MXPA06013010A - Metodo y sistema para lavar. - Google Patents
Metodo y sistema para lavar.Info
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Abstract
Un sistema de lavado para utilizar en la limpieza o lavado de un sustrato que comprende: una zona de lavado que puede contener un sustrato; y una zona de ablandamiento de agua.
Description
utilización de energía. Por lo tanto, la ecuación de recursos tiene un equilibrio muy delicado. Claramente, sería deseable aumentar la eficacia de las máquinas lavadoras y los sistemas de lavado actuales, incluidas las nuevas máquinas "híbridas", de forma de proporcionar un mejor lavado en toda la gama de niveles de uso de detergente. También sería deseable proporcionar mejoras en el rendimiento en el contexto de una utilización eficiente y sostenible de los recursos químicos, de agua y de energía. Uno de los objetos de la presente invención es proporcionar métodos y sistemas aplicables en el campo de los aparatos domésticos e institucionales, como las máquinas lavadoras de ropa, los lavavajillas automáticos, etc., que permitan una mejor limpieza de uno o varios sustratos sucios en toda la gama de niveles de uso de detergente. Otro objeto de la invención es proporcionar métodos y sistemas de lavado que permitan un uso más eficiente del agua, la energía y los productos detergentes.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
En una modalidad, la presente invención incluye un sistema de lavado para usar en la limpieza o el lavado de un sustrato que comprende: una zona de lavado que puede contener un sustrato y una zona de ablandamiento de agua conectada en forma continua con la zona de lavado, en donde la zona de ablandamiento de agua puede recibir una alimentación de agua y formar un agua al menos parcialmente ablandada, y donde la zona de ablandamiento de agua puede transferir en forma continua por lo menos parte del agua al menos parcialmente ablandada a la zona de lavado. En otra modalidad, la zona de lavado puede limpiar o lavar sustratos que comprenden ropa y vajilla. En aún otra modalidad, la zona de ablandamiento de agua comprende dispositivos de nanofiltración, dispositivos de electrodesionización, dispositivos de electrodiálisis, dispositivos de osmosis inversa, dispositivos de desionización capacitiva y dispositivos para ablandar el agua por intercambio de iones, y combinaciones de éstos. En aún otra modalidad, la zona de ablandamiento de agua es un dispositivo de desionización capacitiva. En una modalidad, el agua al menos parcialmente ablandada comprende una dureza Ca2+ residual de menos de aproximadamente 4 mmol/L. En otra modalidad, el agua al menos parcialmente ablandada comprende un flujo de agua suave de, por lo menos, aproximadamente 2 L/h a una presión de alimentación de agua de entre aproximadamente 100 y aproximadamente 1000 kP. En una modalidad, el sistema de lavado también comprende por lo menos una zona de pretratamiento de lavado conectada en forma continua con la zona de lavado; una zona de tratamiento sónico o una zona de tratamiento ultrasónico, cada una de las cuales es capaz de tratar un sustrato en la zona de lavado o en la zona de pretratamiento de lavado, y una zona de electrólisis que puede electrolizar la alimentación de agua o el agua al menos parcialmente ablandada, conectada en forma continua con la zona de lavado.
En una modalidad, la zona de lavado puede utilizar un detergente. En otra modalidad, la zona de lavado y la zona de ablandamiento de agua están instaladas prácticamente por completo dentro de una carcasa. En aún otra modalidad, la zona de lavado y la zona de ablandamiento de agua están en carcasas independientes. En aún otra modalidad, el sistema de lavado también comprende un filtro previo. En una modalidad, la presente invención incluye un proceso para limpiar o lavar un sustrato, que comprende los siguientes pasos: proporcionar un sistema de lavado, que comprende una zona de lavado que puede contener un sustrato, y una zona de ablandamiento de agua conectada en forma continua con la zona de lavado; en donde la zona de ablandamiento de agua puede recibir una alimentación de agua y formar un agua al menos parcialmente ablandada, y en donde la zona de ablandamiento de agua puede transferir en forma continua por lo menos parte del agua al menos parcialmente ablandada a la zona de lavado, colocando un sustrato con el sistema de lavado; hacer fluir la alimentación de agua dentro de la zona de ablandamiento de agua; integrar la zona de ablandamiento de agua para formar el agua al menos parcialmente ablandada; transferir por lo menos parte del agua al menos parcialmente ablandada dentro de la zona de lavado y, opcionalmente, agregar un detergente a la zona de lavado. En una modalidad, la zona de lavado puede limpiar o lavar sustratos seleccionados de la ropa o la vajilla. En otra modalidad, la zona de ablandamiento de agua comprende dispositivos de nanofiltración, dispositivos de electrodesionización, dispositivos de electrodiálisis, dispositivos de osmosis inversa, dispositivos de desionización capacitiva, dispositivos para ablandar el agua por intercambio de iones, y combinaciones de éstos. En otra modalidad, la zona de ablandamiento de agua es un dispositivo de desionización capacitiva. En una modalidad, el agua al menos parcialmente ablandada comprende una dureza residual de Ca2+ de menos de aproximadamente 4 mmol/L. En una modalidad, el sistema de lavado también comprende por lo menos una zona de pretratamiento de lavado conectada en forma continua a la zona de lavado; una zona de tratamiento sónico o una zona de tratamiento ultrasónico, cada una de las cuales puede tratar un sustrato en la zona de lavado o en la zona de pretratamiento de lavado; y una zona de electrólisis, que puede electrolizar la alimentación de agua o el agua al menos parcialmente ablandada, conectada en forma continua a la zona de lavado. En una modalidad, la presente invención también comprende un sistema de lavado para usar en la limpieza o el lavado de un sustrato que comprende: una zona de lavado que puede contener un sustrato; y una zona de ablandamiento de agua y una zona de electrólisis, en donde la zona de ablandamiento de agua puede dirigir el agua al menos parcialmente ablandada a la zona de lavado, la zona de electrólisis o combinaciones de éstas, y en donde la zona de ablandamiento de agua puede dirigir una corriente de electrolitos de desecho a la zona de electrólisis, y en donde la zona de electrólisis puede dirigir una corriente ácida y/o una corriente base a la zona de lavado, la zona de ablandamiento de agua o combinaciones de éstas. En una modalidad, la zona de ablandamiento de agua es una unidad de desionización capacitiva. En otra modalidad, la corriente ácida está conectada en forma continua a la zona de ablandamiento de agua. En aún otra modalidad, la corriente de electrolitos de desecho se transporta en forma continua a la zona de ablandamiento de agua.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Aunque la especificación concluye con las reivindicaciones que particularmente señalan y claramente reivindican la invención, se cree que la presente invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción. Las composiciones de la presente invención pueden incluir, consistir esencialmente de o consistir de los componentes de la presente invención como también de otros ingredientes descritos aquí. Como se utiliza aquí, el término "consiste esencialmente en" se refiere a que la composición o el componente puede incluir ingredientes adicionales, pero sólo si éstos no alteran materialmente las características básicas y novedosas de las composiciones o métodos reivindicados. Todos los porcentajes y proporciones utilizados en la presente están en peso de la composición total y todas las mediciones se realizaron a 25 °C, a menos que se indique de alguna otra manera. El grado angular es una unidad plana de medición angular de una magnitud igual a 1/360 de una revolución completa. Todas las mediciones utilizadas en la presente se expresan en unidades métricas, salvo que se especifique de otra manera. El término "producto", como se utiliza en la presente, comprende tanto composiciones detergentes basadas en activos adecuadas para lavar y limpiar sustratos sucios como composiciones auxiliares para utilizar después del lavado o en combinación con detergentes basados en activos, diseñadas para brindar un beneficio o efecto de sustrato auxiliar, por ejemplo, agentes de terminación, agentes de enjuague, potenciadores de tejidos diseñados para proporcionar beneficios de cuidado del tejido después del lavado y auxiliares de detergentes diseñados para proporcionar beneficios de cuidado de superficies después del lavado. Los términos "zona de despacho del producto", "medio de almacenamiento del producto", etc. deben interpretarse del mismo modo. El término "alimentación de agua", como se utiliza en la presente, abarca agua que proviene directamente de la red principal, incluidas el agua disponible municipalmente y el agua de napa, de la red o de un receptáculo de agua usada, como un receptáculo de reciclaje que se utiliza para almacenar agua reciclada, de un tanque de almacenamiento, o una combinación de éstos. El término "ropa para lavar", como se utiliza en la presente, abarca telas tejidas y no tejidas. Los usos no limitantes para esta tela incluyen vestimenta, ropa de cama, toallas y lo similar.
