(11) (21)
PI 0605170-7 A
(22) Data de Depósito: 05/12/2006
(43) Data de Publicação: 11/03/2008
República Federativa do Brasil
Ministério do Desenvolvimento, Indústria
e do Comércio Exterior
(RPI 1940)
Instituto Nacional da Propriedade Industrial
(54) Título: APARELHO E MÉTODO PARA ENXAGUAR
(51) Int. CL:
C25D 21/06 (2008.01)
C25D 21/08 (2008.01)
C25D 21/20 (2008.01)
C25D 3/12 (2008.01)
(57) Resumo: APARELHO E MÉTODO PARA ENXAGUAR LÍQUIDO A
PARTIR DE PEÇAS A USINAR. A presente invenção refere-se a um
aparelho e um método para enxaguar líquido a partir de peças a usinar que
foram tratadas em um banho de tratamento, o aparelho compreendendo:
(30) Prioridade Unionista: 24/07/2006 EP 06 015337.6
pelo menos um dispositivo de enxágüe (200); pelo menos uma unidade de
filtração (300); pelo menos um primeiro dispositivo de conexão de fluido
(800) entre pelo menos um dispositivo de enxágüe (200) e pelo menos uma
(71) Depositante(s): Atotech Deutschland Gmbh (DE)
unidade de filtração (300) para transferir um líquido de enxágüe a partir de
pelo menos um dispositivo de enxágüe (200) para pelo menos uma
(72) Inventor(es): Klaus Hechler, Martin Horstmann, Sergio Mota
unidade de filtração (300); e pelo menos um segundo dispositivo de
(700) entre pelo menos uma unidade de filtração (300) e
(74) Procurador: Dannemann, Siemsen, Bigler & Ipanema Moreira conexão
de fluido
o pelo menos um dispositivo de enxágüe (200) para transferir um líquido
permeato a partir de pelo menos uma unidade de filtração (300) para o pelo
menos um dispositivo de enxágüe (200); onde o dispositivo adicionalmente
compreende: pelo menos um terceiro dispositivo de conexão de fluido
(900) entre pelo menos uma unidade de filtração (300) e o banho de
tratamento para transferir um líquido concentrado a partir de pelo menos
uma unidade de filtração (300) para o banho de tratamento.
LIQUIDO A PARTIR DE PEÇAS A USINAR
..
••
•
•
•••
•
•
•
• •
•
•
•
••
•••
• •
• •
•
•
• •
•••• ••• •••• • •• •
•
• •■
• • ...h
r,
O •. ••
• •
• • •• • • •• • • •• • , •• • •••
•
11911
•
e
•
• •
• •• •
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO
E MÉTODO PARA ENXAGUAR LÍQUIDO A PARTIR DE PEÇAS A USINAR".
A presente invenção refere-se a um aparelho e um método para
5 enxaguar líquido a partir de peças a usinar que foram tratadas em um banho
de tratamento. Tais aparelhos e métodos são comuns na eletrogalvanização
de peças, por exemplo, de placas de circuito integrado ou de peças de plástico, de forma mais específica para fins decorativos.
Os processos de deposição eletrolítica de metal sobre a superfí10 cie de peças a usinar requerem o uso de várias etapas de tratamento. Tais
peças têm de ser tratadas, e para que isso ocorra, elas têm de ser passadas
de uma etapa de processo para a próxima. Entre as etapas de processo individuais, as peças serão enxaguadas de modo a evitar que as espécies
químicas utilizadas em uma etapa de tratamento sejam transportadas para
15 uma solução de tratamento utilizada em outra etapa de tratamento. Para o
enxágüe, as peças normalmente são imersas em um tanque contendo água,
ou são colocadas em contato com a água por borrifá-la sobre a superfície
das peças. Normalmente, a água a ser utilizada para enxaguar as peças tem
de ser substituída regularmente para evitar uma concentração muito alta de
20 contaminantes transferidos. Para manter a concentração de contaminantes
em um enxágüe abaixo de um nível inaceitável, um fluxo contínuo de água
limpa dentro do enxágüe pode ser estabelecido e mantido caso seja utilizado
um tanque de enxágüe. Qualquer transbordamento de água a partir do tanque de enxágüe devido ao influxo contínuo de água limpa será descartado
25 para uma instalação de tratamento de água residual. Assim, embora qualquer contaminação seja removida com eficácia a partir do líquido de enxágüe e a partir das peças enxaguadas em tal instalação, arca-se com muita
energia e substâncias químicas e produzem-se resíduos a serem depositados.
30
Portanto, tem sido um objetivo recuperar potenciais reutilizáveis
a partir da água residual ou pelo menos minimizar o fluxo de água limpa a
fim de economizar recursos.
2
As Patentes US N2 5.403.490, DE 100 24 239 Cl e DE 101 48
632 Cl descrevem respectivos métodos que podem ser utilizados para a
reutilização de metais, utilizados nos processos de galvanização, a partir de
estações de enxágüe para as quais tais metais são transferidos.
5 A Patente US N2 5.403.490 se relaciona com um processo e aparelho aperfeiçoado para remover solutos a partir de soluções. Tal processo é conhecido como sendo aplicável na indústria de eletrogalvanização, de
forma mais específica no tratamento de água de enxágüe. Uma solução contida em um tanque de enxágüe é primeiramente tratada em um tanque de
10 precipitação. Por exemplo, íons de níquel são precipitados em tal tanque
como óxido de níquel e hidróxido de níquel. A mistura resultante do precipitado e da solução aquosa é filtrada para remover o precipitado. O líquido
filtrado é distribuído para um dispositivo de concentração que pode ser uma
unidade de osmose inversa. Esta unidade produz um líquido permeato, o
15 qual é um fluxo aquoso essencialmente livre de íons metálicos, e um líquido
concentrado, o qual é uma solução aquosa enriquecida com íons metálicos.
O líquido permeato é distribuído para o tanque de enxágüe.
A DE 100 24 239 Cl descreve um método de tratamento de peças com uma solução coloidal de paládio para fins de galvanização. Esse
20 documento descreve que as superfícies de peças de galvanização que não
são eletricamente condutoras devem primeiro ser tratadas para torná-las
eletricamente condutoras. Para isto, as peças de galvanização são mergulhadas em uma solução contendo paládio coloidal. As partículas de paládio
sobre as mesmas, adsorvidas 'nas superfícies das peças, servem como um
25 ativador para iniciar a deposição sem corrente de metal, o que resulta na
produção de uma camada eletricamente condutora sobre a superfície das
peças de galvanização. Essa camada condutora pode ser subseqüentemente eletrogalvanizada com qualquer metal. Este processo pode, por exemplo,
ser aplicado na produção de placas de circuito integrado e também na fabri30 cação de aparelhos sanitários, de peças metalizadas para a indústria automotiva e de montagens de equipamentos, principalmente para cromagem de
peças de plástico. Se peças de galvanização proporcionadas com superfí-
3
cies que não são eletricamente condutores forem tratadas em uma solução
de ativação e depois removidas da mesma, a solução se adere parcialmente
às superfícies das peças. Essa solução aderente é normalmente enxaguada
com água. Por exemplo, para ativar as peças de galvanização, presume-se
5 que cerca de 5 mg de paládio são adsorvidos para as peças plásticas por
um metro quadrado. Se as peças de galvanização a serem tratadas forem
removidas da respectiva estação de tratamento, cerca de 0,2 litros de solução de ativação são deixados em cada metro quadrado da superfície das
peças de galvanização, esta solução restante sendo removida. Por esta ra10 zão, cerca de 10 a 20 mg de paládio são perdidos por metro quadrado da
área de superfície das peças de galvanização pelo arraste de saída da solução de ativação. Para atenuar esse problema, propõe-se um filtro de membrana para receber a água de enxágüe e criar um fluxo permeato e um fluxo
concentrado por filtração da membrana. Foi comprovado vantajoso utilizar
15 um filtro de membrana possuindo um tamanho de exclusão de poro de 200
Dálton a 10.000 Dálton. O filtro de membrana é descrito como sendo preferencialmente feito a partir de polissulfona, polímeros perfluorados e cerâmica.
