de 15 L/h bajo una presion de aproximadamente 2 bar.

15 El carbonato de calcio de piedra caliza (Muestra A) se uso para la prueba piloto inicial con concentraciones iniciales de 0,5, 0,6, 0,7 g/L de CaCO3 en CO2 - agua acidificada. El tiempo de residencia en el reactor tubular fue de alrededor de 45 minutos, y cuando se alcanzo un estado estabilizado, las soluciones de carbonato de calcio concentrado resultantes se recogieron en la salida del reactor tubular y se analizaron para determinar pH, turbidez, conductividad y alcalinidad.

20 La Tabla 6 muestra los distintos resultados obtenidos para la preparacion de la solucion CaCO3 concentrada en CO2 - agua acidificada usando la muestra A en distintas concentraciones iniciales de CaCO3 en el agua desionizada.

Tabla 6

Ensayo N°: Concentracion CaCO3 Inicial (g/l) pH Alcalinidad (mg/L como CaCO3) Conductividad (pS/cm) Turbidez (NTU)

1: 0,5 5,52 354 655 1,73

2: 0,5 5,63 350 646 1,35

3: 0,6 5,47 408 719 2,44

4: 0,7 5,69 458 907 3,03

Como se puede ver en la Tabla 6, la maxima alcalinidad (dentro del rango de dosis usado) cuando se usa la Muestra 25 A se obtuvo para el agregado de 0,7 g/l CaCO3 en CO2 - agua de alimentacion acidificada y alcanzo 458 mg/L como CaCO3, para cuya turbidez fue 3,03 NTU.

B.1.2 Diferentes tipos de carbonato de calcio:

El carbonato de calcio de piedra caliza (muestra A) de Francia se compare con otros productos de carbonato de calcio para la preparacion de una solucion de carbonato de calcio concentrado. De dos plantas de produccion diferentes, se evaluaron dos carbonatos de calcio de marmol con diferente tamano de partlcula mediano en peso, es decir muestra D y muestra E se produjeron en la misma planta en Austria, pero tienen un tamano de partlcula 5 mediano en peso de 3,3 y 8,0 pm, respectivamente. De manera similar la muestra F y muestra G se produjeron en la misma planta en Francia, y tienen un tamano de partlcula mediano en peso de 4,4 y 10,8 pm, respectivamente. La diferencia principal entre los dos sitios de produccion es la calidad del material de partida, con un contenido insoluble muy alto de 2,0% para la primera planta (muestras D y E) y un contenido insoluble bajo de 0,2% para la segunda planta (muestras F y G). El ultimo producto evaluado, muestra H, era un producto carbonato de calcio precipitado 10 (PCC) de Austria que es muy puro y fino.

La Tabla 7 sintetiza los diferentes productos de carbonato de calcio usados durante las pruebas de remineralizacion llevadas a cabo a escala piloto.

Tabla 7

Muestra: d50 (pm) Area de superficie especlfica de BET (m2/g) HCl insoluble (%)

A: 3,0 2,7 0,1

D: 3,3 3,8 2,0

E: 8,0 2,2 2,0

F: 4,4 3,6 0,2

G: 10,8 1,7 0,2

H: 0,6 19,8 0,1

15 Las pruebas piloto se realizaron con una concentracion de partida para cada producto carbonato de calcio de 0,5 g/L de CaCO3 en CO2 - agua acidificada. El tiempo de residencia en el reactor tubular fue el mismo que en los ensayos piloto previos, es decir alrededor de 45 minutos con un Indice de flujo de 15 L/h. Cuando se alcanzo un estado de estabilidad, las soluciones de carbonato de calcio concentrado resultantes se recogieron a la salida del reactor tubular y se analizaron para determinar pH, turbidez, conductividad y alcalinidad.

20 La Tabla 8 muestra los distintos resultados obtenidos para la preparacion de las soluciones de CaCO3 concentrado en CO2 - agua acidificada con diferentes carbonatos de calcio para una concentracion CaCO3 definida en el agua desionizada.

