DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una celda electroquímica para el tratamiento de aguas residuales, concretamente para la decoloración y reducción de carga orgánica contenida en las aguas residuales.

El sistema de la presente invención está provisto de electrodos textiles que actúan como ánodo y cátodo durante el proceso electroquímico empleado para el tratamiento de las aguas residuales. De los electrodos textiles, al menos uno de ellos está modificado superficialmente por un proceso electroquímico de forma que presenta una capa intermedia de óxido de grafeno reducido electroquímicamente y una capa externa de nanopartículas de metales reducidas electroquímicamente.

El objeto de la presente invención consiste en una celda electroquímica que incluye un electrodo textil modificado superficialmente, siendo también objeto de la presente invención el proceso electroquímico de modificación superficial del electrodo textil contenido en la celda electroquímica de la invención.

ANTECENDENTES DE LA INVENCIÓN

Las aguas residuales reciben diferentes procesos de tratamiento dependiendo de su procedencia, concentración y la clase de contaminantes que contengan.

Entre otros contaminantes, uno de los componentes más complejos de retirar de las aguas residuales es el color.

En este sentido, cabe resaltar que en los procesos de tintura estándares se desecha alrededor del 70% del agua utilizada para el proceso de tintura. Esto supone que el proceso de tintura consuma cantidades muy importantes de agua, con una eficiencia realmente baja. De hecho, en la actualidad se consumen enormes cantidades de agua para lograr resultados favorables en los procesos de tintura. No solamente en el proceso de tinte como tal, sino en procesos posteriores de limpieza y acabado del textil tintado.

De hecho, son conocidos procesos de tintura en los que cerca del 50% del colorante sintético termina sin usar directamente en las aguas residuales, lo que conduce a una grave contaminación de las aguas superficiales y subterráneas cercanas a las industrias textiles. Motivo que obliga a su procesamiento para evitar daños irreparables al planeta.

Tradicionalmente, los procesos de depuración del agua destinada al tinte han sido extremadamente costosos y completamente inviables. En este sentido, el procedimiento habitual es la subcontratación de empresas dedicadas al tratamiento de residuos peligrosos para el medio ambiente, con los elevados costes que estas operaciones implican.

En una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) urbana, se estima que solamente se elimina entre el 20-30% del color del afluente.

Los colorantes no solubles al agua, (dispersos, tina, sulfurosos, etc.) se eliminan en una etapa primaria de coagulación-decantación, mientras que los más solubles pasarán al tratamiento biológico. A pesar de no ser biodegradables (aeróbicamente), una parte de estos colorantes quedarán retenidos por un mecanismo de “bioeliminación”, que consiste en la adsorción del colorante a la biomasa y su posterior eliminación en la deposición del fango. Algunos colorantes son muy poco retenidos por la biomasa (10-30%). Una reducción importante del color después de un proceso biológico únicamente es posible si se aplican tratamientos terciarios muy costosos.

Los tratamientos más utilizados para el tratamiento de aguas residuales son los siguientes:

- Coagulación-floculación:

Esta técnica depende de la concentración del colorante y del pH de trabajo. Genera un residuo que requiere un tratamiento posterior adicional para ser destruido mientras el exceso de sales inorgánicas utilizadas como coagulante incrementa la conductividad del agua.

- Adsorción con carbón activo:

Esta técnica ofrece rendimientos cercanos al 95% de la decoloración total. Sin embargo, el carbón activo tiene un coste muy elevado y una vida útil limitada. La adsorción de moléculas voluminosas se realiza fácilmente pero su desorción resulta más complicada y se debe apoyar con procesos de pirólisis. Esta técnica es adecuada para pequeños volúmenes de afluente.

- Tecnologías de membrana:

Tanto la n an ofiltración como la osmosis inversa son efectivas en la retención de colorantes y otros productos textiles. Estos procesos son capaces de separar todo tipo de colorantes solubles. En concreto existen procesos de nanofiltración en los que se consiguen decoloraciones cercanas al 99%. Sin embargo, es necesario un proceso de osmosis inversa para alcanzar una reducción significativa del contenido de sal en el permeado. Estas técnicas presentan un elevado consumo energético y la generación de un nuevo efluente fuertemente coloreado (de menor volumen, pero mayor concentración) que debe ser tratado por pirólisis. Estos métodos resultan más útiles de manera combinada con otros procesos de depuración.