El término "vajilla", como se utiliza en la presente, abarca implementos para comer, cocinar, servir y lo similar, que incluyen, pero sin limitarse a, platos, ollas, sartenes, cubiertos, tazas, cristalería y lo similar. Se ha descubierto recientemente que en la actualidad el sistema de lavado de la presente invención proporciona una mayor eficiencia en la limpieza y el lavado. Adicionalmente, los sistemas de lavado se pueden utilizar para una gran variedad de tareas de limpieza y lavado. De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de lavado para utilizar en la limpieza o lavado de uno o más sustratos sucios, en el que el sistema comprende una zona de lavado capaz de contener un sustrato; una zona de ablandamiento de agua conectada en forma continua con la zona de lavado. La zona de ablandamiento de agua es capaz de recibir una alimentación de agua y formar un agua al menos parcialmente ablandada. La zona de ablandamiento de agua también es capaz de transferir en forma continua por lo menos parte del agua al menos parcialmente ablandada a la zona de lavado. En forma opcional, el sistema de lavado también puede incluir uno o más de los siguientes: una zona de despacho del producto (a veces expresada en la presente como la "zona de despacho"); un medio para tratar el sustrato sucio mediante sonido o ultrasonido en la zona de lavado o en una zona de pretratamiento del lavado; una zona de electrólisis para electrolizar la alimentación de agua o el licor de lavado; una zona de desinfección del licor de lavado. La zona de lavado puede tener dos propósitos y además funcionar como zona de enjuague después del lavado;
alternativamente, el sistema de lavado puede comprender en forma opcional una zona de enjuague independiente, posterior al lavado. En una modalidad, se contempla que los sistemas de lavado de la presente invención están contenidos prácticamente dentro de una carcasa. Sin intención de restringirse por la teoría, se cree que, al contener los sistemas de lavado de la presente invención en una sola carcasa, se minimizan las conexiones de plomería o conexiones continuas necesarias entre los elementos del sistema de lavado. Asimismo, colocar los sistemas de lavado de la presente invención dentro de una sola carcasa minimiza el volumen y/o espacio que requieren los sistemas de lavado de la presente invención. En otra modalidad, se contempla que la zona de lavado y la zona de ablandamiento de agua estén instaladas en carcasas independientes. Tal modalidad se contempla con sistemas de lavado que están en el punto de uso. En un ejemplo no limitante, se contempla que la zona de ablandamiento de agua de la presente invención esté ubicada en una carcasa diferente de la de la zona de lavado. La zona de ablandamiento de agua está conectada en forma continua entre la corriente de entrada de agua y la entrada de la zona de lavado. En tal modalidad, se contempla que los dispositivos existentes que utilizan alimentación de agua, incluidas las zonas de lavado que comprenden máquinas de lavado y máquinas lavavajillas automáticas, calentadores de agua, además de una corriente de entrada "para toda la casa" pueden acondicionarse y/o adaptarse para tener dichas zonas para ablandar el agua presentes para tratar la alimentación de agua.
Zona de ablandamiento de agua De conformidad con la invención, los sistemas de lavado de la presente comprenden una zona de ablandamiento de agua. En los sistemas y métodos de la invención, la zona de ablandamiento de agua comprende uno o más dispositivos seleccionados de nanofiltración, electrodesionización, electrodiálisis, osmosis inversa, intercambio de iones y dispositivos para ablandar el agua de desionización capacitiva, y combinaciones de estos. En una modalidad, las zonas para ablandar el agua pueden incluir aquellas que se describen en la solicitud de patente cedida en forma mancomunada y presentada en conjunto en nombre de Baeck, Convenís y Smets, número de referencia de solicitud CM2849F; dicha solicitud se incorpora en la presente como referencia y se describe en detalle más adelante. En una modalidad, la zona de ablandamiento de agua es efectiva para ablandar el agua a una dureza residual de Ca2+ menor que aproximadamente 4 mmol/L, en otra modalidad, menor que aproximadamente 2 mmol/L, en aún otra modalidad, menor que aproximadamente 1 mmol/L, en aún otra modalidad de aproximadamente 4 mmol/L a 0.01 mmol/L, todavía en otra modalidad, de aproximadamente 2 mmol/L a aproximadamente 0.05 mmol/L, todavía en otra modalidad, de aproximadamente 1 mmol/L a aproximadamente 0.1 mmol/L. Sin embargo, es conocido que las tecnologías para aumentar el ablandamiento del agua eliminan especies iónicas que incluyen, pero no se limitan a, especies catiónicas, especies aniónicas, especies zwitteriónicas, especies anfotéricas, y combinaciones de estas. Tales especies catiónicas incluyen, pero no se limitan a, calcio, hierro, magnesio, manganeso, sodio y mezclas de éstos. Algunas especies aniónicas incluyen, pero no se limitan a, cloro, flúor, carbonato y mezclas de éstos. Con posterioridad a la zona de ablandamiento de agua y en comunicación continua con ésta, el sistema de lavado también puede comprender un receptáculo de agua ablandada para almacenar y proveer agua al menos parcialmente ablandada a la zona de lavado. Sin intención de restringirse por la teoría, se cree que la zona de ablandamiento de agua forma un agua al menos parcialmente ablandada. Luego, cuando el agua parcialmente ablandada se transfiere a la zona de lavado, aumenta la eficacia de cualquier producto que se agrega a la zona de lavado. Además, se cree que el agua ablandada al menos parcialmente aumenta la vida útil de los componentes del sistema de lavado, y el uso de agua parcialmente ablandada reduce y/o evita la formación de depósitos de agua dura, sarro y lo similar, lo que hace que los componentes del sistema de lavado estén más limpios.
Desionización capacitiva En otra modalidad, la zona de ablandamiento de agua utiliza la desionización capacitiva. Las unidades de desionización capacitiva utilizan electrodos cargados para ablandar el agua. La desionización capacitiva con electrodos es capaz de eliminar especies iónicas y otras impurezas del agua.
Sin intención de restringirse por la teoría, el agua pasa entre los electrodos que se mantienen a un voltaje bajo y/o diferencia potencial baja. Cuando los electrodos se saturan con las especies iónicas, los electrodos se regeneran electroestáticamene y las especies iónicas se expulsan en la forma de una corriente de electrolitos de desecho. Los electrodos se purgan periódicamente de las especies iónicas al invertir la polaridad de los electrodos y descargar agua. Además, los electrodos pueden regenerar materiales absorbidos mediante el contacto entre los electrodos y corrientes ácidas o corrientes base. En una modalidad, las corrientes ácidas y las corrientes base se generan mediante una zona de electrólisis, como se detalla en la presente. En una modalidad, los electrodos de las unidades de desionización capacitiva están formados por aerogeles de carbono. Se pueden encontrar electrodos de aerogel de carbono ilustrativos en la patente de los EE.UU. núm. 6,309,532 de Tran y col. Los electrodos de aerogel de carbono tienen una estabilidad química excelente y un área de superficie muy alta. En una modalidad, los aerogeles de carbono se fabrican con distintos sistemas de carbono. Estos sistemas suelen crearse, mediante pirólisis, pero no necesariamente. Estos sistemas de carbono incluyen, pero no se limitan a, resorcinol/formaldehído resorcinol/fenol/formaldehído, hidroquinona/resorcinol/formaldehído, floroglucinol/resorcinol/formaldehído, catecol/resorcinol/formaldehído, cloruro de polivinilo, fenol/formaldehído, fenol epoxidizado/formaldehído, cloruro de polivinilo, penolibenzaldehido, poliestireno oxidado, alcohol polifurfuril, alcohol polivinílico, poliacrilonitrilo, cloruro de polivinilideno, celulosa, polibutileno, acetato de celulosa, melamina/formaldehído, acetato de polivinilo, etilcelulosa, resinas epóxidas, acrilonitrilo/estireno, poliestireno, poliamida, poliisobutileno, polietileno, polimetilmetacrilato, cloruro de polivinilo/divinilbenceno, divinilbenceno/estireno y combinaciones, y mezclas de éstos. Se pueden utilizar otras fuentes para formar electrodos para usar en unidades de desionización capacitiva. En una modalidad, se utilizan los electrodos ejemplificados en la patente de los EE.UU. núm. 6,737,445, otorgada a Bell y col., y la solicitud de patente de los EE.UU. núm. 20030153636, otorgada a Dietz y col. Además, los electrodos pueden organizarse en forma de flujo directo, como se describe en la patente de los EE.UU. 6,462,935, otorgada a Shiue y col., y la solicitud de patente de los EE.UU. núm. 20040095706, otorgada a Faris y col. En una modalidad, el régimen de flujo de alimentación de agua tratada con desionización capacitiva para conseguir un agua al menos parcialmente ablandada es de aproximadamente 0.5 litros/min a aproximadamente 20.0 litros/min; en otra modalidad, de aproximadamente 0.75 litros/min a aproximadamente 8 litros/min; en otra modalidad, más de aproximadamente 1 litro/minuto a 5 litros/min, y en aún otra modalidad, más de 1 litro por minuto. En una modalidad, el área superficial completa de los electrodos utilizados en la unidad de desionización capacitiva es de aproximadamente 200 a 1500 m2/g; en otra modalidad, de aproximadamente 400-1200 m2/g; en otra modalidad, de aproximadamente 500-1000 m2/g; En una modalidad el voltaje o diferencia potencial es de aproximadamente 0.5 volts a aproximadamente 10 volts; En otra modalidad, es de aproximadamente 0.75 a aproximadamente 8 volts; en aún otra modalidad, de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 volts. En una modalidad, la unidad de desionización capacitiva tiene capacidad autolimpiante. En una modalidad autolimpiante, la limpieza comienza cuando los electrodos exhiben una absorción disminuida de las especies iónicas de la solución que se evidencia por el aumento de la resistencia en el electrodo y una disminución en el nivel de la reducción de dureza del agua. En una modalidad, el desempeño disminuido de los electrodos se observa con un medidor de conductividad. Aquel con experiencia en la industria puede determinar y medir la reducción del desempeño de los electrodos de la presente invención. En una modalidad, se mide el desempeño disminuido dividiendo la conductividad del electrodo "sucio" por la conductividad del electrodo "limpio" para determinar la fracción de conductividad. Cuando la fracción de conductividad alcanza un valor predeterminado, se inicia un ciclo de autolimpieza. En una modalidad, se inicia un ciclo de autolimpieza cuando la fracción de conductividad es menor que aproximadamente 0.9; en otra modalidad, la fracción de conductividad es menor que aproximadamente 0.7, y en aún otra modalidad, la fracción de conductividad es menor que aproximadamente 0.5.