Tabla 8

Ensayo N°: Muestras Concentracion CaCOa (g/l) inicial pH Alcalinidad (mg/L como CaCO3) Conductividad (pS/cm) Turbidez (NTU)

5: A 0,5 5,52 354 655 1,73

6: A 0,5 5,63 350 646 1,35

7: D 0,5 5,59 375 683 19,00

8: E 0,5 5,34 192 397 16,20

9: F 0,5 5,50 313 574 4,34

10: G 0,5 5,24 192 360 2,83


: Concentracion Alcalinidad

Ensayo N°: Muestras CaCO3 (g/l) (mg/L como Conductividad Turbidez


: inicial pH CaCO3) (pS/cm) (NTU)

11: H 0,5 5,65 433 798 2,53

Como se puede ver en la Tabla 8, cuando se toman muestras a la salida del reactor tubular la solucion de carbonato de calcio concentrado con la maxima alcalinidad se obtuvo cuando se usa el producto carbonato de calcio precipitado (PCC) (muestra H). Sin embargo, la turbidez medida para esta solucion de carbonato de calcio 5 concentrado no es el valor mlnimo obtenido para esta serie de pruebas. En comparacion con todos los productos de marmol (muestras D, E, F, G), el carbonato de calcio de piedra caliza (muestra A) presento valores de turbidez bajos. Al comparar dos productos de distintos tamanos de partlcula, por ejemplo muestras D y E, o muestras F y G, se encontro sorpresivamente que cuanto mas grande es el tamano de partlcula mediano, se puede lograr la menor turbidez. Sin embargo, como se espera, cuanto menor es el tamano de partlcula mediano, sera mayor la alcalinidad 10 final y conductividad.

B.1.3 Dilucion a concentracion de remineralizacion objetivo:

Para reunir las calidades de agua objetivo, la solucion de carbonato de calcio concentrado se disolvio con agua desionizada. Los factores de dilucion se definieron de acuerdo con la alcalinidad inicial del carbonato de calcio concentrado con el objetivo de disminuir la alcalinidad hasta 45 mg/L como CaCO3. El pH final se ajusto a 7,8 con 15 una solucion NaOH al 5 % en peso, y se midio la turbidez final.

La Tabla 9 muestra los diferentes resultados del agua remineralizada obtenida mediante dosificacion de una solucion CaCO3 concentrada de muestra A en el agua desionizada (agregado de 45 mg/L CaCO3).

Tabla 9

Soluciones de carbonato de calcio concentrado: Turbidez del agua remineralizada (NTU)

Ensayo N°: Muestra / Concentracion CaCO3 inicial Alcalinidad inicial (mg/L as CaCO3)

12: Muestra A: 0,5 g/L 350 0,39

13: Muestra A: 0,5 g/L 392 1,03

14: Muestra A: 0,6 g/L 408 0,97

15: Muestra A: 0,7 g/L 458 0,80

20 Como se puede deducir a partir de la Tabla 9, el nivel mas bajo de turbidez para estas pruebas de remineralizacion usando un carbonato de calcio concentrado fue 0,39 NTU (redondeado 0,4 NTU). Los otros ensayos dieron niveles de turbidez mas altos entre 0,8 y 1,0 (valores redondeados de 0,97 y 1,03) NTU.

Siguiendo un lineamiento WHO respectivo, existira muy probablemente en el futuro la demanda de ajustar tambien el contenido de compuestos de magnesio solubles en el agua potable final a aproximadamente 10 mg/L Mg.

Se hizo un intento de ajustar el contenido Mg en la solucion a traves de la mezcla de sal de magnesio a la muestra A de carbonato de calcio antes de introducir la solucion en el reactor tubular. Se selecciono MgSO4 como sal Mg 5 soluble, sin embargo, se menciona que el nivel final de sulfato en el agua deberla aun permanecer en el rango permitido (< 200 ppm), especialmente cuando el agua tratada se usa para aplicaciones de agricultura. Los factores de dilucion tambien fueron definidos de acuerdo con la alcalinidad inicial del carbonato de calcio concentrado con el objetivo de disminuir la alcalinidad hasta 45 mg/L como CaCO3. El pH final se ajusto a 7,8 con una solucion NaOH al 5 % en peso, y se midio la turbidez final.