- Tratamiento con ozono:

Esta técnica se basa en la excelente capacidad de oxidación del ozono (O ₃ ), que es capaz de oxidar las moléculas de colorante, fragmentando sus enlaces y produciendo especies incoloras, debido a la formación de radicales hidroxilo (-OH). Esta técnica consigue decoloraciones elevadas en un rango bastante amplio de pH (entre 4 y 12), pero requiere de tiempos de proceso mucho mayores para la eliminación de la DQO (Demanda Química de Oxígeno), lo que implica unos consumos energéticos muy elevados.

Por otro lado, actualmente se está experimentando con diferentes procesos que se encuentran en estudio, siendo los principales métodos los siguientes:

- Coagulantes naturales

El uso de coagulantes naturales tiene como objetivo sustituir los procesos basados en coagulantes químicos tradicionales por coagulantes de bajo coste obtenidos a partir residuo agrícola. El principal inconveniente de este proceso es que puede aumentar de manera considerable la carga orgánica del efluente.

- Nuevos adsorbentes:

El proceso basado en nuevos adsorbentes de origen biológico se plantea como sustituto al actual carbono activo. Tratamientos enzimáticos:

La selección de microorganismos específicos para la degradación de colorantes es una alternativa al tratamiento biológico convencional.

En términos generales, no resulta muy eficiente para la eliminación del color.

- Reactores anaerobios:

Algunos de los colorantes azoicos, pueden ser también degradados en biorreactores anaerobios, por la acción de baterías metanogénicas. El principal inconveniente de estos procesos son las aminas que se generan, que poseen una elevada toxicidad.

- Procesos de oxidación avanzada:

Los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs) están diseñados para la remoción específica de compuestos orgánicos persistentes que son resistentes a tratamientos convencionales químicos o biológicos. Consiste en una oxidación química en condiciones de presión y temperatura ambiente, con la cual se puede llegar hasta la mineralización completa de los contaminantes. El objetivo principal de las POAs es la degradación de los compuestos recalcitrantes por medio de la generación de un agente oxidante, de entre los que destaca el radical denominado hidroxilo (■OH) que posee una elevadísima capacidad oxidante, no es selectivo y presenta tiempos de reacción muy cortos, por lo que convierte a los POAs en uno de los métodos más efectivos en materia de tratamientos de aguas residuales cargadas de compuestos orgánicos.

Estas técnicas utilizan diversos agentes oxidantes como: ozono (O ₃ ), O-j/peróxido de hidrógeno (H ₂ O ₂ ), OVcatalizador, radiación ultravioleta (UV), UV/O ₃ , UV/H ₂ O ₂ y además Hierro Fe ²⁺ /H ₂ O ₂ y fotocatálisis (heterogénea o homogénea).

Los procesos con fotocatálisis (UV/H ₂ 0 ₂ /T¡0 ₂ ) y fotolisis (UV/H ₂ O ₂ ) presentan una gran efectividad, posicionándose como los métodos que provocan mayores efectos en las aguas residuales textiles, resultando procesos óptimos al involucrar un fotocatalizador. Estos procesos se caracterizan por su elevado coste tanto en reactivos como en energía.

Técnicas electroquímicas: Son procesos de oxidación avanzada basados en la electrólisis del efluente. Las moléculas son, normalmente, parcialmente oxidadas, ya que su mineralización total implica un excesivo consumo eléctrico. Estos procesos son limpios y operan a condiciones ambientales. En general, la destrucción de compuestos orgánicos del agua tiene lugar por oxidación, que puede ser directa en el ánodo y/o indirecta por especies generadas en el ánodo.