De forma semelhante, a DE 10148 632 Cl refere-se à filtração
20 por membrana de água de enxágüe contendo espécies ativadoras de metal
nobre, de forma mais específica, espécies coloidais de paládio. Esse documento recomenda colocar as peças de galvanização em contato com o paládio contendo solução ativadora, em seguida remover uma parte restante
da solução de ativação a partir da superfície das peças usando líquido de
25 enxágüe e, finalmente, filtrar o líquido de enxágüe por meio de um filtro de
membrana e desse modo criar um líquido permeato e um líquido concentrado. O líquido permeato é descartado, e o precipitado a partir do líquido concentrado é coletado.
Os métodos anteriores utilizados para o tratamento de água de
30 enxágüe não proporcionam a eficiência requerida porque eles utilizam substâncias químicas adicionais e por conseqüência produzem substâncias químicas residuais que devem ser depositadas com um alto custo.
4
Portanto, é um objetivo da presente invenção proporcionar um
aparelho para enxaguar líquido a partir da superfície de peças a usinar que
foram tratadas em um banho de tratamento, de forma mais específica em
um banho de eletrogalvanização.
5
É outro objetivo da invenção proporcionar um aparelho para remover contaminantes do líquido utilizado para enxaguar as peças a usinar.
É ainda outro objetivo da invenção proporcionar um aparelho que
torne possível realizar a tarefa sem química adicional quando os contaminantes são removidos do líquido de enxágüe.
10
É ainda outro objetivo da invenção proporcionar um aparelho que
possibilite a operação dos dispositivos de enxágüe em um sistema em laço
fechado.
É ainda outro objetivo da invenção proporcionar de forma mais
específica um aparelho para remover íons de níquel a partir de um líquido de
15
enxágüe e para reutilizar o líquido de enxágüe livre de íons de níquel para
uma estação de enxágüe.
É ainda outro objetivo da invenção proporcionar um método para
enxaguar líquido a partir de peças a usinar que foram tratadas em um banho
de tratamento, de forma mais específica em um banho de eletrogalvaniza-
20 ção.
Estes objetivos e objetivos adicionais são alcançados pelo aparelho de acordo com a reivindicação 1 e pelo método de acordo com a reivindicação 15. As modalidades preferidas da invenção são descritas nas
sub-reivindicações.
25
Referindo-se às definições abaixo, tanto a forma no singular como no plural serão abrangidas.
Como utilizado neste documento, "banho de tratamento" referese a um volume líquido que é utilizado para tratar uma peça a usinar por
meio de eletrogalvanização, deposição sem corrente ou qualquer outro pro-
30 cesso em que se utilizam soluções eletrolíticas, tais como anodização, passivação, coloração, limpeza, refrigeração, galvanização por imersão e similar. Como utilizado neste documento, o termo "banho de tratamento" refere-
5
se de forma mais específica a um banho de eletrogalvanização, isto é, um
banho para a eletrodeposição de um metal. Mais preferivelmente, tal metal é
níquel. Entretanto, será bem entendido que outros metais podem ser eletrodepositados de forma semelhante em tal banho de tratamento, tais como
5 cobre, prata, ouro, paládio, platina, ódio, ferro, cobalto, estanho, chumbo,
zinco, cádmio, cromo. Naturalmente, as ligas de qualquer um dos metais
supramencionados entre os mesmos e / ou com outros elementos, tal como
fosforoso ou boro, também podem ser eletrodepositadas com tal banho de
tratamento.
10
Como utilizado neste documento, "banho de galvanização" refere-se a um volume líquido que é utilizado para depositar um metal junto à
superfície de uma peça a usinar com ou sem o fluxo de uma corrente elétrica
entre tal peça a usinar, polarizados como um cátodo e um ânodo. Se o metal
for depositado somente se uma corrente elétrica estiver fluindo entre a peça
15 de trabalho e o ânodo, o banho de galvanização é um "banho de eletrogalvanização" ("banho de eletrodeposição"), conforme definido neste documento. Se o metal for depositado mesmo se não houver corrente fluindo, o banho de galvanização é um "banho de galvanização com deposição sem corrente" ou um "banho de imersão".
20
Como utilizado neste documento, "dispositivo de deposição eletroquímica" refere-se a um dispositivo é requerido para depositar metal por
eletrodeposição, tal como uma fonte de corrente elétrica e um ânodo e um
cátodo sendo conectados à dita fonte de corrente elétrica.
Como utilizado neste documento, "líquido de enxágüe" refere-se
25 a um líquido que é utilizado para remover qualquer líquido de tratamento a
partir da superfície das peças a usinar, após o tratamento das mesmas ter
sido realizado. Em geral, utiliza-se água como o. líquido de enxágüe para
este fim. O líquido de enxágüe pode ser aplicado à superfície das peças a
usinar por imergir as peças a usinar em um banho de enxágüe ou por borri30 far líquido de enxágüe na superfície das peças a usinar. Tais operações são
realizadas em uma estação de enxágüe.
Como utilizado neste documento, "contaminante" refere-se a
6
qualquer espécie química contida no líquido de enxágüe que não seja o líquido de enxágüe. Tal contaminante pode ser o componente principal do
banho de tratamento, os íons de metal de um banho de eletrodeposição de
metal, por exemplo, de forma mais específica, íons de níquel. Tal(is) conta5 minante(s) também será(ão) referido(s) como "componente(s) principal(is)".
Os contaminantes também podem ser qualquer componente que não se deseja conter no banho de tratamento, tal como, por exemplo, íons Fe(III).
Como utilizado neste documento, "ultrafiltração", refere-se a uma
técnica de separação por membrana que é capaz de separar partículas que
10 possuam um tamanho de aproximadamente 15 a 2000 A uma das outras,
tais como polímeros, proteínas e colóides, o peso molecular das mesmas
sendo a partir de aproximadamente 5000 Dálton a cerca de 5 - 10 6 Dálton.