10 La Tabla 10 muestra los diferentes resultados del agua remineralizada dosificando una solucion CaCO3 concentrada de muestra A y sulfato de magnesio en el agua desionizada (agregado de 45 mg/L CaCO3).

Tabla 10

Soluciones de carbonato de calcio concentrado: Turbidez del agua remineralizada final (NTU)

Ensayo N°: Concentration CaCO3 inicial / concentracion MgSO4 inicial Alcalinidad inicial (mg/L como CaCO3)

16: [CaCO3] = 0,5 g/L [MgSO4] = 0,1 g/L 367 0,39

17: [CaCO3] = 0,5 g/L [MgSO4] = 0,1 g/L 329 0,37

Algunas muestras de agua remineralizada fueron enviadas a un laboratorio de control de calidad de agua a fin de 15 evaluar todas las propiedades del agua potable. Por ejemplo, el agua remineralizada obtenida usando solamente carbonato de calcio y que mostro el nivel de mas baja turbidez se obtuvo a partir de los Ensayos N° 12 y N° 15. El agua remineralizada obtenida usando una mezcla de carbonato de calcio y sulfato de magnesio y que mostro el nivel de turbidez mas bajo se obtuvo a partir del Ensayo N° 17. Estas tres muestras fueron enviadas al Instituto Carintiano para el Analisis de Alimentos y Control de Calidad, Austria, para analisis, y las muestras de agua fueron aprobadas 20 por el instituto por encontrarse en conformidad con los estrictos lineamientos de Austria para la calidad de agua potable y con los lineamientos WHO para magnesio soluble.

La Tabla 11 muestra la calidad de agua potable para el agua remineralizada obtenida dosificando una solucion CaCO3 concentrada de muestra A en el agua desionizada (agregado de 45 mg/L CaCO3).

Tabla 11

: Muestras de agua remineralizada

Propiedades del agua potable: solamente CaCO3 CaCO3 / MgSO4

: Ensayo N°12 Ensayo N°15 Ensayo N°17

Calcio (mg/L): 19,0 21,2 21,2

Magnesio (mg/L): - - 13,4

Dureza total (mg/L como CaCO3): 47,2 52,7 109,7

pH: 7,9 7,7 7,7

Indice de saturacion: 0,1 -0,3 0

Conductividad (pS/cm): 446 216 540

Turbidez (NTU): 0,4 0,3 0,33

B.2 Unidad 2 de remineralizacion piloto:

Luego de las pruebas de remineralizacion piloto iniciales una nueva serie de ensayos a escala piloto se realizaron en 5 otra unidad de remineralizacion capaz de trabajar a un rango de presion que va desde 2 - 7 bar, un flujo de agua RO oscila entre 300 y 400 L/h, y una dosificacion CO2 entre 1,1 y 5,5 L/min. El dioxido de carbono usado se encuentra comercialmente disponible como "Kohlendioxid 3.0" de PanGas AG, Dagmersellen, Suiza. La pureza es > 99,9 % en vol.

La unidad piloto se compuso de un recipiente de mezcla de 60 L donde el CaCO3 en forma de polvo y el agua RO se 10 introdujeron en tiempos definidos (es decir mas de una vez). La solucion CaCO3 resultante luego se bombeo a traves de un mezclador donde el CO2 se dosifico a un Indice de flujo definido, y la solucion CaCO3 concentrada se paso a traves de un tubo para permitir la disolucion completa del CaCO3 en el agua. El tiempo de residencia en el reactor tubular fue de alrededor de 45 minutos, y cuando se alcanzo un estado de estabilidad, las soluciones de carbonato de calcio concentrado resultantes se recogieron a la salida del reactor tubular y se analizaron para 15 determinar pH, turbidez, conductividad y alcalinidad.