La decoloración electroquímica ofrece grandes ventajas en el tratamiento de aguas residuales textiles fuertemente coloreadas, más aún cuando proceden de la tintura con colorantes reactivos que requieren la adición de productos químicos (orgánicos e inorgánicos) y que no genera residuos o fangos.

Por el contrario, debe comprobarse que los productos oxidantes generados en el proceso electroquímico no hacen disminuir la biodegrabilidad del efluente, ni dan lugar a fenómenos de inhibición que causarían problemas operacionales en la planta de tratamiento biológico posterior. El inconveniente fundamental de estos procesos se basa en la eficiencia de los sistemas.

Actualmente, se requieren tamaños muy grandes de los electrodos textiles conocidos para tratar volúmenes de agua de agua residual pequeños.

Por todo lo anterior, el solicitante de la presente patente detecta la necesidad de proponer un sistema que ofrezca mayor eficiencia en cuanto a tamaño/superficie de los electrodos en los procesos de electrólisis para el tratamiento de aguas residuales el cual posibilitaría un relevante avance en la capacidad de depuración de aguas residuales que permita resolver los problemas anteriormente descritos, aportando una solución efectiva.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

La celda electroquímica que se preconiza ha sido concebida para resolver la problemática anteriormente expuesta de forma que permite el tratamiento de decoloración y reducción de carga orgánica de aguas residuales.

En este sentido, la invención propone una celda electroquímica que permite el tratamiento de un volumen elevado de aguas residuales en un tiempo asumióle para este tipo de procesos.

Con la presente invención se consigue que el proceso de depuración mediante electrólisis pueda ejecutarse, tanto para agua residual industrial como urbana, posibilitando la reutilización del agua tratada con la celda electroquímica de la invención, con el consiguiente ahorro económico y beneficio medioambiental que supone. Los electrodos textiles permiten una mejor relación área/masa y área/volumen, por lo que los sistemas son más compactos.

Adicionalmente, la configuración de la celda electroquímica propuesta en la presente invención permite emplear cargas eléctricas y tiempos de tratamiento menores. Por lo tanto, los consumos energéticos asociados al sistema de la presente invención son menores que los de otros sistemas conocidos que utilizan procesos de electrólisis para el tratamiento de las aguas.

Concretamente, en la configuración de la celda electroquímica de la presente invención participan, al menos, los siguientes elementos:

- un tanque estanco donde se realiza el proceso de electrólisis y a través del cual se hace circular un caudal constante de las aguas residuales a tratar, donde dicho tanque estanco se integra por un material inerte al proceso electroquímico,

- al menos, una entrada por la que fluye un flujo constante forzado de aguas residuales,

- al menos, una salida por la que fluye un flujo constante forzado de aguas residuales,

- una bomba de impulsión que genera el flujo constante forzado de aguas residuales,

- al menos, dos mallas independientes constituidas por un material conductor de electricidad el cual es inerte a reacciones electroquímicas, las cuales están instaladas en el interior del tanque estanco. Cada malla está provista de, al menos, un contacto eléctrico,

- una fuente de alimentación,

- al menos, dos electrodos textiles conformados por tejidos conductores de electricidad y caídas óhmicas pequeñas. Así, los electrodos textiles están dispuestos en el interior de tanque estanco de forma enfrentada entre sí para generar una homogeneidad en el campo eléctrico,

De esta forma, cada malla soporta a un electrodo textil, estando los contactos eléctricos de las mallas conectados a la fuente de alimentación.

La fuente de alimentación alimenta a las mallas eléctricamente con un potencial eléctrico constante y uniforme que es conducido hasta los electrodos textiles para su conducción sobre toda su superficie. Los electrodos textiles están conectados a una fuente de alimentación que genera entre ellos la diferencia de potencial necesaria para que tengan lugar las reacciones electroquímicas dentro del tanque estanco. Durante el tratamiento de las aguas residuales, los electrodos textiles actúan uno como ánodo y otro como cátodo.

Una de las diferencias reseñadles que generan un efecto técnico sorprendente de la presente invención está relacionada con la necesidad de que, al menos, un electrodo textil de los que participan en la celda electroquímica está modificado superficialmente por un proceso electroquímico de forma que dicho electrodo textil presenta una capa intermedia de óxido de grafeno reducido electroquímicamente y una capa externa de nanopartículas de metales reducidas electroquímicamente.