Para este fim, utilizam-se membranas microporosas que possuem um tamanho de poro a partir de aproximadamente 1 a cerca de 50 nm. Em geral, as
15 membranas são feitas de uma variedade de polímeros ou combinações de
polímeros, tais como polissulfonas, poliétersulfonas, polivinilidenofluoretos e
poliimidas. Cerâmicas semelhantes, tais como a- e y-Al203, podem ser empregadas. A separação das partículas é efetuada principalmente por exclusão de tamanho.
20
Como utilizado neste documento, "osmose inversa" refere-se a
uma técnica de separação por membrana que é capaz de separar até mesmo as menores moléculas solutas de um solvente. A separação das partículas é efetuada por uma diferença de pressão. Os materiais de membrana
que são utilizados para osmose inversa são similares a estes utilizados para
25 ultrafiltração. A técnica de osmose inversa é caracterizada por uma alta
pressão a ser aplicada ao longo da membrana.
Tanto a "ultrafiltração" como , a "osmose inversa" são descritas de
forma mais elaborada em: Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemiçal Technology, John Wiley & Sons, Nova Iorque, 4 a ed., 1998, págs. 373 a 386; e em
30 J.J.McKetta, G.E.Weismantel, Encyclopedia of Chemical Processing and
Design, Marcel Dekker, Inc. Nova Iorque, 1997, págs. 603 e seguintes.
Como utilizado neste documento, "nanofiltração" refere-se a uma
7
técnica de separação por membrana situada entre as técnicas de ultrafiltração e osmose inversa. A nanofiltração é capaz de rejeitar partículas neutras
que possuam um peso molecular maior que 200 g/moles, bem como sais
polivalentes. Isso se dá devido ao fato de que a separação das partículas é
5 efetuada tanto por exclusão de tamanho como por interação eletrostática. O
tamanho de poro das membranas é de tipicamente aproximadamente 2 nm.
As membranas são feitas de uma variedade de polímeros ou combinações
de polímeros, tal como de poliamidas e poliacetais. (andere Definition, da mit
der Wirkung widersprüchlich ? [Abtrennung von Chloride])
10
Como utilizado neste documento, "bomba de alta pressão" refere-se a uma bomba que opera a uma pressão de pelo menos 10 bar, de forma mais específica 15 bar.
Corno utilizado neste documento, "dispositivo de conexão de
fluido" refere-se a qualquer dispositivo que seja capaz de transferir um líqui-
15 do de um local para outro local. Tipicamente, tal dispositivo pode ser um tubo e pode adicionalmente compreender uma bomba, um filtro, um tanque
adicional ou qualquer outro dispositivo que seja capaz de transferir, distribuir
ou reter o líquido.
O aparelho da invenção serve para enxaguar líquido a partir de
20 peças a usinar que foram tratadas em um banho de tratamento. Qualquer
resíduo do líquido de tratamento será removido da superfície das peças a
usinar por exanguá-las. Assim, tais resíduos do líquido de tratamento serão
transportados para o líquido de enxágüe, desse modo contaminando-o com
os componentes do líquido de tratamento. Se o líquido de tratamento,for uti25 lizado para eletrogalvanizar níquel, tal líquido de tratamento pode, entre outras coisas, conter íons de níquel, íons de sulfato, íons de cloreto e ácido
bórico. Por enxaguar as peças a usinar, tais contaminantes irão se acumular
sucessivamente no líquido de enxágüe.
Para alcançar os objetivos da invenção, isto é, remover os con30 taminantes, de forma mais específica, íons de níquel e outros contaminantes
resultando de um tratamento de eletrogalvanização de níquel tipo Watts, a
partir do líquido utilizado para enxaguar as peças a usinar sem nenhuma
química adicional, e possibilitar a operação do dispositivo de enxágüe em
um sistema em laço fechado, o aparelho compreende a) pelo menos uma
estação de enxágüe; b) pelo menos uma unidade de filtração; c) pelo menos
um primeiro dispositivo de conexão de fluido entre a pelo menos uma esta5 ção de enxágüe e a pelo menos uma unidade de filtração para transferir o
líquido de enxágüe a partir da pelo menos uma estação de enxágüe para a
pelo menos uma unidade de filtração; adicionalmente d) pelo menos um segundo dispositivo de conexão de fluido entre a pelo menos-uma unidade de
filtração e a pelo menos uma estação de enxágüe para transferir um líquido
10 permeato a partir da pelo menos uma unidade de filtração para a pelo menos
uma estação de enxágüe; e e) pelo menos um terceiro dispositivo de conexão de fluido entre a pelo menos uma unidade de filtração e o banho de tratamento para transferir um líquido concentrado a partir da pelo menos uma
unidade de filtração para o banho de tratamento.
1
15
Por conseqüência, por utilizar o aparelho da invenção, será possível executar o método da invenção, método este que serve para enxaguar
líquido a partir da superfície de peças a usinar que foram tratadas em um
banho de tratamento. Portanto, este método compreende as seguintes etapas de método: a) enxaguar uma peça de trabalho com um líquido de enxá-
20 güe, o dito líquido estando contido em uma estação de enxágüe; b) transferir
o líquido de enxágüe para pelo menos uma unidade de filtração; c) conduzir
o líquido de enxágüe através da pelo menos uma unidade de filtração, de
modo que um líquido permeato e um líquido concentrado sejam gerados; d)
transferir o líquido permeato a partir da pelo menos uma unidade de filtração
25 para a pelo menos uma estação de enxágüe; e e) transferir o líquido concentrado a partir da pelo menos uma unidade de filtração para o banho de tratamento.
Desse modo, o líquido de enxágüe sendo contaminaçio pode ser
transferido para uma unidade de filtração através do primeiro dispositivo de
30 conexão de fluido. Na unidade de filtração, o líquido de enxágüe em duas
frações: uma primeira fração sendo praticamente solvente puro, tipicamente
água, e uma segunda fração contendo, em adição ao solvente, os contami-
9
nantes que se originam tipicamente do banho de tratamento. A primeira fração será um líquido permeato e a segunda fração será um líquido concentrado. Então, a unidade de filtração remove os contaminantes do líquido de
enxágüe e os concentra no líquido concentrado. Desse modo, o líquido permeato gerado praticamente não conterá contaminantes, ou conterá um baixo
nível dos mesmos. O aparelho da invenção é adicionalmente projetado para
transferir o líquido permeato através do segundo dispositivo de conexão de
fluido para o dispositivo de enxágüe. Além disso, o líquido concentrado será
transferido através do terceiro dispositivo de conexão de fluido para o banho
10 de tratamento.
Com tal método e aparelho, será possível remover quaisquer
contaminantes do líquido de enxágüe e executá-lo em um sistema em laço
fechado. Portanto, serão necessárias menos substâncias químicas e nenhuma substância química adicional para manter o processo de regeneração
15 do líquido de enxágüe. Além disso, o tratamento residual é reduzido devido à
quantidade diminuída de líquido residual. Em adição, requer-se menos líquido de enxágüe renovado. No todo, será obtida uma redução geral nos custos quando operando o aparelho da invenção.
