CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionada con procesos de tratamiento y purificación de agua por medio del uso de resinas intercambiadoras de iones, más específicamente un proceso de tratamiento y purificación de agua mediante una secuencia de unidades de tratamiento con resinas a base de alilbenceno (3-Fenilpropeno) con divinilbenceno.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El agua es cada vez más escasa a nivel mundial y debemos evitar su desperdicio, principalmente por las descargas, de las aguas residuales que realizan diversas industrias de producción y en el ramo turístico, así como uso habitacional.

En el agua residual, se encuentran una serie de contaminantes, tanto del genero inorgánico como orgánico, los primeros pueden disociarse, por ser del tipo iónico o polar, como ejemplo se pueden citar, todas las sales formadas por diversos metales con cloruros, fosfatos, nitratos, sulfatos, carbonatos, etc. Los segundos no se disocian completamente en el agua por carecer de polaridad o carga iónica definida, tal es el caso de los colorantes naturales y colorantes sintetizados, pigmentos vegetales y pigmentos sintetizados, jabones, grasas, aceites, aromas, esencias, proteínas, antibióticos, vitaminas, detergentes, etc. En cuyas estructuras moleculares, se encuentran alguno o varios de los grupos alqueno, alquino, areno, alcohol, éter, amina, aldehido, cetona, ácidos carboxílicos, éster, amida y azo en su estructura molecular. Además, el tamaño de sus moléculas es muy grande en comparación con el de las sales o compuestos inorgánicos.

Las grandes cantidades de agua residual son un problema ambiental a nivel mundial que se ha tratado por medio de un sinfín de procedimientos de purificación. Cada procedimiento consta de diversas etapas que dependen principalmente del tipo de contaminantes presentes en el agua que se desea tratar, así como de las cantidades de la misma, la calidad de agua que desea recuperarse y los recursos de los que se dispone para llevar a cabo el procedimiento. Algunos de los procedimientos más comunes son: filtración, micro filtración, ultrafiltración, precipitación, degradación, osmosis inversa, entre otros.

Con el fin de eliminar partículas muy pequeñas (menores a 5 mieras), se utilizan comúnmente procedimientos como ultrafiltración y osmosis inversa. Sin embargo, estos procedimientos implican un desperdicio de agua muy grande ya que los desperdicios que son rechazados por la membrana de osmosis o el filtro se van concentrando poco a poco en el agua sin tratar, misma que debe ser desechada cuando la concentración de contaminantes en ésta es demasiado grande como para poder ser tratada.

También, las membranas y filtros que se usan en estos dos procesos tienden a sufrir incrustaciones y taponamiento por efecto de contaminantes tanto orgánicos como inorgánicos que reducen la eficiencia de los mismos y, por lo tanto, implican la adición de sustancias químicas anti incrustantes y antiescalantes al agua que será tratada, llevando esto a un incremento tanto en la contaminación del agua como en los costos del proceso de tratamiento.

Para detectar los contaminantes orgánicos en el agua residual, las Normas Nacionales que regulan la descarga de las aguas residuales, como la NOM- 001 -ECOL-1996 y NOM-OQ3-ECOL-1997, emplean como parámetros la Demanda Biológica de Oxigeno (DBO5) y los metales se analizan de manera individual y principalmente el, Zinc, Plomo, Níquel, Cromo, Cobre, Mercurio.

Como una solución a los problemas anteriormente mencionados, se ha implementado el tratamiento de aguas residuales mediante el uso de resinas de adsorción e intercambio iónico, las cuales están diseñadas para adsorber y retener los contaminantes.

En su mayoría, las resinas de adsorción e intercambio iónico son selectivas con respecto a los contaminantes que eliminan y es por esto que se utilizan principalmente en procesos de tratamiento donde se busca eliminar un contaminante en específico del agua.

El estireno es uno de los principales monómeros utilizados en la fabricación de resinas de intercambio iónico, y para lograr que su área superficial sea mayor para que tengan una mayor capacidad de adsorción y retención de partículas, se han implementado compuestos reticulantes que entrecruzan las cadenas poliméricas del estireno formando ramificaciones que a mayor escala se traducen en retículos o poros dentro de las partículas. Uno de los principales compuestos reticulantes usados hoy en día para la fabricación de resinas de adsorción e intercambio iónico es el divinilbenceno.