En forma opcional, la unidad de desionización capacitiva comprende además un filtro previo. Sin intención de restringirse por la teoría, se cree que el filtro previo es capaz de extender la vida útil de los electrodos, además de retrasar la frecuencia del ciclo autolimpiante de los electrodos. Se cree que lo absorbido por el filtro previo bloquea o elimina las especies de carga neutral contenidas en la alimentación de agua. Tales especies de carga neutra se ven afectadas mínimamente por los electrodos en la unidad de desionización capacitiva y, por lo tanto, son capaces de contaminar los sitios de absorción de los electrodos. El filtro previo de la presente invención está formado por cualquier material que prácticamente absorbe, bloquea o de alguna otra manera elimina especies con carga negativa de la alimentación de agua. Tales materiales incluyen, pero no se limitan a, carbón activado, sílice, filtros de malla metálica, membranas, gel, y combinaciones de estos.
Nanofiltración En otra modalidad, la zona de ablandamiento de agua está compuesta por un dispositivo de filtración de alimentación de agua. Un tipo de dispositivo de filtración es un dispositivo de nanofiltración en el rango de aproximadamente 0.00016 ag (100) a aproximadamente 0.0016 ag (1000 Daltons), con preferencia, de aproximadamente 0.00033 ag (200) a 0.0016 ag (1000 Daltons.) El flujo de agua limpia del dispositivo, por otra parte, es preferentemente de por lo menos 3, más preferentemente de por lo menos 6 L/m2h a 100 kP a 25 °C. Preferentemente, el dispositivo tiene un rechazo de ión de magnesio de por lo menos 50 %, más preferentemente de por lo menos 80 % (0.35 % en peso MgSO , 600 kP, Re=2500, 25 °C). En aún otra modalidad, la zona de ablandamiento de agua toma la forma de un dispositivo de filtración de flujo cruzado que tiene puertos de salida de permeado y retenido, en los que el puerto de salida para filtrar está en comunicación continua con la zona de lavado y el puerto de salida del retenido está en comunicación continua con una o más de las zonas de almacenamiento de efluente, descarga y limpieza de licor de lavado. En aún otra modalidad, los dispositivos de flujo cruzado están provistos con una entrada de alimentación de agua, recirculación de retenido, exudación de efluente de agua dura y una bomba de recirculación opcional. En una modalidad, el porcentaje de flujo del agua blanda que penetra en el efluente de agua dura es de por lo menos aproximadamente 1 :1 ; en otra modalidad, de por lo menos aproximadamente 3:1 ; en aún otra modalidad, de por lo menos aproximadamente 5:1 , y en aún otra modalidad, de por lo menos aproximadamente 8:1 . Tales dispositivos de filtración preferentemente toman la forma de un módulo que comprende una carcasa de filtro provista de un compartimiento de membrana en el que se monta un conjunto de membranas de filtración tubulares o capilares con extremos que se encuentran encerrados en sujetadores de membranas, que se comunican con uno o más puertos de entrada y uno o más puertos de salida del retenido. La carcasa del filtro también está provista con una o más aberturas en la pared de la carcasa del filtro, que se comunica con uno o más puertos de salida. El agua fría o caliente del suministro de alimentación entra a la carcasa del filtro a través de una conexión al puerto de entrada y luego pasa a través de las membranas de filtración tubulares o capilares, lo que hace que el retenido y permeado resultantes se descarguen a través de conexiones a los puertos de permeado y retenido correspondientes. En la presente se refiere a dicha disposición como "de adentro hacia afuera". En forma alternativa, el módulo puede operarse a la inversa ("de afuera hacia adentro"), en cuyo caso se suministra la alimentación de agua y el retenido se descarga a través de aberturas en la pared de la carcasa del filtro que se comunican con las correspondientes conexiones de puertos de entrada y salida del retenido. En este caso, el permeado se recolecta dentro de las membranas de filtración y se descarga a través de sus extremos abiertos y las correspondientes conexiones de puerto de salida del permeado. El módulo también puede estar provisto con una o más tuberías de distribución ubicadas en forma transversal respecto de las membranas de filtración en una o más aberturas en el compartimiento de la membrana para reducir las fuerzas transversales sobre las membranas de filtración; tal disposición se describe en detalle en el documento WO-A-98/20962. Los módulos o dispositivos ilustrativos incluyen membranas de nanofiltración de poliamida/ poliéter sulfona desarrolladas para filtración de adentro hacia afuera, comercializadas por X-Flow B.V. con el nombre NF50M10. Las membranas de nanofiltración pueden ser propensas a la degradación o al ataque del cloro en la alimentación de agua. Como corresponde, el dispositivo de filtración se puede utilizar en conjunto con el sistema de eliminación de cloro, tal como un filtro previo de carbono, un antioxidante o bronce para extender la vida útil del dispositivo. En modalidades del dispositivo de filtración, el dispositivo de filtración preferentemente incluye una bomba para recircular la corriente del retenido a través del módulo de filtración con presión alta. La bomba está ubicada en el circuito de recirculación con el propósito único o principal de recircular el retenido o conectarse operativamente a la bomba de descarga principal del dispositivo de lavado o la zona de lavado.
Electrodiálisis / Electrodesionización En aún otra modalidad, la zona de ablandamiento de agua comprende un dispositivo de electrodiálisis o electrodesionización. En la electrodiálisis, las membranas de intercambio de cationes se apilan en forma intercalada con membranas de intercambio de aniones y la disposición compartimentalizada se coloca entre dos electrodos de carga opuesta. La alimentación de agua ingresa al dispositivo con baja presión y circula entre las membranas. Al aplicar corriente directa a los electrodos, los cationes y aniones se mueven en direcciones opuestas hacia el cátodo y ánodo respectivamente y se concentran en compartimientos alternados. El agua al menos parcialmente ablandada del dispositivo ingresa a la zona de lavado, y el efluente de agua dura ingresa a una o más de las zonas de almacenamiento de efluente, descarga y limpieza y reciclaje de licor de lavado.