A proporção de volume do líquido permeato em relação ao líqui20 do concentrado pode ser ajustada conforme as necessidades: O ajuste da
proporção pode ser realizado por ajustar a diferença de pressão ao longo
das membranas. Se, por exemplo, a diferença de pressão ao longo da
membrana for aumentada, mais líquido passará através das membranas e
conseqüentemente ocorrerá uma concentração maior de contaminantes no
25 líquido concentrado. Então, a proporção de volume será maior. Inversamente, se a diferença de pressão ao longo da membrana for diminuída, menor
líquido passará através das membranas e conseqüentemente ocorrerá uma
concentração menor de contaminantes no concentrado. Então, a proporção
de volume será menor. Tal ajuste pode ser realizado por estabelecer respec30 tivas válvulas a jusante da unidade de filtração no segundo e terceiro dispositivos de conexão. Portanto, por ajustar a proporção de volume do líquido
permeato em relação ao líquido concentrado, pode-se estabelecer a propor-
10
ção de espécies contaminantes contidas tanto no líquido permeato como no
líquido concentrado. Em geral, o nível de fluxo do líquido concentrado será
estabelecido para um valor baixo em relação ao nível de fluxo do líquido
permeato.
5
Em adição à proporção de volume do líquido permeato em relação ao líquido concentrado, o nível de espécies contaminantes contido no
líquido permeato também irá depender do tipo, do número de dispositivos de
filtração utilizado na unidade de filtração e da contaminação dos dispositivos
de filtração ocorrendo gradualmente durante a operação: quanto maior o
10 número de unidades de filtração, menor o nível de contaminantes no líquido
permeato.
Em uma modalidade preferida da invenção, pelo menos uma
unidade de filtração é selecionada a partir do grupo compreendendo uma
unidade de nanofiltração e uma unidade de osmose inversa. Por selecionar
15 tais unidades de filtração, será possível remover quaisquer contaminantes
do líquido de enxágüe, incluindo, entre outros, espécies catiônicas e aniônicas, tais como íons de níquel, íons de sulfato, íons de cloreto, íons de borato
e as espécies desidratadas dos mesmos, moléculas orgânicas adicionais,
tais corno moléculas abrilhantadoras, de forma mais específica sacarina.
20 Portanto, caso seja utilizada uma unidade de nanofiltração ou de osmose
inversa, o permeato será composto praticamente de água caso seja utilizado
um banho de eletrogalvanização de níquel tipo Watts como o banho de tratamento e, por conseqüência, o líquido de enxágüe irá conter esses contaminantes. O concentrado, por sua vez, irá conter as espécies acima dissolvi25 das em água, contudo estando em uma concentração maior do que no líquido de enxágüe.
A nanofiltração se mostrou eficiente na remoção de íons de níquel, sulfato, cloreto e borato do líquido permeato e na concentração dos
mesmos no líquido concentrado. As unidades de nanofiltração requerem
30 uma diferença de pressão inferior ao longo da membrana e desse modo,
durante a operação, proporcionam um consumo de energia menor do que as
unidades de osmose inversa. Portanto, são preferidas unidades de nanofil-
11
tração em vez de unidades de osmose inversa.
Para operar a pelo menos uma unidade de filtração, a mesma
compreende uma bomba de alta pressão e pelo menos um dispositivo de
filtração a jusante da bomba de alta pressão. O pelo menos um dispositivo
5 de filtração pode ser uma membrana de nanofiltração ou uma membrana de
filtração por osmose inversa. Tais membranas podem ser, por exemplo,
membranas Osmonics Desal e podem ser adquiridas pela Lenntech/Delft,
NL. Exemplos de membranas adequadas incluem membranas Osmonics
Desal das séries DK e DL, tal como DK4040F.
10
Em uma modalidade preferida da invenção, a pelo menos uma
unidade de filtração adicionalmente compreende uma bomba auxiliar e um
pré-filtro a jusante da bomba auxiliar. Utilizar uma bomba auxiliar em adição
à bomba de alta pressão possibilita uma maior eficiência da bomba. O préfiltro a jusante da bomba auxiliar irá proteger tanto a bomba de alta pressão
15 como os dispositivos de filtração. Se, por exemplo, partículas grandes conseguissem chegar aos dispositivos de filtração por membrana, os mesmos
poderiam ser destruídos.
Em uma modalidade adicionalmente preferida da invenção, o
pelo menos um dispositivo de enxágüe compreende uma cascata de tan20 ques de enxágüe: Um primeiro tanque de enxágüe é um tanque de enxágüe
de água limpa, um segundo tanque de enxágüe é um tanque de enxágüe
intermediário e um terceiro tanque de enxágüe é um tanque de enxágüe de
arraste de entrada. Esses três tanques de enxágüe são de preferência montados juntos de modo que o líquido de enxágüe possa transbordar ,de um
25 tanque de enxágüe para outro: De forma mais específica, o líquido de enxágüe, mais preferencialmente líquido de enxágüe renovado e mais preferencialmente água limpa, é introduzido no tanque de enxágüe de água limpa. O
líquido de enxágüe é deixado fluir a partir do tanque de enxágüe de água
limpa para o tanque de enxágüe intermediário, e a partir do tanque de enxá30 güe intermediário para o tanque de enxágüe de arraste de entrada. Já que
as peças a usinar nesta configuração são preferencialmente colocadas em
contato primeiro com o líquido de enxágüe contido no tanque de enxágüe de
12
arraste de entrada e então com o líquido de enxágüe contido no tanque de
enxágüe intermediário e finalmente com o líquido de enxágüe contido no
tanque de enxágüe de água limpa, o nível de contaminantes será maior no
líquido de enxágüe contido no tanque de enxágüe de arraste de entrada do
5 que no líquido de enxágüe contido no tanque de enxágüe intermediário, e
maior no líquido de enxágüe contido no tanque de enxágüe intermediário do
que no líquido de enxágüe contido no tanque de enxágüe de água limpa. De
acordo com as indicações acima quanto à direção do fluxo do líquido de enxágüe na cascata e quanto à direção de deslocamento sucessivo das peças
10 a usinar a serem imersas no líquido de enxágüe nos tanques de enxágüe da
cascata, a direção de deslocamento da peça a usinar é oposta à direção de
fluxo do líquido de enxágüe.
Usando a cascata de tanques de enxágüe, o segundo dispositivo
de conexão de fluido pode ser vantajosamente proporcionado entre a pelo
15 menos uma unidade de filtração e o tanque de enxágüe de água limpa ou,
alternativamente, entre a pelo menos uma unidade de filtração e o tanque de
enxágüe de arraste de entrada. De um ponto de vista prático, o líquido permeato puro será vantajosamente reabastecido para o tanque de enxágüe de
água limpa da cascata. Se o fluxo do líquido de enxágüe fluindo no segundo
20 dispositivo de conexão de fluido for igual ao fluxo do líquido de enxágüe entre os tanques de enxágüe da cascata, pode-se atingir um estado estacionário.