Cabe señalar que los electrodos textiles son conocidos por presentar una elevada relación área/volumen y área/masa. La ventaja que presenta la celda electroquímica de la presente invención reside en que la modificación superficial realizada en, al menos, uno de los electrodos textiles permite mejorar sus capacidades y aumentar el rendimiento para la decoloración y reducción de la carga orgánica de las aguas residuales.

Así, la presencia del electrodo textil modificado superficialmente por un proceso electroquímico ofrece una alta versatilidad dimensional, pudiendo optimizar los volúmenes de tratamiento de agua residual, sin ser necesarios costosos métodos de fabricación.

Es decir, la modificación superficial del electrodo textil aumenta la superficie de contacto con el agua residual a tratar y aumenta de manera significativa la eficiencia de la celda electroquímica. De este modo, la celda electroquímica permite tratar volúmenes mucho mayores con un tamaño de celda mucho menor que cualquier sistema sin electrodos textiles.

Por todo ello, y dada la importancia de la tipología de los electrodos textiles utilizados en la celda electroquímica, es objeto de la presente invención el proceso electroquímico de modificación superficial del mencionado electrodo textil contenido en la celda electroquímica, el cual detallaremos más adelante.

Por otro lado, cabe señalar que el material que integra la malla es conductor de electricidad e inerte a reacciones electroquímicas con el fin de garantizar un potencial constante en toda la superficie del electrodo textil.

En este sentido, es esencial para la eficiencia del proceso electroquímico tanto durante el tratamiento de aguas residuales como durante el proceso electroquímico de modificación superficial del electrodo textil que el potencial sea constante entre los electrodos textiles que trabajan como ánodo y cátodo.

Es conocido, que los electrodos textiles, pese a ser conductores, tiene una caída óhmica más elevada que otros materiales. Este problema, desemboca en que cuando se alimenta eléctricamente directamente un electrodo textil, este no mantiene homogéneamente el potencial en toda su superficie, porque a pesar de ser conductor presenta una caída de este potencial a medida que nos alejamos del punto de conexión. Por este motivo, de manera opcional pero muy recomendable se proponen preferentemente dos contactos eléctricos por malla que soporta a cada electrodo textil.

Por otro lado, la naturaleza no rígida asociada al electrodo textil requiere de la presencia de una malla, tal como se ha detallado anteriormente, que actúa a modo de esqueleto o soporte sobre el que descansa cada electrodo textil.

Evidentemente, las mallas se integran de un material conductor de electricidad para generar una distribución homogénea del potencial en los electrodos textiles y corrientes dentro del tanque estanco o reactor. Así, es necesario mantener cada electrodo textil fijado a una malla que permita el flujo a su través del electrolito, y mantenga el electrodo textil en una posición de trabajo adecuada.

Tal como se mencionaba anteriormente, los electrodos textiles están soportados en las mallas y dispuestos de forma enfrentada entre sí, estando preferentemente dispuestos separados entre sí con una distancia de entre 1 mm y 5 cm. Así, para una separación entre electrodos textiles mayor de 5 cm, los electrodos textiles dejarán de interactuar entre ellos, y no existirán reacciones electroquímicas entre ellos.

Otro factor relevante para garantizar el correcto funcionamiento de la celda electroquímica reside en el hecho de que preferentemente la superficie de cada malla (5) está parcialmente cubierta por el electrodo textil, con el fin de generar turbulencias de las aguas residuales a tratar.

Por todo lo anterior, la celda electroquímica de la presente invención se utiliza para el tratamiento de aguas residuales, concretamente para la decoloración y reducción de la carga orgánica, e incluso es utilizable en el tratamiento de aguas industriales derivadas de procesos de tintura industrial. Para ello la celda electroquímica está provista de, al menos un electrodo textil modificado superficialmente mediante un proceso electroquímico que permite dotarlo de mayor poder electrocatalítico y que permite generar una protección superficial que conduce a una mayor vida útil de dicho electrodo textil.