En muchos casos, no sólo se busca obtener como producto del tratamiento agua purificada sino que también se busca recuperar algunos de los contaminantes ya que pueden llegar a tener un alto valor. Para lograr la recuperación de un contaminante específico, se han fabricado resinas que son altamente selectivas, es decir, se enfocan en la retención de un compuesto o tipo de compuesto en específico, como pueden ser los contaminantes derivados del petróleo, metales pesados, materia orgánica, tintes, etc. Sin embargo; este tipo de resinas no permite un tratamiento integral del agua residual, es decir, que logre remover todo tipo de contaminantes (orgánicos, inorgánicos, iones, etc.).

Esto se debe a que estas resinas únicamente pueden adsorber un tipo específico de componentes y no el total de los contaminantes que están contenidos en el agua y hasta la fecha no se conoce un procedimiento para lograr una remoción integral de contaminantes del agua a partir únicamente de resinas de intercambio iónico, con el cual además se puedan recuperar los mismos separadamente al final del proceso.

Se debe mencionar que las resinas descritas previamente, es decir, aquellas que tienen una adsorción selectiva de los componentes, suelen pasar por una etapa de reactivación posterior al tratamiento del agua por medio de la cual se recuperan los contaminantes adsorbidos.

Algunas patentes que describen este tratamiento de reactivación en resinas de adsorción de compuestos orgánicos son: BE674884, CN1810664, CA2158404 y DE4215741 . Este tipo de procedimiento también se describe para resinas de adsorción de componentes inorgánicos como se muestra en las patentes GB900807, CN102942239 y CN101804333.

Existen algunas resinas de intercambio iónico que no tienen una alta selectividad, es decir, que pueden adsorber diversos tipos de compuestos, logrando una mejor limpieza del agua. En la solicitud W0200027896 se describe una resina con contenido de divinilbenceno que puede adsorber contaminantes como lo son los tintes, compuestos orgánicos, surfactantes y metales pesados por igual.

De manera similar, en las patentes CN102827393 y RU2085503 se describen resinas que adsorben derivados del petróleo junto con algunos iones metálicos o metales pesados. Cuando se utilizan este tipo de resinas para tratar el agua contaminada, se logra una mayor pureza de la misma ya que se logra la adsorción de una gran variedad de contaminantes. Sin embargo, con este tipo de tratamiento aún no se logran los resultados de pureza del agua requeridos o pueden llegar a ser excesivamente costosos.

Con el fin de lograr una mayor pureza en el agua, se han descrito también procesos de tratamiento de agua con resinas por etapas. En la patente DE4204573 se menciona un proceso de purificación de agua contaminada en el que se hace pasar el líquido por diversos tanques con resinas de polímeros basados en el estireno, sin embargo, en este proceso no se logra la adsorción selectiva de los contaminantes.

También, en la patente GB1401784 se describe un proceso que utiliza diversas etapas con resinas poliméricas para tratar el agua residual. Sin embargo; este proceso es altamente selectivo para adsorber tintes y por lo tanto, no puede ser implementado para lograr una limpieza integral de agua residual con contaminantes diversos.

El Documento GB2166140B, describe un absorbente, para su uso en la eliminación de cationes de metales pesados del agua y la eliminación de materia colorante orgánica del jugo de caña de azúcar y soluciones antibióticas (por ejemplo, neomicina y gentamicina) tiene una estructura microporosa, una superficie de 35-45 m ² /g, una resistencia física probada en el probador Chatteliar de 800-900 g, y una densidad aparente de 750- 760 g/L. Se prepara sometiendo perlas de copolímero reticulado de copolímero de estireno/divinilbenceno, a la clorometilación in situ en presencia de clorometilmetiléter seguido de someter el copolímero clorometilado así obtenido a aminación con una amina secundaria con o sin una monoamina.