Caso seja utilizada uma cascata de enxágüe, o primeiro dispositivo de conexão de fluido entre o dispositivo de enxágüe e a unidade de fil25 tração pode ser proporcionado preferencialmente entre o tanque de enxágüe
de arraste de entrada e a unidade de filtração. Já que o tanque de enxágüe
de arraste de entrada irá conter o líquido de enxágüe possuindo o maior nível de contaminantes, comparado com o líquido de enxágüe contido nos
tanques de enxágüe de água limpa é intermediário, uma respectiva "pré30 concentração" já ocorreu neste tanque de enxágüe. Portanto, distribuir o. Rquido de enxágüe a partir do tanque de enxágüe de arraste de entrada para
a unidade de filtração será vantajoso comparado com sua distribuição a par-
13
tir de qualquer um dos outros tanques de enxágüe para a unidade de filtração. A distribuição do líquido de enxágüe para a unidade de filtração pode
ser realizada por utilizar um transbordamento contínuo de líquido de enxágüe para o primeiro dispositivo de conexão de fluido.
5
Adicionalmente, é proporcionado um tanque auxiliar, o dito tanque auxiliar sendo conectado via dispositivos de conexão de fluido à pelo
menos uma unidade de filtração, ao pelo menos um dispositivo de enxágüe
e ao banho de tratamento. De preferência, o líquido concentrado será distribuído para o tanque auxiliar, e a partir daí novamente para a unidade de fil-
10 tração. Assim, nesta modalidade da invenção, o líquido concentrado será
circulado de modo descontinuo ou contínuo entre a unidade de filtração e o
tanque auxiliar. Como conseqüência, o nível de contaminantes no concentrado irá aumentar regularmente. O líquido de enxágüe pode ser distribuído
de forma contínua ou descontínua a partir da estação de enxágüe para o
15 tanque auxiliar e, por conseqüência, irá diluir o líquido concentrado contido
no mesmo. Visto que o volume do líquido concentrado e / ou o nível de contaminantes no líquido concentrado irá conseqüentemente aumentar, parte do
líquido concentrado será separada deste circuito e distribuída para o banho
de tratamento. Tal separação pode ser realizada preferencialmente de forma
20 descontínua, por exemplo, uma vez que a concentração de um componente
principal no líquido concentrado, por exemplo, íons de níquel, exceda um
valor limite mínimo (predeterminado).
Portanto, o terceiro dispositivo de conexão de fluido conectando
a unidade de filtração e o banho de tratamento também pode compreender o
25
tanque auxiliar.
Em adição, um tanque de recuperação para o componente principal do banho de tratamento pode ser proporcionado, o dito tanque de recuperação sendo conectado via dispositivos de conexão de fluido ao tanque
auxiliar. Esse tanque pode ser utilizado para recuperar componentes princi-
30 pais contidos no líquido concentrado que está contido no tanque auxiliar. Se
os componentes principais forem, por exemplo, íons metálicos (se o banho
de tratamento for um banho de eletrogalvanização), os íons metálicos po-
14
dem ser recuperados pela eletrodeposição do respectivo metal. Para tal finalidade, o tanque de recuperação é equipado com um dispositivo de deposição eletroquímica. A recuperação dos componentes principais pode ser necessária, ou pelo menos vantajosa, se, por exemplo, o refluxo do líquido
5 concentrado para o banho de tratamento não for possível devido ao nível de
líquido no respectivo tanque estar muito alto.
Adicionalmente, pode ser proporcionado um dispositivo para dosar um ácido para o líquido de enxágüe, por exemplo, ácido sulfúrico, a fim
de impedir a precipitação prejudicial do contaminante contido no líquido de
10 enxágüe. O dispositivo de dosagem pode compreender, por exemplo, uma
bomba de dosagem para o ácido. Se o banho de tratamento for um banho
de eletrogalvanização de níquel tipo Watts, tal contaminante pode ser íons
de ferro, de forma mais específica íons Fe(III), os quais podem formar precipitados de óxido / hidróxido de ferro volumoso com facilidade mesmo em um
15 pH (potencial de hidrogênio) de ácido moderado. Tal precipitado poderia
destruir os dispositivos de filtração ou pelo menos impedir filtração adicional.
Em uma modalidade especialmente preferida, tal dosagem pode ser realizada no tanque de enxágüe de arraste de entrada, porque neste tanque de
enxágüe o nível de contaminantes será o maior em comparação com os ou20 tros tanques de enxágüe de uma cascata de enxágüe.
De modo a operar tal dispositivo de dosagem automaticamente,
o dispositivo de dosagem podem adicionalmente compreender um dispositivo de controle de pH e um sistema de controle para a bomba de dosagem.
Se o pH exceder um valor crítico, o dispositivo de controle de pH e o sistema
25 de controle detectam tal nível excedente e acionam a bomba de dosagem
para diminuir o pH no líquido de enxágüe.
Se for proporcionado tanto um tanque auxiliar como um tanque
de recuperação no aparelho da invenção, o líquido permeato será preferencialmente transferido para o tanque de enxágüe de água limpa. Tal transfe30 rência do líquido permeato é vantajosa porque o líquido permeato será praticamente líquido de enxágüe puro e, dessa forma, será proeminentemente
dedicado para reabastecer a cascata de enxágüe no tanque de enxágüe de
15
água limpa.
Por outro lado, se não for proporcionado nenhum tanque auxiliar
e tanque de recuperação no aparelho da invenção, o líquido permeato será
preferencialmente transferido para o tanque de enxágüe de arraste de entra5 da da cascata de enxágüe. Isso será vantajoso porque descarregar o permeato no líquido de enxágüe de arraste de entrada irá diminuir a concentração de metal e de outros contaminantes neste líquido de enxágüe. Se, por
exemplo, a concentração de níquel e dos aditivos de um banho de níquel for
muito alta, a superfície das peças poderia ser apassivada. Isso causaria de10 feitos na deposição adicional de cromo sobre a superfície das peças.
Se as membranas dos dispositivos de filtração, de forma mais
específica o pré-filtro, forem interrompidas devido à contaminação, a taxa de
fluxo do líquido concentrado distribuído pela unidade de filtração irá diminuir.
Portanto, a taxa de fluxo do líquido permeato irá diminuir na mesma propor15 ção. Portanto, de tempo em tempo, um assim chamado "flash" pode ser aplicado aos dispositivos de filtração, tal flash compreendendo abrir completamente os terceiros dispositivos de conexão de fluido para permitir que o líquido concentrado flua livremente. Por conseqüência, os dispositivos de filtração serão limpos. Tal flash pode ser iniciado por um dispositivo de flash /
20 relé / válvula operado por tempo.
Em adição, um tanque de regeneração pode ser proporcionado,
o dito tanque de regeneração sendo conectado via pelo menos um quarto
dispositivo de conexão de fluido à pelo menos uma unidade de filtragem.
Após um período de tempo predeterminado em que o aparelho foi operado,
25 as membranas nos dispositivos de filtração podem ser regeneradas usando
um regenerante que está contido no dito tanque de regeneração. Se alguma
contaminação Fe(III) está para ser removida das membranas, tal regenerante pode ser uma solução regenerante, por exemplo, ácido cítrico. O regenerante pode ser bombeado a partir do tanque de regeneração através da uni30 Jade de filtração e circulado novamente para o tanque de regeneração. Após a regeneração da unidade de filtração, a mesma é enxaguada com um
líquido de enxágüe. O dito líquido será descartado para a estação de trata-
16
mento de resíduos.