Seguidamente se procede a detallar las etapas que integran el proceso electroquímico de modificación superficial del electrodo textil contenido en la celda electroquímica de la presente invención:

- Disposición de los electrodos textiles soportados en mallas y dispuestos de forma enfrentada entre sí.

- Llenado del tanque estanco con una dispersión de óxido de grafeno (GO).

- Conexión de los contactos eléctricos de las mallas a la fuente de alimentación.

- T ransferencia de carga desde la fuente de alimentación a los electrodos textiles donde un electrodo textil actúa como ánodo y otro como cátodo.

Reducción electroquímica del óxido de grafeno a óxido de grafeno reducido (RGO), mediante un proceso potenciodinámico,

- Depósito del RGO sobre la superficie del electrodo textil que actúa como cátodo.

- Vaciado del tanque estanco.

- Limpieza del tanque estanco y los electrodos textiles con agua pura.

- Llenado del tanque estanco con una disolución que contiene cationes de metales, siendo preferentemente cationes de platino.

- Transferencia de carga desde la fuente de alimentación a los electrodos textiles.

- Reducción electroquímica de los cationes de metales mediante un proceso potenciodinámico, obteniendo nanopartículas de metales.

- Depósito de las nanopartículas de metales sobre la superficie del electrodo textil, que actúa como cátodo durante el proceso electroquímico de modificación superficial.

- Vaciado del tanque estanco.

- Lavado del tanque estanco con agua pura.

Ventajosamente, la dispersión de óxido de grafeno y la disolución que contiene cationes de metales recuperadas tras las reducciones electroquímicas se pueden conservar para usos posteriores. Además, al usar la misma celda electroquímica para la regeneración de los recubrimientos y para, el posterior, tratamiento de aguas, se incrementa la viabilidad técnica y económica de estos procesos. Es habitual en otras celdas electroquímicas, que la etapa de sustitución de los electrodos sea muy costosa técnica y económicamente. Por otro lado, resulta relevante indicar que el electrodo textil modificado superficialmente mediante el proceso electroquímico detallado actúa como ánodo en la celda electroquímica cuando está teniendo lugar el tratamiento de las aguas residuales. Sin embargo, durante el proceso electroquímico de modificación superficial, el electrodo modificado superficialmente actúa como cátodo.

La invención que aquí se expone representa un avance en el estado de la técnica de las celdas electroquímicas para el tratamiento de aguas residuales y una ventaja respecto a las conocidas, pues aporta una solución a los problemas técnicos que presentan los tratamientos para la decoloración y reducción de la carga orgánica de las aguas residuales descritos anteriormente, ofreciendo así un tratamiento efectivo para la eliminación de colorantes contenidos en el agua residual, minimizando el impacto ambiental que estos generan en su tratamiento.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

FIG 1 .- Muestra una representación esquemática en sección de una disposición de la celda electroquímica de la invención conforme una primera realización preferente donde los electrodos textiles están dispuestos formando dos anillos concéntricos de forma que el agua residual a tratar atraviesa radialmente los anillos concéntricos.

FIG 2.- Muestra una representación esquemática en sección de algunos elementos representados en la figura anterior conforme a la primera realización preferente de la invención.

FIG 3.- Muestra una vista en perspectiva y en explosión de algunos elementos que integran la celda electroquímica conforme a una primera realización preferente representada en las figuras anteriores.

FIG 4.- Muestra una vista en perspectiva de los elementos representados en la figura 3 ensamblados. FIG 5.- Muestra una vista en perspectiva de una malla que soporta a un electrodo textil conforme a la configuración representada en la primera realización preferente de la invención representada en las figuras anteriores.

FIG 6.- Muestra una vista en perspectiva de algunos elementos que integran la celda electroquímica conforme a una segunda realización preferente en la que los electrodos textiles están dispuestos formando planos paralelos entre los que fluye el agua residual a tratar.

FIG 7.- Muestra una representación lateral de la realización preferente representada en la figura 6.