El Documento CN1041 19466A, describe una resina de intercambio aniónico de alta capacidad de intercambio con un grupo bifuncional y un método de síntesis de la misma, y pertenece al campo de la síntesis y aplicación de materiales funcionales ambientales. El polímero de poliestireno-divinilbenceno clorometilado se toma como material primario y luego se somete a una reacción de aminación primaria y una reacción de aminación cuaternaria para obtener la resina de intercambio aniónico con un grupo bifuncional que tiene las funciones de grupo aniónico de tipo álcali débil y álcali fuerte. La resina de intercambio aniónico tiene una alta capacidad de absorción de iones de nitrato en el agua, puede absorber eficazmente ácidos orgánicos naturales como el ácido fítico en el agua, es capaz de eliminar los iones de nitrato en el agua y los organismos de ácido fítico y, por lo tanto, tiene una amplia perspectiva de aplicación en campos de tratamiento de agua potable, reparación de aguas subterráneas y tratamiento profundo de aguas residuales domésticas de la ciudad.

El Documento CN101249423B, describe una unidad de estructura de una resina adsorbente modificada con piranilo con función compuesta se muestra en la figura con una superficie específica de 50-1600 m ^A {2}/g, un volumen de microporos de 0.01 a 1.0 cm ^A {3}/gy una capacidad de intercambio de 0.1 a 5.0 mmol/g. La resina se prepara hinchando bolas de cloro en un disolvente como nitrobenceno; añadir catalizador para obtener resina adsorbente de poliestireno-divinilbenceno; eliminar la solución madre de reacción; lavado para eliminar el disolvente y el catalizador residuales; hinchazón; añadir reactivo de pirano para reaccionar más con el clorometilo residual en las superficies interior y exterior de la resina para obtener la resina adsorbente modificada con piranilo con la función compuesta. La resina tiene efectos dobles que incluyen la absorción y el intercambio iónico (coordinación); y simultáneamente tiene grupos funcionales piranilo básicos hidrófilos y marcos de estireno hidrófobos y tiene buena afinidad por biorreactivos anfóteros tales como la proteína. El grupo funcional piranilo tiene una compatibilidad similar a la del pigmento natural flavonoide, y facilita especialmente la extracción del pigmento natural.

El Documento CN103127745A, describe un método de purificación para la descarburación de amina de alcohol en un aparato de recuperación de CO2, y pertenece al campo de aplicación de un proceso para purificar una solución de amina de alcohol mediante una resina de intercambio aniónico. La solución de amina de alcohol de descarburación se agrega a un tanque de resina de desalinización (HSSX) desde la parte superior del tanque de resina de desmineralización y se desala intercambiándolo con la resina; y se obtiene una solución de amina de alcohol de descarburación purificada después de descargar la solución de amina de alcohol de descarburación del tanque HSSX. La resina de intercambio aniónico se usa para eliminar las sales termoestables de la solución de alcohol amina, de modo que se realiza un objeto para purificar la solución de alcohol amina. Además, la resina de intercambio aniónico se puede regenerar usando una pequeña cantidad de una solución de hidróxido de sodio de baja concentración y la vida útil de la resina es larga, por lo que se reduce el consumo de costos de un sistema de purificación de la solución de amina.

El Documento CN101314124B, describe un adsorbente poliméñco microporoso de alta hidrofobicidad que se polimeriza y reticula con (1 ) estireno, (2) p-metilestireno, 4-terc-butilestireno, 4-isobutil estireno o una mezcla del p-metilestireno, el 4-terc- butilestireno y el 4-isobutil estireno según una proporción arbitraria y (3) divinilbenceno. Las composiciones por porción en peso del adsorbente poliméhco son: 30 a 70 porciones de (1 ) el estireno, 20 a 60 porciones de (2) el p-metilestireno, el 4- terc-butilestireno, el 4-isobuti I estireno o el mezcla de p-metilestireno, 4-terc-butilestireno y 4- isobutil estireno según la proporción arbitraria, y de 2.5 a 10 porciones de (3) divinilbenceno; la superficie específica del adsorbente poliméhco es superior o igual a 820 m ² /g; el volumen de poros del adsorbente poliméhco es mayor o igual a 0.5 cm ³ /g; la microporosidad del adsorbente poliméhco es mayor o igual al 50 por ciento; el diámetro de poro del adsorbente poliméhco se concentra entre 1 .5 y 2.2 nm; y un ángulo de envoltura entre el adsorbente poliméhco y el agua es de entre 130 y 149 °C. El adsorbente poliméhco microporoso de alta hidrofobicidad se puede aplicar al tratamiento y reciclado de gases de desecho orgánicos. La invención describe un método para preparar el adsorbente poliméhco microporoso de alta hidrofobicidad.