La electrodesionización es, en efecto, una combinación de electrodiálisis con intercambio de iones. En este caso, se introduce una mezcla de resinas de intercambio de cationes y aniones entre las membranas de intercambio de cationes y aniones, y todas las especies iónicas del agua quedan atrapadas dentro de la resina. El agua que se encuentra al menos parcialmente ablandada se traslada a la zona de lavado en donde el dispositivo se somete a un ciclo de regeneración electroquímica en el que las resinas de intercambio de cationes y aniones se regeneran para su uso posterior. El efluente de agua dura resultante ingresa a una o más zonas de almacenamiento de efluente, descarga y limpieza y reciclaje del licor de lavado. Los sistemas de lavado de la invención pueden tomar la forma de un aparato integral para lavar y ablandar el agua, en donde la zona de ablandamiento de agua y la zona de lavado están construidas dentro y forman parte de un solo aparato en el que ambas zonas están en comunicación continua entre sí a través de los conductos del aparato. En otra modalidad, el sistema comprende un aparato para ablandar el agua y un aparato de lavado en forma combinada, en el que el aparato para ablandar el agua y su zona asociada para ablandar el agua forman una unidad independiente que puede estar temporal o permanentemente fijada a los conductos de la entrada de alimentación de agua según lo requiera el usuario. Cualquier fuente de alimentación de energía que requiera el aparato para ablandar el agua se toma de la fuente de alimentación para el aparato de lavado o separadamente de la red de alimentación de energía.
Limpieza del licor de lavado En forma opcional, el sistema de lavado comprende una zona para limpieza del licor de lavado y reciclaje en comunicación continua con la zona de lavado con el propósito de limpiar y reciclar el licor de lavado. La limpieza del licor de lavado puede realizarse como una operación de lote separada en el volumen del licor, en una ubicación fuera de línea, pero preferentemente la limpieza se realiza en una corriente del licor de lavado dentro de una sección del circuito de reciclaje en el sistema de lavado. Alternativamente, la limpieza puede llevarse a cabo dentro de una sección o subzona de la zona de lavado en sí misma. El término "limpieza" se refiere a una reducción en el contenido de suciedad del licor de lavado (ya sea el volumen del licor o la corriente de licor de lavado, según corresponda), cuyo contenido se mide, por ejemplo, por su turbiedad. Preferentemente, la turbiedad del licor de lavado reciclado es menor que aproximadamente 15 NTU, con más preferencia, menor que aproximadamente 5 NTU. Después de limpiarse, el licor se recicla y coloca nuevamente en la zona de lavado, donde puede utilizarse en el mismo paso de lavado, en un paso posterior, o en un paso de enjuague posterior al lavado. En las modalidades preferidas de este tipo, el licor de lavado se recicla y utiliza en la zona de lavado durante o al terminar una etapa de prelavado prácticamente sin detergente antes de una etapa de lavado que utiliza detergente; dicho paso se realiza preferentemente con blanqueador. Las modalidades de la invención con prelavado son especialmente valiosas en la presente, en el caso de etapas de lavado que utilizan sustrato con blanqueador desde el punto de vista de ofrecer un buen desempeño de blanqueado y limpieza. Preferentemente, el sistema de lavado se dispone como para brindar una limpieza y reciclaje del licor de lavado en forma continua o semicontinua durante la misma etapa de lavado del sustrato. En otras palabras, el licor de lavado se recicla constantemente en una o más fases de operación durante la etapa de lavado o prelavado para eliminar la suciedad de la zona de lavado y reducir o minimizar el redepósito en el sustrato. Por "prácticamente libre" de detergente se entiende un licor de lavado que contiene menos de aproximadamente 0.1 % de producto detergente en peso del licor de lavado. En determinados sistemas y métodos de la invención, la zona de limpieza y reciclaje del licor de lavado comprende un dispositivo de filtración del licor de lavado que es efectivo para disminuir la turbiedad del licor de lavado reciclado a menos de aproximadamente 15 NTU, con preferencia menos de aproximadamente 5 NTU. Por otro lado, el flujo del permeado provisto por el dispositivo es preferentemente de por lo menos aproximadamente 100 L/h, con más preferencia por lo menos aproximadamente 500 L/h cuando se trabaja con una presión dentro del rango de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 kP (1 -10 bar), con preferencia de aproximadamente 100 a aproximadamente 400 kP (1-4 bar). El área superficial de la membrana es con preferencia de aproximadamente 0.01 a 2 m2, con más preferencia de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 1 m2, en especial de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 0.75 m2.
En otras modalidades de la presente, la zona de limpieza y reciclaje del licor de lavado comprende un dispositivo de ultrafiltración o microfiltración. El dispositivo de filtración preferentemente tiene un corte dentro del rango de aproximadamente 0.0016 ag (1000 Daltons) a aproximadamente 1 pm, con más preferencia de aproximadamente 0.05 pm a aproximadamente 0.5 pm. El dispositivo de filtración preferentemente comprende una o más membranas tubulares, con un tamaño de lumen de cada membrana con preferencia de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 mm, con más preferencia de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 mm y en especial de aproximadamente 3 a aproximadamente 5 mm. El dispositivo de filtración preferentemente tiene un flujo de agua limpia de por lo menos aproximadamente 1000 L/m2.h.100 kP (agua por OR a 25 °C), con más preferencia de aproximadamente 10,000 L/m2 a aproximadamente 100 kP. El corte de la presente se refiere al tamaño de poro nominal de la membrana del dispositivo, con la excepción de que el valor mínimo total (0.0016 ag (1000 Daltons)) se presenta en términos de corte de peso molecular. El tamaño de lumen se refiere al diámetro mínimo interno de la membrana. En una modalidad, el sistema de la presente invención incluye una zona de limpieza y reciclaje del licor de lavado que comprende un dispositivo de filtración de flujo cruzado. En una modalidad, el dispositivo de filtración de flujo cruzado comprende una o más membranas de filtración tubulares asimétricas independientes, y dichas membranas tubulares tienen un tamaño de lumen cuyas dimensiones son las mencionadas anteriormente. En otras modalidades, el dispositivo comprende una serie de subunidades de membrana intercomunicadas; cada subunidad toma la forma de un conjunto que comprende una o más membranas de filtración tubulares, con preferencia, de aproximadamente 2 a aproximadamente 20, con más preferencia de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 de las membranas de filtración tubulares. Cuando el dispositivo comprende una pluralidad de subunidades en serie, las subunidades individuales pueden estar interconectadas mediante una o más secciones de membrana tubular con un tamaño de lumen mayor. La longitud de trazado total de la membrana tubular en el dispositivo es con preferencia de aproximadamente 10 a aproximadamente 250 m, con más preferencia de aproximadamente 35 a aproximadamente 150 m, y la presión que desciende de la entrada a la salida del dispositivo es, con preferencia, menor que aproximadamente 200 kPa (2 bar), con más preferencia, menor que aproximadamente 100 kPa (1 bar), y en especial de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 kPa (aproximadamente 0.2 a 0.5 bar). Además, cada membrana tubular preferentemente tiene un número de Reynold de por lo menos aproximadamente 2300, con preferencia de por lo menos aproximadamente 400 con una presión operativa que cubre de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 kPa (1 -10 bar), con preferencia de aproximadamente 100 a aproximadamente 400 kPa (1-4 bar). El dispositivo de filtración de flujo cruzado se ofrece con una entrada para el licor de lavado y puertos de salida de permeado y retenido. El puerto de salida del permeado se encuentra en comunicación continua con la zona de lavado y el puerto de salida del retenido se encuentra en comunicación continua con una zona de regulación del licor de lavado o con la zona de descarga del efluente. En los sistemas que emplean una zona de regulación del licor de lavado, el licor de lavado se alimenta o ingresa desde la zona de lavado a la zona de regulación mediante un primer conducto y luego se alimenta con presión, con la ayuda de una bomba a un segundo conducto de la zona de regulación al puerto de entrada del dispositivo de filtración de flujo cruzado. Un filtro grueso convencional diseñado para eliminar partículas de más de 20 micrones, por ejemplo, carbón activado, también puede proporcionarse en el punto de origen de la corriente del dispositivo de filtración de flujo cruzado para eliminar impurezas de mayor tamaño. Luego, el retenido resultante se recircula dentro de la zona de regulación, y el permeado se devuelve a la zona de lavado. También puede incluirse una válvula de escape en el puerto de entrada del dispositivo de filtración de flujo cruzado. La presión excesiva se libera por un desagüe que desemboca en la zona de regulación o la zona de descarga de efluente. En una modalidad, la zona de regulación se ubica a continuación de la eliminación de permeado hacia la zona de lavado. Alternativamente, la zona de regulación se puede purgar hacia la atmósfera, y el licor de lavado se puede alimentar con presión desde la zona de lavado a la zona de regulación. Las válvulas de escape también pueden ubicarse en la salida del retenido y en los extremos de entrada y salida de la zona de regulación. Una válvula, por ejemplo, una válvula de constricción, también puede presentarse en el puerto de salida de permeado del dispositivo de filtración para permitir una limpieza total o descarga completa de la membrana de filtración. Sin embargo, una característica de los sistemas de la invención es la de requerir un mantenimiento mínimo en la forma de procedimientos de descontaminación y descarga completa. El dispositivo de filtración preferentemente toma la forma de un módulo que comprende una carcasa de filtro provista con un compartimiento de membrana en el que se monta la membrana o membranas tubulares cuyos extremos están encerrados en contenedores de membranas y se comunican con los puertos de entrada y de salida de retenido. El dispositivo comprende una serie de subunidades de membrana que se intercomunican; cada subunidad generalmente comprende un conjunto de membranas tubulares, un par de sujetadores de membrana para encerrar los extremos y una vaina exterior provista con una o más aberturas para permitir la descarga de permeado en el compartimiento de la membrana de la carcasa para el filtro. Las subunidades individuales de la membrana pueden intercomunicarse a través de una o más secciones de membrana tubular interconectada cuyo tamaño de lumen es generalmente mayor que el de las subunidades individuales. Las subunidades terminales de la serie, por otro lado, pueden comunicarse con los puertos de entrada y salida del retenido mediante una o más secciones de membrana tubular y los correspondientes sujetadores de membrana fijados en la carcasa de la membrana. La carcasa del filtro también se ofrece con una o más aberturas en la pared de la carcasa del filtro que se comunica con los puertos de salida del permeado. El licor de lavado entra en la carcasa del filtro a través de una conexión al puerto de entrada e ingresa mediante la membrana o membranas de filtración, con lo que el retenido y permeado resultantes se descargan a través de conexiones a los puertos de permeado y retenido correspondientes. En la presente, se puede utilizar una amplia gama de materiales de membrana para el dispositivo de ultrafiltración o microfiltración, que incluyen polipropileno, polivinilideno difluorido, acetato de celulosa, celulosa, polipropileno, poliacrilonitrilo, polisulfonas, poliarilsulfonas, poliéter sulfona, alcohol polivinílico, cloruro de polivinilo, policarbonato, alifático y poliamidas aromáticas, poliamidas, y mezclas de éstos. Sin embargo, se prefiere para la presente el uso de una membrana de poliéter sulfona que tiene una relación de tamaño de poro nominal (entre la superficie interna y la superficie externa) de aproximadamente 1 :10 y una energía de superficie (superficie interna) de aproximadamente 8 dinas/cm.