B.2.1 Diferentes presiones de trabajo:

Se evaluaron diferentes presiones de trabajo en la unidad piloto de remineralizacion antes descripta a fin de estudiar el efecto de presion sobre la disolucion de carbonato de calcio en agua de RO bajo condiciones acidas con dioxido de carbono (CO2). De acuerdo con los resultados de las pruebas piloto anteriores una concentracion inicial de 500 20 mg/L de carbonato de calcio en agua de RO se preparo, y la solucion resultante se dosifico con algo de exceso de

5

10

15

20

25

CO2. Las pruebas piloto realizadas a diferente presion de trabajo tenlan un Indice de flujo de 300 L/h, y la presion se vario entre 2 y 7 bar. El carbonato de calcio usado para estas pruebas piloto fue una piedra caliza de Francia (Muestra A).

La Tabla 12 muestra los distintos resultados obtenidos para la preparacion de la solucion CaCO3 concentrada en CO2 - agua acidificada usando muestra A que tiene una concentration de 0,5 g/L de CaCO3 en el agua de RO a presiones diferentes y para un Indice de flujo CO2 de 3,3 L/min.

Tabla 12

Ensayo N°: Presion (bar) Temperatura (°C) pH Conductividad (pS/cm) Turbidez (NTU)

18: 2,0 27 6,51 660 20

19: 2,0 25 6,66 660 23

20: 4,0 28 6,55 700 N/A

21: 5,5 29 N/A 680 40

22: 5,5 28 6,84 670 34

23: 6,0 30 6,53 680 28

24: 7,0 29 6,91 660 30

Estas pruebas piloto mostraron que bajo estas condiciones de evaluation una presion superior no mejora la disolucion de CaCO3 dando como resultado mayor nivel de turbidez para las mayores presiones evaluadas. Una de las consecuencias de usar mayor presion es el aumento de temperatura de la solucion CaCO3 que se debe a las bombas. Por lo tanto, el agua remineralizada que sale de la unidad piloto es mas caliente, lo que puede tener un impacto en la solubilidad del CO2 en el agua. En otras palabras, cuanto mas alta es la temperatura del agua, menor es la disolucion de CO2 en el agua. Como consecuencia del esquema de reaction que sigue:

imagen3

hay menos CaCO3 disuelto en la solucion, que a su vez conlleva a un nivel de turbidez mayor debido a la cantidad de CaCO3 no disuelto.

B.2.2 Diferentes Indices de flujo de CO2:

Es sumamente sospechado que la dosificacion de CO2 tendra un impacto significativo en el Indice de disolucion del CaCO3 en el agua RO. Por lo tanto, diferentes Indices de flujo de CO2 fueron evaluados para la preparacion de la solucion concentrada de CaCO3. Todas las pruebas se realizaron usando el mismo protocolo segun se describio para las pruebas anteriores para una presion definida, pero con diferentes Indices de flujo de CO2.

La Tabla 13 muestra los distintos resultados obtenidos para la preparacion de la solucion CaCO3 concentrada en CO2 - agua acidificada usando muestra A que tiene una concentracion de 0,5 g/L de CaCO3 en el agua RO, a una presion de 5,5 bar usando diferentes Indices de flujo de CO2.

Tabla 13

Ensayo: Indice de flujo de CO2 Temperatura Conductividad Turbidez

N°: (L/min) (°C) (pS/cm) (NTU)

25: 1,1 29 330 138

26: 3,3 29 680 40

27: 5,5 29 720 7

Se puede observar a partir de los resultados presentados en la Tabla 13 que bajo las condiciones evaluadas la solubilidad del CaCO3 en el agua RO puede ser mejorada cuando se aumenta el mdice de flujo de CO2. Esto puede 5 provenir del aumento de la conductividad y una disminucion de la turbidez en la salida del tubo de reaccion, cuando se aumenta el indice de flujo de CO2.