El Documento CN104892818A, describe un método de preparación de una resina de intercambio aniónico, que comprende secuencialmente los siguientes pasos: fase acuosa: adición de agua pura, un agente dispersante y azul de metileno en una caldera de polimerización, agitación y calentamiento a 50 °C para uso posterior; y fase oleosa: agregando estireno, divinilbenceno y un iniciador en una caldera de mezcla a temperatura ambiente, mezclando uniformemente, agregando la fase oleosa en la caldera de polimerización en fase acuosa, llevando a cabo un calentamiento escalonado mientras se agita, manteniendo la polimerización en suspensión hasta que la temperatura sea 96 -103 °C, iniciando el curado para obtener una bola blanca reactante de perlas de polímero, removiendo la solución madre, lavando la bola blanca de polímero en un filtro con agua pura caliente a 90 °C más de tres veces, realizando secado al vacío sobre el blanco limpio bola en lecho fluidizado y cribado para obtener el producto terminado.

El Documento US2015266015A1 , describe un método para eliminar un ion perclorato (CIC -) y un ion nitrato (NO3-) que son aniones tóxicos en las aguas residuales utilizando una resina de intercambio aniónico sobre la que se apoya un metal, y más particularmente una resina de intercambio aniónico sobre la que se encuentra un hidrógeno. Se soporta un metal activador o un metal activador de hidrógeno y un metal secundario se soportan juntos y se utiliza un método para eliminar aniones tóxicos utilizando el mismo. Los aniones tóxicos pueden intercambiarse iones y eliminarse de manera eficiente utilizando una resina de intercambio aniónico que soporte un catalizador de reducción, la regeneración de la resina de intercambio aniónico puede facilitarse y el consumo de energía y el agente reductor pueden reducirse, por lo que pueden utilizarse en la eliminación de aniones tóxicos de un sistema de purificación de agua real.

El documento MX/a/2016/005609, describe un proceso y sistema de tratamiento de agua para la remoción de contaminantes del agua, que utiliza una resina poliméhca a base de estireno que contiene divinilbenceno, la cual ha sido previamente activada, para llevar a cabo un intercambio iónico y adsorción de los contaminantes presentes en el agua a tratar. La cantidad en peso de divinilbenceno en relación con el estireno en la resina, va a determinar el tamaño, así como la cantidad de los poros presentes en la misma; es decir, mientras mayor sea la cantidad de divinilbenceno presente en la resina, su estructura será más reticulada, resultando esto en una mayor porosidad, lo cual permitirá la adsorción selectiva de los contaminantes por parte de la resina. Donde el agua es pretratada antes de someterse a la etapa de intercambio iónico y adsorción de los contaminantes, por medio de la inducción de reacciones de oxidación- reducción mediante ozono.

El documento PA/a/1997/002492, describe un proceso para la remoción de carbono orgánico disuelto en el agua. El proceso incluye los siguientes pasos, agregar una resina de intercambio iónico al agua que contiene un contaminante como el carbono orgánico disuelto, dispersar la resina en el agua contaminada para permitir la adsorción del carbono orgánico disuelto en la resina y separar la resina cargada con el contaminante del agua. En una realización preferida, el proceso emplea una resina de intercambio iónico magnético. Donde la resina empleada en el proceso tiene divinilbenceno, compuesto que retícula las perlas y que le brinda una mayor porosidad, generando una mejor adsorción.

El documento US2020189938 A1 , describe un método para producir agua purificada que comprende una etapa de hacer pasar agua a través de un medio de ultrafiltración y un intercambiador de iones de lecho mixto, que comprende perlas macroporosas que proporcionan una gran superficie y que tienen un tamaño de poro de 20 a 100 nm y un diámetro 0.2 a 0.7 mm, preferentemente de 0.5 a 0.7 mm. Donde además la resina de intercambio iónico, es un polímero reticulado de estireno y divinilbenceno.