FIG 8.- Muestra una representación frontal de la realización preferente representada en la figura 6.

LISTA DE REFERENCIAS

1. Tanque estanco.

2. Entrada del tanque estanco.

3. Salida del tanque estanco.

4. Bomba de impulsión.

5. Malla.

6. Electrodo textil.

7. Contacto eléctrico.

8. Fuente de alimentación.

DESCRIPCIÓN DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Conforme a las figuras reseñadas, diferenciamos dos realizaciones preferentes, pero no limitativas, de la celda electroquímica de la presente invención.

En este sentido, las figuras 1 , 2, 3, 4 y 5 corresponden a una primera realización preferente de la invención, donde las mallas, y por tanto los electrodos textiles, están dispuestas formando, preferentemente, dos anillos concéntricos de forma que el agua residual a tratar atraviesa radialmente los anillos concéntricos. Por otro lado, las figuras 6, 7 y 8 corresponden a la representación de una segunda realización preferente de la invención donde las mallas, y por tanto los electrodos textiles, están dispuestas formando planos paralelos entre los que fluye el agua residual a tratar.

La figura 1 muestra una celda electroquímica conforme a la primera realización preferente de la invención donde quedan representados al completo los elementos que forman parte de dicha celda electroquímica, mientras que la figura 2 se representa el tanque estanco (1 ) donde se diferencia la entrada (2) y la salida (3) por la que fluye el agua residual, las mallas (5) que presentan dos contactos eléctricos (7) por malla (5), quedando los contactos eléctricos (7) dispuestos por el exterior del tanque estanco (1 ) para facilitar la conexión a la fuente de alimentación (8) representada en la figura 1 . Tal como se puede observar en las figuras 1 y 2, la celda electroquímica queda formada por los siguientes elementos:

- Un tanque estanco (1 ).

- Una entrada (2) por la que fluye un flujo constante forzado de aguas residuales.

- Una salida (3) por la que fluye un flujo constante forzado de aguas residuales.

- Una bomba de impulsión (4) que genera el flujo constante forzado de aguas residuales.

- Una fuente de alimentación (8).

- Dos mallas (5) independientes constituidas por un material conductor de electricidad el cual es inerte a reacciones electroquímicas y donde cada malla (5) está provista de preferentemente dos contactos eléctricos (7). Las mallas (5) son las encargadas de transmitir la corriente eléctrica a los electrodos textiles (6) y preferentemente se constituyen por titanio.

- Dos electrodos textiles (6) conformados por tejidos conductores de electricidad, estando estos últimos integrados preferentemente por tejidos de carbón activo. Los electrodos textiles (6) están dispuestos de forma enfrentada entre sí para generar una homogeneidad en el campo eléctrico. Necesariamente, al menos, un electrodo textil (6) está modificado superficialmente por un proceso electroquímico y presenta una capa intermedia de óxido de grafeno reducido electroquímicamente y una capa externa de nanopartículas de metales reducidas electroquímicamente. Preferentemente, el metal de la capa externa de nanopartículas de metales reducidas electroquímicamente es platino.

Los elementos anteriormente detallados están presentes tanto en la primera como en la segunda realización preferente de la invención, donde los contactos eléctricos (7) de las mallas (5) están conectados a la fuente de alimentación (8). De esta forma, la fuente de alimentación alimenta a las mallas (5) eléctricamente con un potencial eléctrico constante y uniforme que es conducido hasta los electrodos textiles (6), actuando un electrodo textil (6) como ánodo y otro como cátodo.

Tal como se observa en las figuras 3, 4 y 5, en una primera realización de la invención, cada malla (5) soporta a un electrodo textil (6) de forma que las mallas (5) de disponen formando dos anillos concéntricos. O lo que es lo mismo, cada electrodo textil (6) descansa sobre una malla (5) que permite definir una geometría cilindrica. Así, el agua residual a tratar atraviesa radialmente los anillos concéntricos.