B.2.3 Tiempo de Residencia:

El tiempo de residencia adjudicado para que tenga lugar la disolucion de CaCO3 tambien fue estudiado. En este sentido, las pruebas piloto se realizaron usando tanto un unico tubo como dos tubos conectados uno despues del 10 otro. Este parametro permitio duplicar el tiempo de residencia desde aproximadamente 45 minutos para un tubo a aproximadamente 90 minutos para dos tubos conectados, y por lo tanto de estudiar el impacto del tiempo de residencia sobre la turbidez y conductividad resultantes.

La Tabla 14 muestra los distintos resultados obtenidos para la preparacion de la solucion de CaCO3 concentrada en CO2 - agua acidificada usando la muestra A que tiene una concentracion de 0,5 g/L de CaCO3 en el agua de RO a 15 un indice de flujo CO2 definido y presion para diferentes tiempos de residencia.

Tabla 14

Ensayo N°: Presion (bar) Indice de flujo de CO2 (L/min) Tiempo de residencia aproximado (min) Temperatura (°C) Conductividad (pS/cm) Turbidez (NTU)

28: 2,0 3,3 45 27 670 20

29: 2,5 3,3 90 26 700 4

30: 5,5 1,1 45 29 330 138

31: 6,0 1,1 90 29 460 85

Los dos conjuntos de pruebas presentadas en la Tabla 14 muestran claramente que el tiempo de residencia tiene un efecto directo en la disolucion de CaCO3 en el agua de RO para ambas condiciones evaluadas, es decir Ensayos N° 20 28 y N° 29, y Ensayos N° 30 y N° 31. Se puede observar claramente que cuanto mas largo el tiempo de residencia,

menor sera la turbidez, y respectivamente mayor sera la conductividad.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

REIVINDICACIONES

1. Proceso para la remineralizacion de agua que comprende los pasos de:

a) proveer agua de alimentacion,

b) proveer una solucion acuosa derivada de carbonato de calcio, donde la solucion acuosa comprende carbonato de calcio disuelto y sus especies de reaccion, y donde la concentration de carbonato de calcio en la solucion es de 0.1 a 1 g/L, y

c) combinar el agua de alimentacion del paso a) y la solucion acuosa del paso b).

en donde la solucion acuosa del paso b) ha sido preparada a traves de uno de los siguientes pasos:

A) preparar una suspension acuosa de carbonato de calcio en un primer paso, e introducir cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) una suspension acida a una acuosa de carbonato de calcio en un segundo paso, o

B) introducir en un primer paso cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) un acido en el agua para ser usado para la preparacion de la solucion, y luego introducir carbonato de calcio, ya sea en forma seca o como una suspension en un segundo paso en el agua, o

C) introducir una suspension de carbonato de calcio y cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) un acido simultaneamente.

donde el carbonato de calcio que se usa para la preparation de la solucion acuosa del paso b) tiene un tamano de partlcula mediano en peso d50 desde 0.1 a 100 pm
2. El proceso de la reivindicacion 1, donde la concentracion de carbonato de calcio en la solucion va desde 0,3 hasta 0,8 g/L, y preferiblemente desde 0,5 hasta 0,7 g/L, en base al peso total de la solucion.
3. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el carbonato de calcio que se usa para la preparacion de la solucion acuosa del paso b) tiene un tamano de partlcula mediano en peso dso que va desde 0,5 hasta 50 pm, de 1 a 15 pm, preferiblemente desde 2 hasta 10 pm, con la mayor preferencia 3 hasta 5 pm, o el carbonato de calcio tiene un tamano de partlcula mediano en peso d50 desde 1 hasta 50 pm, desde 2 hasta 20 pm, preferiblemente desde 5 hasta 15 pm, y con la mayor preferencia desde 8 hasta 12 pm.
4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el carbonato de calcio es un carbonato de calcio molido, carbonato de calcio precipitado, o mezclas del mismo.
5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agua remineralizada obtenida tiene una concentracion de calcio como carbonato de calcio que va desde 15 hasta 200 mg/L, preferiblemente desde 30 hasta 150 mg/L, y con la mayor preferencia desde 100 hasta 125 mg/L, o desde 15 hasta 100 mg/L, preferiblemente desde 20 hasta 80 mg/L, y con la mayor preferencia desde 40 hasta 60 mg/L.
6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la solucion del paso b) comprende minerales adicionales que contienen magnesio, potasio o sodio, preferiblemente carbonato de magnesio, carbonato de calcio y magnesio, por ejemplo piedra caliza dolomltica, dolomita calcarea o dolomita semicalcinada, oxido de magnesio tal como dolomita calcinada, sulfato de magnesio, hidrogeno carbonato de potasio, o hidrogeno carbonato de sodio.
7. El proceso de la reivindicacion 6, donde el agua remineralizada obtenida tiene una concentracion de magnesio que va desde 5 hasta 25 mg/L, preferiblemente desde 5 hasta 15 mg/L, y con la mayor preferencia desde 8 hasta 12 mg/L.
8. El proceso de cualquiera de las reivindicacion anteriores, donde el agua remineralizada tiene un valor de turbidez menor de 5,0 NTU, menor de 1,0 NTU, menor de 0,5 NTU, o menor de 0,3 NTU.