Em uma modalidade adicional da invenção, um dispositivo evaporador atmosférico é proporcionado, o dito dispositivo evaporador atmosférico sendo conectado ao banho de tratamento via um dispositivo de conexão
5 de fluido. Esse dispositivo evaporador é utilizado para evaporar o líquido de
tratamento do banho de tratamento. Tal evaporação será necessária caso o
nível de banho do banho de tratamento exceda um valor predeterminado
fazendo com que o líquido corra o risco de transbordar o -tanque de tratamento. A evaporação será necessária para garantir que todos os componen10 tes principais contidos no líquido concentrado sejam retornados para o tanque de tratamento. Especialmente no caso em que o fluxo de volume do líquido concentrado é maior do que o arraste de saída ou evaporação normal
do eletrólito, será necessária evaporação adicional no dispositivo evaporador
atmosférico.
15
A invenção será descrita com maior clareza com referência às
figuras e exemplos seguintes. As modalidades apresentadas nas figuras e
nos exemplos não são pretendidas de limitarem o escopo da invenção.
A Figura 1 apresenta uma representação esquemática do aparelho da invenção de acordo com uma primeira modalidade da invenção;
20
A Figura 2 apresenta uma representação esquemática do aparelho da invenção de acordo com uma segunda modalidade da invenção;
A Figura 3 apresenta uma representação esquemática do aparelho da invenção de acordo com uma terceira modalidade da invenção.
Números de referência semelhantes utilizados por todo este pe-
25 dido indicam os mesmos itens. Todas as modalidades apresentadas a título
de exemplo se relacionam com o tratamento de peças de galvanização com
um método de eletrogalvanização de níquel, de forma mais específica com
um método de eletrogalvanização de níquel tipo Watts, e com o enxágüe das
mesmas.
30
A Figura 1 ilustra uma primeira modalidade da invenção compreendendo um tanque de eletrogalvanização de níquel 100. O tanque de
eletrogalvanização de níquel 100 está equipado com dispositivos adequa-
17
dos, exemplificados com a sonda do sensor 101. Em adição, este tanque
100 compreende ânodos e outras montagens de equipamento, tais como
unidades de filtro (não apresentadas). O tanque de eletrogalvanização de
níquel 100 acomoda um banho de eletrogalvanização de níquel. As peças
5 para galvanização (não apresentadas) são imersas no tanque de eletrogalvanização 100 uma após a outra.
Após a eletrogalvanização de uma peça para galvanização ter
sido concluída, esta peça é removida do tanque de eletrogalvanização 100 e
transportada para o dispositivo de enxágüe 200. O dispositivo de enxágüe
10 200 compreende uma cascata de três tanques de enxágüe, ou seja, um tanque de enxágüe de arraste de entrada 210, um tanque de enxágüe intermediário 220 e um tanque de enxágüe de água limpa 230. A peça para galvanização é imersa primeiro na água de enxágüe no tanque de enxágüe de arraste de entrada 210, após ter enxaguado o líquido de eletrogalvanização da
15 superfície da peça, e em seguida no tanque de enxágüe intermediário 220 e,
após ter enxaguado a água de enxágüe contaminada do tanque de enxágüe
de arraste de entrada 210 da superfície da mesma no tanque de enxágüe
intermediário 220, no tanque de enxágüe de água limpa 230. Neste último
tanque de enxágüe 230, uma quantidade menor de água de enxágüe con20 taminada a partir do tanque de enxágüe intermediário 220 é enxaguada, para finalmente produzir uma superfície bem purificada da peça de galvanização quase completamente livre de quaisquer contaminantes originados do
banho de eletrogalvanização de níquel.
Uma linha de água limpa 240 é proporcionada para reabastecer
25 água limpa de forma contínua ou descontínua para o tanque de enxágüe de
água limpa 230. A válvula 241 serve para se conectar com, ou desconectar o
suprimento de água limpa a partir de uma fonte de água limpa. Em adição,
um segundo dispositivo de conexão de fluido 700 é proporcionado para distribuir água saturada a partir da unidade de filtração 300 para o dispositivo
30 de enxágüe 200. O dispositivo 700 é um tubo 710 que conecta o dispositivo
de enxágüe 200 e a unidade de filtração 300. O fluxo de volume no tubo 710
pode ser indicado usando o indicador de fluxo 712.
18
À medida que a água limpa e / ou a água saturada é reabastecida de forma descontínua ou contínua para o tanque de enxágüe de água
limpa 230, à medida que a água de enxágüe contida no tanque de enxágüe
de água limpa 230 transborda para o tanque de enxágüe intermediário 220 e
à medida que a água de enxágüe contida no tanque de enxágüe intermediário 220 transborda para o tanque de enxágüe de arraste de entrada 210, o
volume excedente é removido do tanque de enxágüe de arraste de entrada
210 pelo transbordamento. Para esta finalidade serve um compartimento de
transbordamento 250. O transbordamento deixando o tanque de enxágüe de
10 arraste de entrada 210 através do compartimento de transbordamento 250
será transferido através do primeiro dispositivo de conexão de fluido 800 para a unidade de filtração 300. O primeiro dispositivo de conexão de fluido
800 compreende um tubo 810, um tanque auxiliar 400 e um tubo 820. O
transbordamento deixando o tanque de enxágüe de arraste de entrada 210
15 também pode ser distribuído para uma instalação de tratamento de água
residual (não apresentada) através do tubo 1010, este tubo 1010 sendo conectado ao, ou desconectado do primeiro dispositivo de conexão de fluido
800 por uma válvula 1011.
A água de enxágüe flui a partir do tanque de enxágüe de água
20 limpa 230 para o tanque de enxágüe intermediário 220 e a partir do tanque
de enxágüe intermediário 220 para o tanque de enxágüe de arraste de entrada 210. Visto que os contaminantes são trazidos regularmente para o banho de enxágüe de arraste de entrada devido à imersão das peças de galvanização possuindo solução de eletrogalvanização de níquel na superfície
25 das mesmas neste banho, o banho de enxágüe de arraste de entrada conterá contaminantes, ou seja, íons de níquel, íons de sulfato, íons de cloreto,
ácido bórico e aditivos orgânicos, bem como contaminantes adicionais, tal
como Fe(III), em um nível relativamente alto, já que estes contaminantes se
acumulam aos poucos devido ao arraste de entrada do líquido de eletrogal30 vanização nesse banho. Por outro lado, visto que a água limpa e / ou a água
saturada praticamente pura é reabastecida para o banho de enxágüe de água limpa através do segundo dispositivo de conexão de fluido 700, este
19
banho contém os contaminantes acima em um nível muito inferior ao do banho de enxágüe de arraste de entrada. Por conseqüência, o banho de enxágüe intermediário contém os contaminantes acima em um nível intermediário.