Ventajosamente, la disposición cilindrica de los electrodos textiles (6) en anillos concéntricos permite obtener una relación elevada entre el volumen del tanque estanco (1 ), y la cantidad de área de electrodo textil (6) que se puede lograr dentro del mismo. Para este fin, en una realización no representada en las figuras que acompañan a la presente memoria pero que también son objeto de la invención, la celda electroquímica está provista de más de un electrodo textil que actúa como ánodo y más de un electrodo textil que actúa como cátodo, siempre manteniendo las áreas totales de ánodo y cátodo aproximadamente equivalentes.

También en las figuras 3, 4 y 5 observamos que, en la primera realización preferente de la invención, la superficie de cada malla (5) está parcialmente cubierta por el electrodo textil (6) de forma que esta disposición genera turbulencias en su interior, garantizando que no produzca la decantación por gravedad de las partículas en suspensión.

En la segunda realización preferente de la invención representada en las figuras 6, 7 y 8, las mallas (5) que soportan los electrodos textiles (6) forman, preferentemente, dos planos paralelos. O lo que es lo mismo, cada electrodo textil (6) descansa sobre una malla (5) que permite definir una geometría plana.

Si bien es cierto que la disposición de los electrodos textiles (6) en la segunda realización preferente de la invención ofrece una relación máxima de área por unidad de volumen inferior a la disposición de la primera realización preferente de la invención.

Tal como se observa en la figura 1 y 5, correspondientes a la primera y segunda realización preferente de la invención respectivamente, la entrada (2) y salida (3) en el tanque estanco (1 ) se disponen de forma que la entrada (2) se realiza en un punto de menor altura que la salida (3) para generar turbulencias. Esta disposición también evita decantación por gravedad anteriormente mencionada, es decir impedimos la generación de diferentes densidades de fluido y por tanto evitamos un comportamiento irregular de los electrodos.

Por otro lado, también en la figura 1 y 5 se observa que cada malla (5) está provista de dos contactos eléctricos (7), hecho que permite una seguridad adicional de control de potencial durante el funcionamiento de la celda electroquímica. Así, en caso de que uno de los contactos eléctricos (7) no se encuentre adecuadamente conectado a la fuente de alimentación (8) será posible identificarlo inmediatamente gracias a la medida obtenida por el otro contacto eléctrico

(7) que presenta la malla (5).

Tal y como se distingue en cualquiera de las realizaciones preferentes representadas en las figuras que acompañan a la presente memoria, la celda electroquímica de la invención se compone de un tanque estanco (1 ) o hermético dónde se producen las reacciones electroquímicas. El tanque estanco (1 ) está dotado de dos orificios por los que tiene lugar la entrada (2) y la salida (3) del flujo del agua residual a tratar.

Se garantiza la correcta alimentación eléctrica de las mallas (5) las cuales alimentan de corriente los electrodos textiles (6). Las conexiones entre los elementos que forman la celda electroquímica deben realizarse de forma hermética y con la seguridad de que el agua residual no entra en contacto con ningún otro elemento excepto con las paredes del tanque estanco (1 ) - integrado por un material inerte al proceso electroquímico -, las mallas (5) y los propios electrodos textiles (6).

Como se indicaba anteriormente, se requiere de la aplicación de una fuente de alimentación

(8) que proporcione la corriente eléctrica a la celda electroquímica para que tenga lugar el tratamiento efectivo del agua residual. Concretamente, la fuente de alimentación (8) se conectará a las mallas (5) para generar la diferencia de potencial entre ellos que requiere el proceso de electrólisis.

Dentro del tanque estanco (1 ) se debe garantizar que no se puede producir un cortocircuito (un contacto de los electrodos) y se debe tener constantemente confirmación de que el contacto entre la alimentación de la fuente de alimentación (8) y las mallas (5) es correcto.

Se estabiliza el potencial necesario para que se produzcan las reacciones electroquímicas y se mantiene constante durante el proceso de tratamiento del agua residual. Así, el agua residual a tratar debe estar en contacto con los electrodos textiles para provocar su decoloración y reducción de carga orgánica.