Despacho del producto Los sistemas de lavado de la invención preferentemente también comprenden una zona de despacho del producto que, en las modalidades preferidas, está ubicada entre la zona de ablandamiento de agua y la zona de lavado. La zona de despacho del producto preferentemente comprende medios para dosificar dicho producto (ya sea un detergente activo o un auxiliar de detergente, tal como un agente de terminación o un potenciador de telas) en la alimentación de agua dentro o en la entrada de alimentación de agua hacia la zona de lavado y también puede comprender un medio para almacenar el producto para el volumen del detergente y/o el producto auxiliar de detergente.
Además, la zona de despacho del producto generalmente comprende medios para permitir el llenado, rellenado o reemplazo de los medios de almacenamiento del producto y puede además comprender válvulas, orificios de despacho u otros medios para controlar el índice de dosificación del detergente y/o el producto auxiliar de detergente en relación con el flujo de agua ablandada proveniente de la zona de ablandamiento de agua. Preferentemente, las zonas de despacho y de ablandamiento de agua están conectadas en serie o comprenden una unidad integral para ablandar el agua y distribuir el producto, es decir, una unidad con zonas para despachar el producto y ablandar el agua separadas, pero interconectadas, en las que la zona para despachar el producto está en el extremo final de la corriente de la zona de ablandamiento de agua y comprende un medio para dosificar el producto en la alimentación de agua en el extremo de salida de alimentación de agua de la zona de ablandamiento de agua. De conformidad con la invención, el licor de lavado puede reciclarse en la zona de lavado durante o al final de la etapa de lavado para utilizar en una etapa posterior de lavado o en una etapa de enjuague posterior al lavado. En una modalidad preferida de este tipo, el licor de lavado se recicla y utiliza en la zona de lavado durante o al terminar una etapa de prelavado prácticamente sin detergente antes de una etapa de lavado que utiliza detergente; dicho paso se realiza preferentemente con blanqueador. En tales modalidades, también se puede incluir un receptáculo de reciclaje para almacenar el licor de lavado limpio antes de reciclarlo.
Preferentemente, el sustrato toma contacto con el licor de lavado a la vez que se realiza la limpieza y el reciclaje del licor de lavado. En tales modalidades, puede ser ventajoso realizar la limpieza y reciclaje en una o más fases de operación durante la etapa de lavado del sustrato. Por ejemplo, en una modalidad, la limpieza y el reciclaje se inician en la segunda mitad de la etapa de lavado, por ejemplo, después de completar aproximadamente 50 %, con preferencia por lo menos aproximadamente 70 % o incluso aproximadamente 90 % de la etapa de lavado. En forma alternativa, la limpieza y el reciclaje se inician solamente después de que el sistema ha alcanzado su temperatura máxima de lavado o después de que el licor de lavado ha alcanzado un límite de turbiedad o un valor de conductividad, o un límite de suciedad. Con este propósito, el sistema de lavado puede estar provisto con uno o más sensores que responden a la turbiedad, conductividad o el nivel de suciedad del licor de lavado, los funcionan como activadores para iniciar la limpieza y el reciclaje. En otra modalidad preferida, que es especialmente útil para el lavado de telas, el licor de lavado se recicla y coloca en la zona de lavado o zona de enjuague para utilizar en una etapa de enjuague posterior al lavado. Nuevamente, también se puede incluir un receptáculo de reciclaje para almacenar el licor de lavado limpio antes de reciclarlo. Preferentemente, el método comprende i) una etapa para ablandar el agua en la que la alimentación de agua se ablanda en la zona de ablandamiento de agua, ii) una etapa de despacho de detergente opcional en la que un producto detergente activo se dosifica en una cantidad efectiva para la limpieza en el licor de lavado o la alimentación de agua, iii) un paso de lavado en el que el sustrato sucio toma contacto con el licor de lavado ablandado, iv) la etapa de limpieza y reciclaje del licor de lavado, v) a una etapa de despacho del potenciador de telas en la que se dosifica un potenciador de telas que proporciona un beneficio estético o cuidado posterior al lavado en el licor de lavado reciclado y vi) una etapa de enjuague en la que las telas toman contacto con el licor de enjuague resultante. Los potenciadores de telas apropiados incluyen perfumes y otros agentes olfativos, agentes suavizantes de telas, auxiliares de planchado, agentes antibacterianos, auxiliares para evitar la formación de bolitas en el tejido y demás, que son bien conocidos per se. En modalidades preferidas de la invención, el paso de lavado se lleva a cabo con una concentración de licor de lavado y producto detergente en el rango de aproximadamente 0 a aproximadamente 2 % en peso, con preferencia de aproximadamente 0 a aproximadamente 1 % en peso, con más preferencia de aproximadamente 0 a aproximadamente 0.5 % en peso, y en especial de aproximadamente 0 % a aproximadamente 0.25 % en peso. Sin embargo, por lo general, el producto detergente estará presente en una cantidad efectiva para la limpieza, es decir, una cantidad efectiva para mejorar el resultado final de limpieza por encima y más allá del resultado final que puede lograrse en ausencia de detergente. De igual modo, el producto detergente normalmente estará presente en un nivel de por lo menos aproximadamente 0.1 % en peso del licor de lavado. Adecuadamente, el pH del licor de lavado durante la etapa de lavado se encuentra en el rango de aproximadamente 5 a aproximadamente 13, con preferencia, de aproximadamente 6 a aproximadamente 12, con más preferencia, de aproximadamente 7 a aproximadamente 1 1. En los métodos que comprenden el uso de enzimas detergentes, tales como proteasas, celulasas y amilasas, la concentración de enzimas durante la etapa de lavado es, con preferencia, de aproximadamente 0.0001 a aproximadamente 100 ppm de la enzima activa. Por ejemplo, la patente de los EE.UU. núm. 2002/0155971 , expone una lista no limitante de enzimas apropiadas para usar en la presente. En una aplicación preferida de la invención, la zona de lavado de la presente toma la forma de una denominada zona de lavado de "alta eficiencia", es decir, una zona de lavado que está diseñada para tomar contacto con el sustrato sucio y lavarlo con licor de lavado en condiciones de lavado de alta eficiencia. En particular, se descubrió en la presente que la combinación del ablandamiento de agua con las condiciones de lavado de alta eficiencia y la limpieza y el reciclaje del licor de lavado es especialmente valiosa para brindar un proceso mejorado de limpieza, eliminación de nnanchas y mantenimiento de blancura de los sustratos que se incluyen en toda la gama de niveles de uso de detergente. Como se utilizan en la presente, los términos "etapa de lavado de alta eficiencia", "condiciones de lavado de alta eficiencia" y "zona de lavado de alta eficiencia" se refieren al nivel de desempeño de limpieza que presenta el sistema de lavado como resultado de procesos de agitación mecánica normales dentro de la zona de lavado. En otras palabras, esto excluye la contribución al desempeño del lavado resultante de los procesos químicos, electroquímicos o fotoquímicos, de los procesos mecánicos de alto nivel de energía, tales como técnicas de cavitación o ultrasonido, o de los procesos de limpieza y reciclaje que implican filtración y lo similar. El