5
Adicionalmente, um dispositivo de dosagem 260 é proporcionado
no tanque de enxágüe de arraste de entrada 210. Este dispositivo de dosagem 260 compreende uma bomba de dosagem 261 e um dispositivo de medição de pH 262. A bomba de dosagem 261 fornece ácido sulfúrico para o
banho de enxágüe de arraste de entrada para proporcionar este banho com
10 um pH apropriadamente baixo de modo a impedir a precipitação de espécies
básicas de ferro, tal como hidróxido de ferro (III), que obstruiriam o pré-filtro
310 na unidade de filtração 300. Para acionar a bomba de dosagem 261, o
medidor de pH 262 percebe o pH do banho de enxágüe de arraste de entrada e aciona a bomba de dosagem 261 uma vez que o pH seja maior do que
15
um valor limiar, por exemplo, 2,8.
O banho de enxágüe contaminado a partir do tanque de enxágüe
de arraste de entrada 210 transborda através do compartimento de transbordamento 250 e o primeiro dispositivo de conexão de fluido 800, ou seja, o
tubo 810, o tanque auxiliar 400 e o tubo 820, para a unidade de filtração 300.
20 A unidade de filtração 300 compreende uma bomba auxiliar 310, um préfiltro 320 possuindo um filtro com tamanho de poro de 5 gm, uma bomba de
alta pressão 330 e dispositivos de filtração 340. Os dispositivos de filtração
340, por sua vez, compreendem dois tubos de filtração 341, 342 que são
tubos concêntricos com um tubo externo e um tubo interno, o tubo interno
25 sendo uma membrana de filtração, respectivamente (não apresentado). A
água de enxágüe contaminada transbordando a partir do tanque de enxágüe
de arraste de entrada 210 é primeiro pré-pressurizada pela bomba auxiliar
310 até uma pré-pressão de xy bar (xy psi), em seguida pré-filtrada com o
pré-filtro 320 para reter qualquer substância particulada, após isto trazida até
30 uma alta pressão de pelo menos 145,038 psi (10 bar) usando a bomba de
alta pressão 330, e finalmente distribuída para os tubos internos dos dispositivos de filtração 340. Devido a uma grande diferença de pressão entre o
20
espaço interno do tubo interno e o espaço externo entre o tubo interno e o
tubo externo dos dispositivos de filtração 340, a água passa através do tubo
interno para o espaço externo entre o tubo interno e o tubo externo. Assim,
os contaminantes não conseguem passar pelo tubo interno, permanecendo
5 na água sendo distribuída para os dispositivos de filtração 340. Por conseqüência, a concentração dos mesmos irá aumentar neste fluxo de água,
desse modo formando um líquido concentrado, enquanto a água passando
através do tubo interno para o espaço externo entre o tuba interno e o tubo
externo irá formar um líquido permeato. Dependendo da configuração de
10 válvula das válvulas 711 em um lado e 911, 912 no outro lado, que irá ajustar a diferença de pressão ao longo das membranas de filtração, as respectivas taxas de fluxo do líquido permeato e do líquido concentrado serão ajustadas: Se as válvulas 911, 912 forem fechadas em relação à válvula 711, a
diferença de pressão irá aumentar devido à contrapressão da água contida
15 nos tubos internos dos dispositivos de filtração. Então, a taxa de fluxo do
líquido concentrado será muito inferior à taxa de fluxo do líquido permeato.
Além do mais, as taxas de fluxo variam, dependendo do número de membranas utilizado e da contaminação das membranas.
Um indicador de fluxo 312 indica o fluxo de líquido através da
20 unidade de filtração 300. Os indicadores de pressão 313, 321 indicam a operação apropriada do pré-filtro 320: A obstrução do pré-filtro será indicada por
um aumento muito grande da diferença de pressão indicada pelos indicadores de pressão 313, 321. Além disso, a indicação de pressão com o indicador de pressão 331 indica a operação adequada da bomba de alta pressão
25 330. Um laço fechado é incluído na unidade de filtração 300, este laço fechado sendo formado pelo tubo 350 e pode ser fechado com as válvulas
351, 352, a válvula 351 sendo comutada com o comutador de pressão 353.
O líquido permeato será transferido através do segundo dispositivo de conexão de fluido 700, particularmente o tubo 710, para o tanque de
30 enxágüe de água limpa 230. O líquido concentrado será transferido via um
terceiro dispositivo de conexão de fluido 900 para o tanque de eletrogalvanização de níquel 100. Este dispositivo de conexão de fluido 900 compreende
21
os tubos 910, o tanque auxiliar 400 e o tubo 920. O tubo 920 conecta o tanque auxiliar 400 ao tanque de eletrogalvanização 100. As válvulas 921, 922
podem conectar ou desconectar o tanque auxiliar 400 do tanque de eletrogalvanização 100. A bomba adicional 930 auxilia na distribuição do líquido
5 concentrado para o tanque de eletrogalvanização 100.
Se a válvula 821 estiver aberta e a válvula 921 estiver fechada, o
líquido concentrado será circulado entre a unidade de filtração 300 e o tanque auxiliar 400. Tal circulação ocorrerá a partir dos dispositivos de filtração
340 através dos tubos 910, o tanque auxiliar 400 e o tubo 820 para a bomba
10 auxiliar 310, onde ele é pré-pressurizado, e depois distribuído para o préfiltro 320 e adicionalmente pressurizado com a bomba de alta pressão 330
para ser distribuído novamente para os dispositivos de filtração 340. Devido
à circulação do líquido concentrado, a concentração dos contaminantes no
mesmo irá aumentar. Uma sonda de leitura de pH 410 é utilizada para ob15 servar o pH do líquido contido neste tanque 400. Assim que as concentrações dos contaminantes tiverem alcançado um nível predeterminado, o líquido concentrado contido no tanque auxiliar 400 é bombeado, usando a
bomba 930, para o tanque de eletrogalvanização 100 para reabastecer o
banho de eletrogalvanização com os componentes principais contidos no
20
líquido concentrado.
De forma alternativa, o líquido concentrado contido no tanque
auxiliar 400 também pode ser transferido para um tanque de recuperação
500 através do tubo 920 e a junção 940. Este tanque 500 compreende um
dispositivo de deposição eletroquímica 550, ou seja, um cátodo 551 e um
25 ânodo 552. O cátodo 551 e o ânodo 552 são eletricamente conectados a
uma fonte de corrente (não apresentada). Assim, o níquel pode ser depositado no cátodo 551 e ser finalmente recuperado.
Se as taxas de fluxo do líquido concentrado através do terceiro
dispositivo de conexão de fluido 900 e do líquido permeato através do se30 gundo dispositivo de conexão de fluido 700 diminuírem muito, isso irá indicar
que as membranas dos dispositivos de filtração 340 estão sendo interrompidas devido à contaminação excessiva das mesmas. Como solução, um as-
22
sim chamado "flash" será aplicado aos dispositivos de filtração 340 de tempo
em tempo. Tal flash será iniciado por abrir completamente o terceiro dispositivo de conexão de fluido 900 por abrir completamente as válvulas 911, 912
(válvula flash-relé).