En función del grado de coloración, carga orgánica y tipo de colorante del agua residual a tratar, se deberá mantener un tiempo determinado en tratamiento. Es importante distinguir que el proceso se puede cuantificar en cuanto a “carga equivalente” que sería la cantidad de energía total consumida durante el tratamiento electroquímico que se ha proporcionado al sistema para realizar cada uno de los procesos.

Se detalla a continuación un ensayo realizado empleando la celda electroquímica de la invención que pone de manifiesto su efectividad para el tratamiento de aguas residuales.

Concretamente el agua residual a tratar contiene un colorante denominado Amaranto, con un electrolito de sulfato de sodio (SO ₄ Na ₂ ) con una concentración de 45 g/L.

En este ensayo se han tratado 900 mi de aguas residuales, en una celda electroquímica con un volumen interior total de 628 mi. En el interior de esta celda electroquímica se dispone un ánodo textil de una superficie de 157 cm ² (contemplando ambas caras del tejido conductor de electricidad que integra el electrodo textil que actúa como ánodo) y un cátodo de una superficie de 251 cm ² (contemplando ambas caras del tejido conductor de electricidad que integra el electrodo textil que actúa como cátodo).

La disposición de los electrodos textiles utilizada en el presente ensayo corresponde a una geometría cilindrica formando dos anillos concéntricos, siendo el ánodo un cilindro abierto por los extremos de diámetro 50 mm y el cátodo un cilindro abierto por los extremos de 80 mm de diámetro. Ambos con una altura de 50 mm.

Se dispone la celda electroquímica correctamente conectada y hermetizada para empezar con la circulación del agua residual a tratar. Se conecta a la fuente de alimentación a los contactos eléctricos de las mallas con el fin de mantener el potencial constante en los electrodos textiles en el interior del tanque estanco.

Se alimentan los electrodos textiles con potencial constante, concretamente en el ensayo realizado se aplicar un potencial de 3,9 V, lo que genera una intensidad de 0,9 A y se procede a la circulación forzada de la solución a tratar a través del sistema mediante una bomba hidráulica. Con este proceso, y en un tiempo de tratamiento de 120 minutos, se obtuvieron los siguientes resultados:

- La concentración inicial del Carbono Orgánico Total (COT) (expresado en mg/L) se sitúa en 29,14 mg/L, y la final en 4,72 mg/L. Esto supone una reducción del 83,82 % del Carbono Orgánico Total.

- La concentración inicial de la Demanda Química de Oxígeno (DQO) (expresada en mg/L) se sitúa en 215,67 mg/L, y la final en 92 mg/L. Esto supone una reducción del 57,34 % de la Demanda Química de Oxígeno.

- Como criterio de decoloración completa se ha considerado que esta tiene lugar cuando en la disolución de agua residual tratada solo queda un 1% de colorante con su grupo cromóforo sin degradar. Para el caso que se presenta se ha requerido una carga eléctrica de 1 ,183 Ah/L.

Para obtener un análisis más directo de la eficiencia de la celda electroquímica de la invención, se presentan los valores en función del área de ánodo utilizado:

La celda electroquímica de la presente invención presenta un ánodo con una superficie de 157 cm ² . Con esta área, se ha conseguido tratar un volumen de agua residual de 900 mi en un tiempo de 120 minutos.

A partir de estos valores, se obtiene una relación entre el área del ánodo y el volumen del agua residual tratada de 2,86 mL-h/cm ² . Esta relación puede servir de orientación a la hora de aumentar el volumen de tratamiento de la celda electroquímica. Estimando que para tratar un volumen de agua residual de 1 m ³ en una hora se requeriría un tanque estanco que contuviera electrodos textiles de alrededor 2.860.000 cm ² .

En caso de que el tiempo de tratamiento aumentara, por ejemplo, hasta las 6 horas, el tamaño del electrodo textil se reduciría a 476.666 cm ² . Tal como se ha mencionado anteriormente, la configuración de la celda electroquímica de la invención permite colocar diferentes electrodos textiles de manera concéntrica, optimizando la superficie del electrodo textil en función del volumen total en el interior del tanque estanco.