nivel de limpieza debido a los procesos mecánicos se refiere a veces en la presente como "acción mecánica" de la zona de lavado. La acción mecánica de una zona de lavado depende de muchos parámetros distintos que incluyen 1 ) parámetros de la máquina, por ejemplo, el tipo de máquina lavadora, si la máquina tiene un eje horizontal o vertical, la configuración del deflector, tamaño, forma y número de tambores, el uso de sistemas de rocío secundarios de baja presión, etc., y 2) parámetros operacionales que dependen de la selección de ciclo, por ejemplo la velocidad rotacional y el patrón rotacional de los tambores, el consumo de energía del proceso de lavado, el nivel del agua, el índice y patrón de movimiento a través del licor de lavado, el número de ciclos/revoluciones del tambor, etc. Como se utiliza en la presente, la acción mecánica de la zona de lavado se cuantifica en términos de performance en la eliminación de manchas brindada en un contexto sin detergente mediante el uso de muestras de algodón estándar manchadas en ciertas condiciones de uso. Especialmente, una zona de lavado de "alta eficiencia" se define en la presente como una zona de lavado que logra o es capaz de lograr un nivel mínimo de acción mecánica en uno o más ciclos de lavado principales con temperaturas templadas (20 °C a 40 °C) del sistema de lavado. Se dice que las telas que se lavan en la zona de lavado están sujetas a condiciones de lavado de alta eficiencia. El nivel mínimo de acción mecánica que se requiere en la presente para una alta eficiencia corresponde aproximadamente a por lo menos 47 % de la eliminación de manchas en condiciones de prueba, como se describe a continuación. En las modalidades preferidas, la acción mecánica está configurada en niveles algo superiores dentro del rango de aproximadamente 50 % a aproximadamente 65 %, con más preferencia, de aproximadamente 53 % a aproximadamente 60 % de eliminación de manchas, con los niveles superiores fijados en función de las consideraciones de cuidado de la tela. La prueba de condiciones de eliminación de manchas son las siguientes: Conjunto de manchas EMPA 101 -104 - muestras de algodón puro tejido manchadas con suciedad particulada (carbón, aceite negro/mineral), enzimática (sangre), grasa (chocolate/leche) y blanqueable (vino tinto), de conformidad con IEC 60456 4a edición, Anexo E; 8 réplicas por aparato; carga de balastro - 3 kg de ropa limpia; dureza del agua -6 grados Clark; análisis de datos mediante análisis de imágenes calibrado contra el Cuadro de color del chip MacBeth 24; aumento de eliminación de manchas (SRI) promedio sobre el conjunto de manchas.
Tecnología sónica En otra aplicación de la invención, los sistemas de lavado de la presente también comprenden medios para tratar el sustrato sucio mediante procesos sónicos o ultrasónicos en la zona de lavado o en una zona de pretratamiento del lavado. En particular, se descubrió en la presente que la combinación de tratamiento sónico o ultrasónico con la limpieza y el reciclaje del licor de lavado y el ablandado del agua es especialmente valiosa para brindar un proceso mejorado de limpieza de sustratos en toda la gama de niveles de uso de detergente. Preferentemente los medios para tratar sónica o ultrasónicamente el sustrato sucio comprenden un generador de energía sónica o ultrasónica o una pluralidad de dichos generadores en donde la frecuencia de la energía generada está en el rango de aproximadamente 1 kHz a aproximadamente 150 kHz, con preferencia, de aproximadamente 20 kHz a aproximadamente 80 kHz, y la entrada de alimentación de energía al generador está en el rango de aproximadamente 0.1 W a aproximadamente 500 W, con preferencia de aproximadamente 10 W a aproximadamente 250 W. En una modalidad, el generador de energía está adaptado para generar y proveer energía ultrasónica al sustrato sucio dentro de la zona de lavado. En tal modalidad, la frecuencia de la energía generada está con preferencia en el rango de aproximadamente 20 kHz a aproximadamente 150 kHz, con más preferencia, de aproximadamente 20 kHz a aproximadamente 80 kHz, y la entrada de alimentación de energía al generador está con preferencia en el rango de aproximadamente 5.28 W a aproximadamente 132.1 W por litro de licor de lavado (20 W a aproximadamente 500 W por galón), con más preferencia de aproximadamente 6.6 W a aproximadamente 66.1 W por litro de licor de lavado (25 W a 250 W por galón) en la zona de lavado. Un generador de energía apropiado para usar en tales modalidades comprende un transductor ultrasónico y una fuente de alimentación de energía electrónica. El transductor ultrasónico puede ser un transductor de PZT (Plomo-Zirconato-Titanita) o un transductor magnetostrictivo. Los ejemplos de transductores comerciales incluyen la serie Vibra-Cell VCX de Sonics & Materials Inc y Tube Resonator de Telsonic AG. Se puede utilizar un solo transductor o un conjunto de ellos en el sistema de lavado. El o los transductores pueden montarse en el fondo o en una de las paredes laterales que rodean la zona de lavado. También puede sumergirse directamente en la zona de lavado. Los transductores también pueden montarse dentro del tambor o batea de la máquina lavadora, como se describe en detalle a continuación. En una modalidad preferida de este tipo, el sistema de limpieza toma la forma de una máquina lavadora de carga frontal que comprende un tambor para alojar la ropa; dicho tambor tiene una o más, preferentemente dos a cuatro, más preferentemente tres deflectores en la pared interna circunferencial para hacer que la ropa dé vueltas. La máquina lavadora también comprende uno o más generadores sónicos o ultrasónicos montados en por lo menos uno y preferentemente en cada uno de los deflectores del tambor para que la energía sónica o ultrasónica se aplique a la ropa, a la vez que los ítems de lavandería se retiran del volumen de licor de lavado en contacto con el deflector correspondiente. En otra modalidad de este tipo, el sistema de lavado toma la forma de una máquina lavadora de carga superior que tiene una paleta agitadora central en uno o más generadores ultrasónicos montados en ella. En una modalidad alternativa, el generador de energía está adaptado para generar y proveer energía sónica o ultrasónica al sustrato sucio dentro de la zona de pretratamiento del lavado. En tal modalidad, la frecuencia de la energía generada se encuentra preferentemente en el rango de aproximadamente 1 kHz a aproximadamente 80 kHz, con más preferencia de aproximadamente 20 kHz a aproximadamente 60 kHz, y la entrada de alimentación de energía para el generador se encuentra con preferencia dentro del rango de aproximadamente 0.1 W a aproximadamente 80 W, con más preferencia de aproximadamente 1 W a 4aproximadamente 0 W. Un generador de energía apropiado para utilizar en tales modalidades comprende uno o más transductores de limpieza vibratorios adaptados para el contacto físico con una o más superficies del sustrato sucio. Durante el uso, el sustrato sucio pasa por debajo o entre los transductores de limpieza, con el sustrato previa o simultáneamente humedecido en licor de lavado. El transductor de limpieza se puede montar en una posición conveniente fuera de la zona de lavado y puede estar provisto por un medio para permitir el desagüe del licor de lavado en la zona de lavado. Los sistemas y métodos de la invención también pueden incluir modalidades que combinan a un generador de energía para la zona de lavado y el generador de energía para la zona de pretratamiento del lavado con frecuencias y salidas de alimentación de energía, como se las describió anteriormente.