El documento WO9809916 A1 , describe un proceso para obtener agua ultrapura, en donde el agua primero es sometida a un proceso de oxidación avanzada antes de pasar a la etapa de intercambio iónico y adsorción de los contaminantes; y donde el proceso de oxidación avanzada consiste en exponer el agua a luz ultravioleta. El documento WO2014045109 A1 , describe un método de tratamiento para los efluentes de refinerías de petróleo, en donde el efluente primeramente pasa por un proceso de oxidación avanzada para posteriormente pasar a la etapa de intercambio iónico y adsorción de los contaminantes; donde el proceso de oxidación avanzada consiste en añadir un agente oxidante (hipoclorito de sodio, hipoclorito de calcio, peróxido de hidrógeno, permanganato de potasio, dióxido de cloro, cloro gaseoso, ozono y sus derivados) al efluente a tratar.

En vista de lo relatado, en el estado de la técnica nos encontramos que existen métodos, dispositivos, sistemas, resinas de intercambio iónico, para el tratamiento y purificación del agua residual, pero las tecnologías actuales no son capaces de remover de manera conjunta los contaminantes, tanto orgánicos como inorgánicos, sin que para esto no se generen lodos o se rechace agua.

Para superar este problema, varias empresas e investigadores a nivel mundial han empleado resinas de intercambio iónico, fabricadas mediante la copolimeñzación del estireno con divinilbenceno y grupos de intercambio como sulfato o aminas, con diversas variantes, tanto en los monómeros, como en el tipo de grupos de intercambio que les han otorgado a dichas resinas, cierta capacidad de adsorción, esta adsorción, se fundamenta principalmente en el aumento del nivel de entrecruzamiento, formado por la adición de diversas proporciones de divinilbenceno, lo cual da origen a la formación de poros internos en la resina, presentándose los siguientes problemas:

1 .- Entre más entrecruzamiento, la resina posee poros más pequeños y la difusión iónica se dificulta.

2.- Resinas con poco grado de entrecruzamiento, poseen poros más grandes y la difusión de los iones se facilita, pero si el entrecruzamiento es muy poco, la hidratación llega a ser excesiva, provocando que la resina sea muy suave, dificultando su manejo.

3.- Cuando la resina se hidrata por el efecto de hidratación de los iones fijos (HSO4- ; =N=+) y los de intercambio (H+; HO-), la resina se hincha debido a la presión osmótica. Una resina con exceso de entrecruzamiento pierde elasticidad. 4.- Las resinas que poseen un alto grado de entrecruzamiento y por ende un elevado número de poros, se les denomina macroporosas, pero tienen menor capacidad de intercambio que las resinas regulares.

5.- Las Resinas totalmente adsorbentes, no presentan grupos funcionales y por ende solo pueden adsorber compuestos orgánicos no polares.

6.- Los agentes oxidantes, se adhieren a la cadena poliméhca y la oxidan, dando lugar a un hinchamiento irreversible.

7. -Entre menor grado de entrecruzamiento, más fácilmente ocurre el hinchamiento debido a la oxidación.

Por lo anteriormente expresado, en el estado de la técnica se describen métodos, dispositivos, sistemas, resinas de intercambio iónico, para el tratamiento y purificación del agua residual, pero existe la necesidad de mejorar las problemáticas expuestas.

Por lo que la presente invención resuelve dichas problemáticas, al describir un procedimiento de purificación selectiva basado en el uso de resinas a base de alilbenceno (3-Fenilpropeno) con divinilbenceno, que permita purificar el agua de forma integral liberándola de todo tipo de contaminantes, logrando obtener agua de alta pureza como producto final sin incurrir en costos excesivos.

Por lo tanto, la presente invención logra un proceso de tratamiento de agua, con el que se puede liberar al agua de un gran número de contaminantes de manera selectiva para lograr altos grados de pureza a un bajo costo.

El proceso la presente invención presenta las siguientes ventajas:

1 .- Puede purificar agua con altas concentraciones de contaminantes tanto orgánicos como inorgánicos, con más de 40,000 miligramos por litro, de cada uno de ellos.

2.- No se tapa o incrusta.

3.- Sustrae los contaminantes del agua, sin generar ningún tipo de rechazo o desperdicio, ni genera lodos.