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15

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30

35
9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agua remineralizada tiene un Indice de Saturacion de Langelier que va desde -1 hasta 2, preferiblemente desde -0,5 hasta 0,5, con mayor preferencia desde -0,2 hasta 0,2.
10. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agua remineralizada tiene un Indice de Densidad de Sedimentos SDI15 debajo de 5, preferiblemente debajo de 4 y con mayor preferencia debajo de 3.
11. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agua remineralizada tiene un Indice de Ensuciamiento de Membrana MFI045 debajo de 4, preferiblemente debajo de 2,5, con mayor preferencia debajo de 2.
12. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agua de alimentacion es agua de mar desalinizada, agua salobre o salmuera, agua residual tratada o agua natural tal como agua subterranea, agua de superficie o de lluvia.
13. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el agua remineralizada se combina con agua de alimentacion.
14. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el proceso ademas comprende un paso de eliminacion de partlcula.
15. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el proceso ademas comprende los pasos de:

d) medir un valor parametro del agua remineralizada, donde el parametro se selecciona entre el grupo compuesto por alcalinidad, dureza total, conductividad, concentracion de calcio, pH, concentracion de CO2, total de solidos disueltos y turbidez del agua remineralizada,

e) comparar el valor parametro medido con un valor parametro predeterminado y

f) proveer la cantidad de solucion inyectada de carbonato de calcio sobre la base de la diferencia entre el valor parametro medido y el predeterminado.
16. El proceso de la reivindicacion 15, donde el valor parametro predeterminado es un valor pH, donde el valor pH va desde 5,5 hasta 9, preferiblemente desde 7 hasta 8,5.
17. Uso de una solucion derivada de carbonato de calcio para remineralizacion de agua, donde la solucion ha sido preparada a traves de uno de los siguientes pasos:

A) preparar una suspension acuosa de carbonato de calcio en un primer paso, e introducir cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) una suspension acida a una acuosa de carbonato de calcio en un segundo paso, o

B) introducir en un primer paso cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) un acido en el agua para ser usado para la preparacion de la solucion, y luego introducir carbonato de calcio, ya sea en forma seca o como una suspension en un segundo paso en el agua, o

C) introducir una suspension de carbonato de calcio y cualquiera de: (i) un compuesto que genera dioxido de carbono, (ii) un compuesto que genera dioxido de carbono y un acido, o (iii) un acido simultaneamente.

donde el carbonato de calcio que se usa para la preparacion de la solucion acuosa tiene un tamano de partlcula mediano en peso d50 desde 0.1 a 100 pm.
18. El uso de la reivindicacion 17, donde el agua remineralizada se selecciona entre agua potable, agua de recreacion tal como agua para piletas de natacion, agua industrial para aplicaciones de procesos, agua de riego, o agua para recarga de pozos y aculferos.