Zona de electrólisis En una aplicación más de la invención, los sistemas de lavado de la presente comprenden en forma adicional una zona de electrólisis para electrolizar la alimentación de agua o licor de lavado con el propósito de generar licor de lavado activado electrolíticamente y/o licor de enjuague. En particular, se descubrió en la presente que la combinación de tratamiento de electrólisis con la limpieza y el reciclaje del licor de lavado y el ablandado del agua es especialmente valiosa para brindar un proceso mejorado de limpieza de sustratos en toda la gama de niveles de uso de detergente. La zona de electrólisis de la presente preferentemente comprende medios de electrólisis provistos con por lo menos un par de electrodos para electrolizar la alimentación de agua o el licor de lavado, en donde los medios de electrólisis se conocen respectivamente como medio de electrólisis de alimentación de agua y medio de electrólisis de agua de lavado. Generalmente, el medio de electrólisis de alimentación de agua está dispuesto entre la fuente de alimentación de agua o dentro de la zona de reciclaje del licor de lavado. También se prevé en la presente una combinación de medios para la electrólisis de la alimentación de agua y el licor de lavado. En forma opcional, la zona de electrólisis también puede comprender un receptáculo (el receptáculo de electrólisis) para almacenar el agua electrolizada resultante y un medio de almacenamiento y despacho de electrolitos u otra especie precursora de oxidante en el agua o el licor de lavado. En términos de función, las zonas de electrólisis apropiadas para utilizar en la presente incluyen zonas de electrólisis generadoras de pH y generadoras de oxidante. En las modalidades generadoras de oxidante de la invención, la alimentación de agua o el licor de lavado comprenden en el uso una o más especies precursoras de oxidante, y la zona de electrólisis comprende medios para generar una o más corrientes de especies oxidantes u oxidantes mixtas en la alimentación de agua o licor de lavado por electrólisis de las especies precursoras de oxidantes. En las modalidades generadoras de pH de la invención, la zona de electrólisis comprende medios para generar una o más corrientes de especies alcalinas y/o acídicas en la alimentación de agua o licor de lavado, cuya corriente o corrientes entran en la zona de lavado para utilizarse en la etapa de lavado o en una etapa de enjuague de sustrato posterior. Por "licor de lavado activado electrolíticamente" se entiende licor de lavado que se sometió a electrólisis, por ejemplo, para generar especies oxidantes, oxidantes mixtas, acídicas o alcalinas, o licor de lavado derivado de alimentación de agua que se sometió a electrólisis. Por otro lado, el término "licor de enjuague activado electrolíticamente" se refiere al licor de enjuague derivado de la alimentación de agua o licor de lavado que se sometió a electrólisis. En una modalidad, la unidad de electrólisis se utiliza en combinación con la unidad de desionización capacitiva para generar una especie de blanqueado capaz de utilizarse como removedor de manchas y para higienización. En tal modalidad, la corriente de deshechos de la desionización capacitiva se desvía a la unidad de electrólisis. Sin intención de restringirse por la teoría, se cree que la corriente de desechos de la unidad de desionización capacitiva contiene un alto nivel de especies catiónicas y/o aniónicas. Las especies catiónicas y/o aniónicas dentro de la corriente de desecho, tras la electrólisis, se convierten en varias especies de blanqueado que incluyen, pero no se limitan a, hipoclorito, cloro, dióxido, y combinaciones de éstos. Se cree que la mayoría de las especies de blanqueado están en la corriente acida. La especie de blanqueado generada se desvía a la zona de lavado. Sin intención de restringirse por la teoría, se cree que la corriente ácida, al enviarse a la zona de lavado, funciona en la zona de lavado como antimicrobiano. Además, se cree que la corriente base, cuando se desvía a la zona de lavado, actúa para elevar el pH y mejorar la limpieza. Adicionalmente, la corriente ácida y/o corriente base pueden recombinarse y seguir brindando un efecto blanqueador en la zona de lavado, o bien, se pueden desechar una o ambas corrientes. En otra modalidad, la corriente ácida y/o la corriente base de la unidad de electrólisis se utiliza para limpiar y/o regenerar las especies neutrales de los electrodos y/o las otras unidades. En dicha modalidad, la unidad de electrólisis se utiliza para generar una corriente ácida y/o corriente base. Sin intención de restringirse por la teoría, se cree que cualquier especie metálica ubicada en los electrodos reaccionará cuando tome contacto con la corriente ácida mientras que cualquier especie orgánica neutral reaccionará cuando tome contacto con la corriente base. Luego del contacto con la corriente ácida y/o corriente base, la especie metálica neutral y/o la especie orgánica neutral se vuelve soluble. Tras la solubilización, la especie metal neutral y la especie orgánica neutral pueden expulsarse opcionalmente como una corriente de electrodos de desecho fuera de la unidad de desionización capacitiva. En aún otra modalidad, la corriente ácida y/o la corriente base pueden utilizarse para limpiar varias unidades conectadas con la actual invención. En un ejemplo no limitante, la corriente ácida y/o la corriente base se utilizan para limpiar una unidad de filtración cruzada. Sin intención de restringirse por la teoría, la corriente ácida y/o la corriente base se pone en contacto con la superficie de las membranas de la unidad de filtración de flujo cruzado. Tras el contacto, la corriente ácida y/o la corriente base reaccionan y/o disuelven especies ubicadas en la membrana, y así proveen limpieza.
Zona de desinfección En otra aplicación de la invención, los sistemas de lavado de la presente comprenden además una zona de desinfección del licor de lavado. En particular, se descubrió en la presente que la combinación de desinfección de licor de lavado con la limpieza y el reciclaje del licor de lavado y el ablandamiento del agua es especialmente valiosa para brindar un proceso mejorado de limpieza de sustratos en toda la gama de niveles de uso de detergente. La zona de desinfección puede tomar una serie de formas distintas. En una primera modalidad, la zona de desinfección comprende un agente antibacteriano (cuyo término en la presente incluye agentes bactericidas y bacteriostáticos) y medios para llevar el agente antibacteriano al licor de lavado. Preferentemente, el agente antibacteriano comprende una o más especies de blanqueado u oxidantes, tales como ozono, ácido hipocloroso, o una o más fuentes de ion metálico antibacteriano que incluyen plata, cobre, zinc, estaño y compuestos de éstos, además de combinaciones de dichas fuentes de iones antibacterianos con materiales portadores inorgánicos. En una modalidad preferida de este tipo, la zona de desinfección comprende una fuente electrolítica de un agente antibacteriano, tal como iones de estaño, plata, cobre o zinc o de una especie blanqueadora u oxidante activa, tal como ácido hipocloroso. En otra modalidad, la zona de desinfección comprende una fuente de UV y/o fotocatalizadora. En tales modalidades, la fuente de UV y/o fotocatalizadora puede estar asociada con un dispositivo de ultrafiltración o microfiltración con el propósito de limpiar y desinfectar el dispositivo de filtración y el licor de lavado. Los sistemas de lavado de la invención se ejemplifican de la siguiente manera.
EJEMPLOS EJEMPL0 1
Un dispositivo de filtración apropiado para utilizar en los sistemas de lavado de la invención toma la forma de un módulo, tal como se describe en términos generales en lo anterior. El módulo comprende una carcasa de filtro provista con un compartimiento de membrana en la que se montan 6 subunidades de membranas intercomunicadas; cada una de las subunidades comprende un conjunto de 12 membranas tubulares, cada una de las cuales tiene una longitud aproximada de 1.04 m con un tamaño de lumen de aproximadamente 3 mm, las que proporcionan una longitud de trazado total de aproximadamente 75 metros y un área superficial total de aproximadamente 0.5 m2. Las membranas tubulares están hechas de un material de membrana de poliéter sulfona y tienen un tamaño de poro nominal de aproximadamente 0.1 µ?t?, una relación de tamaño de poro (entre la superficie interna y la superficie externa) de aproximadamente 1 :10, una energía de superficie (superficie interna) de aproximadamente 8 dinas/cm, y un número de Reynold de aproximadamente 4000 con una presión operativa de 100 kPa (1 bar). El dispositivo tiene un flujo de agua limpia de aproximadamente 3000 Um2h a 100 kP (agua por OR a 25 °C) y una baja de presión de aproximadamente 50 kPa (0.5 bar) El dispositivo de filtración se utiliza en conjunto con un aparato que comprende una zona para ablandar el licor de lavado. El aparato toma la forma de una máquina lavadora de carga frontal que comprende un tambor para colocar la ropa (zona de lavado), que tiene una pluralidad de aberturas en su pared circunferencial. El tambor está montado para rotar en un eje horizontal dentro de una batea exterior y se proporciona una unidad de tracción para rotar el tambor en dirección normal/reversa. Existen tres deflectores orientados en forma equidistante en el interior de la pared circunferencial paralelos al eje de rotación para proporcionar acción para que la ropa dé vueltas. La unidad de tracción comprende un motor, una polea de motor montada en un eje de salida del motor, un eje de transmisión horizontal para el tambor que se extiende a través de la pared trasera de la batea exterior soportada rotatoriamente con un rodamiento, una polea motriz montada en el eje horizontal y una banda de transmisión que conecta las dos poleas. El aparato también comprende los medios de control de temperatura, calefacción, despacho, bombeo, suspensión, alimentación de energía, programación, etc. El dispositivo de filtración está provisto con entrada de licor de lavado y puertos de salida de permeado y retenido. La salida de permeado está en comunicación continua con el tambor de la máquina lavadora, y el puerto de salida del retenido está en comunicación continua con un contenedor de sujeción, cuya capacidad es de 10 litros y se purga a la atmósfera y actúa como zona reguladora del licor de lavado. La zona de ablandamiento de agua se dispone entre la fuente de alimentación y la zona de lavado y comprende un dispositivo de electrodesionización comercializado por Sabrex, con el nombre comercial de Mini EWP. El sistema se utiliza para lavar una carga típica de ropa sucia ya sea en ausencia de detergente o en conjunto con un líquido o detergente granular que contiene blanqueador (Ariel Futur) a concentraciones en el rango de 0.1 -0.5 % en peso. La limpieza y reciclaje del licor de lavado se inicia junto con el tratamiento de desinfección previo a suministrar el detergente y nuevamente en un punto en el que ha transcurrido aproximadamente el 60 % del ciclo de lavado principal. El sistema y método del Ejemplo 1 proporciona una limpieza mejorada de la ropa sucia a través de todo el rango de niveles de uso de detergente.