4.- Bajo consumo energético para operar. 5.- En función de la concentración de los contaminantes presentes puede producir sus propios reactivos químicos para su operación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Es un aspecto de la presente invención proporcionar un “Proceso de Modificación Molecular para Tratamiento de Aguas” que consiste básicamente en inducir el fenómeno de adsorción, dicha inducción primero consiste en preparar el medio en donde se realizará la adsorción, comúnmente se emplean resinas de intercambio iónico como medio, a las cuales previamente se les ha modificado su porcentaje de entrecruzamiento, esto con el propósito de incrementar su área interna de contacto y aumentar su grado de elasticidad, para que puedan albergar moléculas de alto peso molecular y que éstas puedan ser adsorbidas en el interior de la resina, la parte interior de la resina se cubre con una película formada por un compuesto químico similar al ligando de la misma resina.

Después de preparar el medio en donde se realizará la adsorción, se pasa a preparar a la molécula del contaminante, esta preparación consiste en polarizar a las moléculas no polares o disociar a las de poca solubilidad, esta polarización se puede llevar a cabo empleando agentes fuertemente oxidantes como el ozono, cloro o grupos hidroxilo, pero si la molécula no puede ser polarizada por oxidación, se emplean procesos de reducción en medios fuertemente ácidos. Una vez que las moléculas se han polarizado, se introducen en la resina modificada, en donde se suscitan las denominadas fuerzas de Van der Walls, entre las moléculas polarizadas y la superficie ionizada de la resina. Al inducir la adsorción de este modo, no solamente se retienen compuestos del genero orgánico, sino también inorgánicos, lo que da como resultado a la salida del proceso de Modificación Molecular, agua de alta calidad en cuanto a sus valores de conductividad electrolítica, así como valores muy bajos de: Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO), Demanda Química de Oxigeno (DQO), Grasas y Aceites, Nitratos, Cloruros, Fosfatos, entre otros.

Un objetivo principal de la presente invención, es lograr tener un grado de entrecruzamiento, el cual debe ser lo suficiente como para generar microporos en donde se adsorban los contaminantes del genero orgánico, al mismo tiempo, posea grupos de intercambio, con los cuales puedan adsorber los contaminantes del genero inorgánico, sin que se afecte la elasticidad y a la vez presente resistencia a agentes oxidantes como el ozono o cloro. Esto se logró mediante la copolimehzación de alilbenceno (3-Fenilpropeno) con divinilbenceno. Esta copolimehzación dio origen a la formación de unidades de adsorción, que por sus propiedades se les ha denominado minerales sintéticos granulados, estos presentan las siguientes especificaciones:

Una resina poliméhca intercambiadora de iones a base de alilbenceno con un contenido del 20% de divinilbenceno, que tiene un porcentaje de entrecruzamiento de 16% y un incremento del área interna de contacto en 53%; así como la elasticidad se incrementa de un 40% a un 55% en relación a una resina macroporosa, con 8% de porcentaje de entrecruzamiento.

Empleando este tipo de minerales sintéticos granulados, se ha desarrollado el proceso denominado Modificación Molecular, empleado en la purificación de aguas residuales industriales, turísticas y domésticas.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

En la Figura 1 , se muestra el diagrama del proceso de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El proceso de modificación molecular para el tratamiento y purificación de aguas residuales se compone de siete etapas básicas, las cuales se describen a continuación:

Primer Etapa:

Oxidación en fase Líquido/Sólido.

Se hace pasar el agua en (B), ver figura 1 , por un lecho hecho de un material, que está compuesto por manganeso y hierro, que tiene un alto peso molecular y un alto grado de oxidación; con esto se inicia el proceso de oxidación de las moléculas tanto del género orgánico como inorgánico, al mismo tiempo que se filtran los sólidos suspendidos de tamaño superior a las 50 mieras y debido a sus propiedades bacteriostáticas, no permite la proliferación microbiana. Lográndose en esta etapa una remoción del 2 al 10% tanto de los contaminantes orgánicos como inorgánicos presentes en el agua.

Segunda Etapa:

Oxidación en Fase Líquido/Gas.