EJEMPLO 2
Una unidad de desionización capacitiva está conectada a la corriente de entrada de agua para una máquina lavadora o en el circuito de reciclaje de una máquina lavadora. La unidad de electrólisis está conectada en forma continua a la unidad de desionización capacitiva, en la que la alimentación de agua entra a la unidad de electrólisis y la unidad de electrólisis genera una corriente ácida y una corriente base para la alimentación de agua. Se conecta un circuito de retroalimentación adicional de la corriente de desechos de desionización capacitiva a la entrada de la unidad de electrólisis, en la que ambas opciones para la electrólisis de la alimentación de agua deben poder desviar la corriente de agua ácida a los electrodos de desionización capacitiva o a la batea de lavado o a un tanque pequeño de almacenamiento de blanqueador. La corriente base debe poder desviar su agua a la batea de lavado o a un tanque pequeño de almacenamiento. El tanque de almacenamiento de ácido debe poder enviar un blanqueador altamente concentrado a la batea de lavado en cualquier momento, incluido el ciclo de enjuague, en el que se eliminaron los surfactantes y enzimas. La enzima y los surfactantes se eliminan pasándolos a través de un filtro de flujo cruzado con cortes de peso molecular específicos para la especie que debe retenerse. Por ejemplo, un corte de 100,000 MW para retener enzimas y un segundo filtro con un corte de 1 ,000 MW para retener los surfactantes. (previene la degradación de enzimas durante la etapa de lavado eliminándolos antes de agregar el blanqueador de la etapa de electrólisis). Adicionalmente, el tanque que sostiene la base debe poder desviar su agua dentro de la batea de lavado en cualquier momento durante el ciclo de lavado/enjuague, preferentemente durante la etapa de lavado inicial.
Claims (1)
- NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1. Un sistema de lavado para utilizar en la limpieza o lavado de un sustrato que comprende: a. una zona de lavado que puede contener un sustrato; y b. una zona de ablandamiento de agua conectada en forma continua con la zona de lavado, en donde la zona de ablandamiento de agua es capaz de recibir una alimentación de agua y formar un agua al menos parcialmente ablandada y la zona de ablandamiento de agua también es capaz de transferir en forma continua por lo menos parte del agua al menos parcialmente ablandada a la zona de lavado. 2. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la zona de lavado es capaz de limpiar o lavar sustratos en ropa y vajilla. 3. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la zona de ablandamiento de agua comprende dispositivos de nanofiltración, dispositivos de electrodesionización, dispositivos de electrodiálisis, dispositivos de osmosis inversa, dispositivos de desionización capacitiva y dispositivos para ablandar el agua mediante intercambio de iones y combinaciones de éstos. 4. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la zona de ablandamiento de agua es un dispositivo de desionización capacitiva. 5. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el agua al menos parcialmente ablandada comprende una dureza residual de Ca2+ menor que aproximadamente 4 mmol/L. 6. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el agua al menos parcialmente ablandada comprende un flujo de agua blanda de por lo menos aproximadamente 2 L/h con una presión de alimentación de agua de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 kPa. 7. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende además por lo menos una de las siguientes: a. una zona de pretratamiento del lavado conectada en forma continua con la zona de lavado; b. una zona de tratamiento sónico o una zona de tratamiento ultrasónico, cada una de las cuales es capaz de tratar un sustrato en la zona de lavado o en la zona de pretratamiento del lavado; y c. una zona de electrólisis que puede electrolizar la alimentación de agua o el agua al menos parcialmente ablandada, conectada en forma continua con la zona de lavado. 8. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la zona de lavado puede utilizar un detergente. 9. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la zona de lavado y la zona de ablandamiento de agua están contenidos prácticamente en una carcasa. 10. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la zona de lavado y la zona de ablandamiento de agua están contenidas en forma independiente. 1 1 . El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también comprende un filtro previo. 12. Un proceso para limpiar o lavar un sustrato que comprende los pasos de: a. proporcionar un sistema de lavado, que comprende una zona de lavado que puede contener un sustrato, y una zona de ablandamiento de agua conectada en forma continua con la zona de lavado, en donde la zona de ablandamiento de agua es capaz de recibir una alimentación de agua y formar un agua al menos parcialmente ablandada y en donde la zona de ablandamiento de agua también es capaz de transferir en forma continua por lo menos parte del agua al menos parcialmente ablandada a la zona de lavado; b. colocar un sustrato con el sistema de lavado; c. hacer fluir la alimentación de agua dentro de la zona de ablandamiento de agua; d. integrar la zona de ablandamiento de agua para formar el agua al menos parcialmente ablandada; e. transferir por lo menos parte del agua al menos parcialmente ablandada dentro de la zona de lavado y, opcionalmente, agregar un detergente a la zona de lavado, y f. en forma opcional, agregar un detergente a la zona de lavado. 13. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la zona de lavado es capaz de limpiar o lavar sustratos seleccionados de ropa y vajilla. 14. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la zona de ablandamiento de agua comprende dispositivos de nanofiltración, dispositivos de electrodesionización, dispositivos de electrodiálisis, dispositivos de osmosis inversa, dispositivos de desionización capacitiva y dispositivos para ablandar el agua mediante intercambio de iones y combinaciones de éstos. 15. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la zona de ablandamiento de agua es un dispositivo de desionización capacitiva. 16. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el agua al menos parcialmente ablandada comprende una dureza residual de Ca2+ menor a 4 mmol/L. 17. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el sistema de lavado también comprende por lo menos una de las siguientes: a. una zona de pretratamiento del lavado conectada en forma continua con la zona de lavado, b. una zona de tratamiento sónica o una zona de tratamiento ultrasónico, cada una de las cuales es capaz de tratar un sustrato en la zona de lavado o en la zona de pretratamiento de lavado; y c. una zona de electrólisis que puede electrolizar la alimentación de agua o el agua al menos parcialmente ablandada, conectada en forma continua con la zona de lavado. 18. Un sistema de lavado para utilizar en la limpieza o lavado de un sustrato que comprende: a. una zona de lavado que puede contener un sustrato; y b. una zona de ablandamiento de agua, y c. una zona de electrólisis en donde la zona de ablandamiento de agua es capaz de dirigir agua al menos parcialmente ablandada a la zona de lavado, la zona de electrólisis o combinaciones de estas, y en donde la zona de ablandamiento de agua es capaz de dirigir una corriente de electrolitos de desecho a la zona de electrólisis, y en donde la zona de electrólisis es capaz de dirigir una corriente ácida y/o corriente base a la zona de lavado, la zona de ablandamiento de agua, o combinaciones de estas. 19. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque la zona de ablandamiento de agua es una unidad de desionización capacitiva. 20. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque la corriente ácida está conectada en forma continua a la zona de ablandamiento de agua. 21. El sistema de lavado de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque la corriente de electrolitos de desecho se transporta en forma continua a la zona de ablandamiento de agua.
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