Después en (C) se adiciona directamente gas ozono al agua, en niveles de concentración de 6 a 8 ppm, por medio de un ozonificador (D), con lo que se busca continuar con los procesos de oxidación, tanto para las moléculas orgánicas e inorgánicas, así como para la ruptura de la pared celular de agentes patógenos infecciosos. En esta etapa, normalmente no se consigue la destrucción o rompimiento total por la ozonolisis realizada sobre los enlaces pi y sigma, sin embargo el efecto que produce el gas ozono en exceso en el agua, es primero el oxidar los metales que por su estado de oxidación se encuentren solubles, como ejemplo se oxida el Fe ²⁺ a Fe ³⁺ y segundo se generan momentos dipolares en las moléculas orgánicas de mediano a bajo peso molecular, lo cual es aprovechado en las siguientes etapas.

Tercer Etapa:

Reducción/ Adsorción de metales y grasas

Posteriormente el agua pasa por un lecho de resina poliméhca intercambiadora de iones en (E), donde dicha resina está modificada con ácido sultánico o con fosfato dibásico de sodio, para la adsorción de compuestos orgánicos, tales como grasas y aceites, ayudada por las fuerzas de Van der Waals; al mismo tiempo se intercambian los metales hierro, manganeso, calcio, magnesio y cromo V, por protones, los cuales desarrollan reacciones de reducción en los enlaces de las moléculas orgánicas y protonan las demás sales que no fueron intercambiadas ni adsorbidas, para que puedan ser intercambiadas o adsorbidas en las siguientes etapas. Lográndose en esta etapa una remoción del 15 al 20% tanto de los contaminantes orgánicos como inorgánicos presentes en el agua.

Cuarta Etapa:

Oxidación/ Adsorción de moléculas orgánicas e inorgánicas.

Luego el agua pasa por un lecho de resina polimérica intercambiadora de iones en (F), donde dicha resina esta modificada con una amina secundaria, metil-propil-amina y con una amina terciaria, thmetilamina, en ciclo hidroxilo para la adsorción de compuestos orgánicos, tales como: grupos aldehido, cetona, carboxílicos, éster y azo, los cuales, dependiendo de su estructura molecular, se pueden romper sus enlaces para formar unidades más pequeñas por efecto de la oxidación de los grupos hidroxilo, de igual manera las sales formadas con grupos sulfatos, nitratos, cloruros, de alta disociación son intercambiados por grupos hidroxilo. Lográndose en esta etapa una remoción del 15 al 20% tanto de los contaminantes orgánicos como inorgánicos presentes en el agua. Quinta Etapa:

Oxidación/ Adsorción de moléculas orgánicas e inorgánicas.

Después pasa por un lecho de resina poliméhca intercambiadora de iones en (G), donde dicha resina esta modificada con una amina terciaria, thmetilamina, para la adsorción de compuestos orgánicos conteniendo grupos alqueno, alquino y areno, los cuales, dependiendo de su estructura molecular, sus enlaces se pueden romper, por efecto de la oxidación de los grupos hidroxi lo , para formar unidades más pequeñas, de igual manera las sales con grupos carbonato y fosfato son intercambiados por grupos hidroxilo. Lográndose en esta etapa una remoción del 15 al 20% tanto de los contaminantes orgánicos como inorgánicos presentes en el agua.

Sexta Etapa:

Adsorción/Reducción de moléculas orgánicas e inorgánicas.

Posteriormente el agua pasa por un lecho de resina polimérica intercambiadora de iones en (I), donde dicha resina esta modificada con ácido sultánico, para la adsorción de compuestos orgánicos, por efecto de reacciones de reducción en los enlaces de los grupos alquenos, alquinos y amidas, simultáneamente se llevan a cabo intercambios de los iones metálicos, sodio, cromo III, zinc, cadmio, níquel y plomo. Lográndose en esta etapa una remoción del 15 al 20% tanto de los contaminantes orgánicos como inorgánicos presentes en el agua.

Séptima Etapa:

Adsorción/Oxidación de moléculas orgánicas e inorgánicas.

Por último el agua pasa por un lecho de resina polimérica intercambiadora de iones en (J), donde dicha resina esta modificada con una amina secundaria, metil-propil-amina y con una amina terciaria, thmetilamina, para la adsorción de compuestos orgánicos de bajo peso molecular, resultantes de las etapas anteriores, simultáneamente se adsorben, arsénico, cianuros, sílice y fosfatos. Lográndose en esta etapa una remoción del 15 al 20% tanto de los contaminantes orgánicos como inorgánicos presentes en el agua.

Reactivación:

Una vez que los minerales sintéticos granulados se saturan con los compuestos orgánicos e inorgánicos, se reactivan mediante la introducción de soluciones ácidas y alcalinas ya sea en forma pura o combinada con sales de sodio o potasio, con lo que pueden volver a emplearse para la purificación de más agua residual.

Cabe destacar que esta invención a diferencia de las publicadas, presenta como innovación la adsorción e intercambio iónico simultáneamente, de compuestos orgánicos e inorgánicos respectivamente, teniendo como medio el agua y que el proceso se compone de vahas etapas complementarias entre sí, en las que unas preparan las moléculas para que en otras, se realicen los procesos de adsorción y de intercambio iónico, así mismo es importante destacar que gracias a la estructura que les confiere el monómero alilbenceno, los minerales sintéticos granulados pueden resistir altas concentraciones de agentes oxidantes, por el alto porcentaje de entrecruzamiento que se logra por el tamaño de su molécula.

En particular, la presente invención refiere a un proceso de modificación molecular para el tratamiento y purificación de aguas residuales, que comprende las siguientes etapas: a) Filtrar los sólidos suspendidos mayores a 50 mieras presentes en el agua; b) Pasar el agua por un lecho compuesto por manganeso y hierro, que tiene un alto peso molecular y un alto grado de oxidación, lo que permite la oxidación en fase líquido-sólido de las moléculas orgánicas e inorgánicas presentes en el agua; c) Agregar gas ozono al agua, en niveles de concentración de 6 a 8 ppm, lo que permite una oxidación en fase líquido-gas de las moléculas orgánicas e inorgánicas presentes en el agua; así como para la ruptura de la pared celular de agentes patógenos infecciosos; d) Pasar el agua por un lecho de resina poliméhea intercambiadora de iones modificada con un ácido, donde el ácido se selecciona: de ácido sultánico o de fosfato dibásico de sodio, lo que permite una reducción-adsorción de metales y grasas presentes en el agua; e) Pasar el agua por un lecho de resina poliméhea intercambiadora de iones modificada con una base, donde la base es una amina secundaria, metil- propil-amina y una amina terciaria, thmetilamina, lo que permite una oxidación-adsorción de moléculas orgánicas e inorgánicas; f) Pasar el agua por un lecho de resina poliméhea intercambiadora de iones modificada con una base, donde la base es una amina terciaria, trimetilamina, lo que permite una oxidación-adsorción de moléculas orgánicas e inorgánicas; g) Pasar el agua por un lecho de resina poliméhca intercambiadora de iones modificada con un ácido, donde el ácido es ácido sultánico, lo que permite una adsorción-reducción de moléculas orgánicas e inorgánicas; h) Pasar el agua por un lecho de resina poliméhca intercambiadora de iones modificada con una base, donde la base es una amina secundaria, metil- propil-amina y de una amina terciaria, trimetilamina, lo que permite la adsorción-oxidación de moléculas orgánicas e inorgánicas.

Ejemplo 1 .

A continuación se presenta la tabla 1 , donde se observan una serie de parámetros medidos a un agua residual de origen industrial y los valores obtenidos después de que esa agua fue tratada por el proceso de la presente invención.

TABLA 1

Ejemplo 2.

A continuación se presenta la tabla 2, donde se observan una serie de parámetros medidos a un agua residual de origen fue de un rastro municipal y los valores obtenidos después de que esa agua fue tratada por el proceso de la presente invención. TABLA 2

A partir de los resultados obtenidos, se puede observar de forma muy clara que el sistema de tratamiento de aguas residuales de conformidad con los principios de la presente invención es efectivo para remover los contaminantes presentes en el agua de manera altamente efectiva, pues se puede comprobar que se logra obtener agua de muy alta pureza.

En vista de lo expuesto en el presente capítulo descriptivo, se reitera que el alcance de la presente invención no deberá estar limitado por las modalidades particularmente descritas, por lo que se entenderá que podrán efectuarse variaciones en varios sentidos. Dichas variaciones no deben considerarse como una desviación del espíritu y alcance de la invención, y todas esas modificaciones pueden ser obvias para un experto en la materia y deben de ser incluidas en alcance de las siguientes reivindicaciones.