5
Após certo tempo de operação do aparelho, as membranas de
filtração dos dispositivos de filtração 340 terão de ser regeneradas com uma
solução de regeneração, a qual pode ser ácido cítrico. Para esse fim, a solução de regeneração é armazenada em um tanque de regeneração 600 e
bombeada através da unidade de filtração 300. Para esse fim, a solução de
10 regeneração é circulada entre o tanque de regeneração 600 e a unidade de
filtração 300 por transferir a mesma a partir do tanque de regeneração 600
através do tubo 610 para a unidade de filtração 300, e a partir daí através
dos tubos 620, 630 de volta para o tanque de regeneração. As válvulas 611,
612, 621, 632 são então abertas, enquanto as válvulas 631, 711, 821, 822,
15 911, 912 são fechadas. Após a regeneração dos dispositivos de filtração
340, os mesmos são enxaguados com água, esta água sendo descarregada
para uma instalação de tratamento de água residual (não apresentada). Para
este fim, a água de enxágüe é transferida através do tubo 1020 para a instalação de tratamento. A válvula 1021 é aberta, enquanto as válvulas 621,
20
631, 632, 711, 821, 822, 911, 912 são fechadas.
Referindo-se agora à Figura 2, um banho de níquel de eletrogalvanização 100 e uma cascata 200 de tanques de enxágüe 210, 220, 230 são
proporcionados para o tratamento de peças de galvanização. A unidade de
filtração 300 é equipada de forma semelhante a esta do aparelho da Figura
25 1. Um tanque de regeneração 600 é proporcionado para regenerar os dispositivos de filtração 340, conforme descrito com respeito à Figura 1.
Ao contrário do aparelho da Figura 1, a cascata 200 de tanques
de enxágüe 210, 220, 230 é projetada de modo que o primeiro dispositivo de
conexão de fluido 800 não colete a água de enxágüe a partir do tanque de
30 enxágüe de arraste de entrada 210 em um compartimento de transbordamento 250, mas sim em cerca de metade da altura deste tanque de enxágüe
210 para transferi-la através do tubo 810 para a unidade de filtração 300 di-
23
retamente, ou seja, sem passar por um tanque auxiliar. Tal tanque auxiliar
não é proporcionado nesta modalidade. O líquido permeato produzido pela
unidade de filtração 300 é transferido através do segundo dispositivo de conexão de fluido 700, ou seja, através do tubo 710 para o tanque de enxágüe
5 de arraste de entrada 210 em vez de para o tanque de enxágüe de água
limpa 230. Novamente, isso é contrário à configuração do respectivo aparelho apresentado na Figura 1, e oferece a vantagem de que a concentração
de contaminantes no tanque de enxágüe de arraste de entrada 210 será
mantida baixa. Além disso, a baixa contaminação do banho de enxágüe nes10 te tanque 210 será obtida por distribuir água limpa não somente para o tanque de enxágüe de águá limpa 230 mas também para o tanque de enxágüe
de arraste de entrada 210. Para selecionar a distribuição de água limpa entre o tanque de enxágüe de água limpa 230 e o tanque de enxágüe de arraste de entrada 210, são proporcionadas válvulas apropriadas 241, 241, res15 pectivamente.
Ao contrário do aparelho apresentado na Figura 1, o líquido concentrado produzido pela unidade de filtração 300 é distribuído diretamente
para o tanque de eletrogalvanização 100 através do terceiro dispositivo de
conexão de fluido 900, ou seja, os tubos 920, 930.
20
O líquido de enxágüe coletado nos compartimentos de transbordamento 250, 270 no tanque de enxágüe de arraste de entrada 210 e no
tanque de enxágüe intermediário 220, respectivamente, é transferido diretamente para uma instalação de tratamento de água residual (não apresentada) através do tubo 1010.
25
Referindo-se agora à Figura 3, um banho de níquel de eletrogalvanização 100 e uma cascata 200 dos tanques de enxágüe 210, 220, 230
são proporcionados para o tratamento de peças de galvanização. A unidade
de filtração 300 é equipada de forma semelhante a esta do aparelho da Figura 1. Um tanque de regeneração 600 é proporcionado para regenerar os dis-
30 positivos de filtração 340, como descrito com respeito à Figura 1. Assim como o aparelho da Figura 2, a cascata 200 dos tanques de enxágüe 210, 220,
230 é projetada de modo que o primeiro dispositivo de conexão de fluido 800
24
colete a água de enxágüe a partir do tanque de enxágüe de arraste de entrada 210 em cerca de metade da altura deste tanque de enxágüe 210 para
transferi-la através do tubo 810 diretamente para a unidade de filtração, ou
seja, sem passar por um tanque auxiliar. Tal tanque auxiliar também não é
5 proporcionado nesta modalidade. O líquido permeato produzido pela unidade de filtração 300 é transferido através do segundo dispositivo de conexão
de fluido 700, ou seja, através do tubo 710, para o tanque de enxágüe de
arraste de entrada 210. A água limpa é distribuída não somente para o tanque de enxágüe de água limpa 230, mas também para o tanque de enxágüe
10 de arraste de entrada 210. Para selecionar a distribuição de água limpa entre o tanque de enxágüe de água limpa 230 e o tanque de enxágüe de arraste de entrada 210, são proporcionadas válvulas apropriadas 241, 242, respectivamente.
O líquido concentrado produzido pela unidade de filtração 300 é
15 distribuído diretamente para o tanque de eletrogalvanização 100 através do
terceiro dispositivo de conexão de fluido 900, ou seja, os tubos 920, 930. O
líquido de enxágüe coletado nos compartimentos de transbordamento 250,
270 no tanque de enxágüe de arraste de entrada 210 e no tanque de enxágüe intermediário 220, respectivamente, é transferido diretamente para uma
20 instalação de tratamento de água residual (não apresentada) através do tubo
1010.
Em adição ao aparelho apresentado na Figura 2, um dispositivo
evaporador atmosférico 1100 é proporcionado. Este dispositivo 1100 é conectado ao tanque de eletrogalvanização 100 via um primeiro tubo 1120 e
25 um segundo tubo 1130, o líquido de eletrogalvanização sendo distribuído a
partir do tanque de eletrogalvanização 100 para o dispositivo evaporador
atmosférico 1100 por meio de uma bomba 1110. O dispositivo evaporador
atmosférico 1100 serve para remover água do líquido de eletrogalvanização.
Em alguns casos, o nível do tanque de eletrogalvanização 100 não diminui
30 apesar do líquido de eletrogalvanização ser removido deste tanque 100. Isso
pode ser devido a uma grande corrente de retorno de líquido concentrado
para o banho de eletrogalvanização, deste modo deixando o nível de líquido
25
de eletrogalvanização no tanque 100 aumentar. Por evaporar a água do banho, o nível pode ser diminuído.
Usando o aparelho da Figura 1, as seguintes experiências foram
realizadas: Um banho de eletrogalvanização de níquel tipo Watts possuindo
5 uma concentração de níquel de 46 a 60 g/I foi utilizado para eletrogalvanizar
peças de galvanização (sulfato de níquel: 300 g/I, cloreto de níquel: 60 g/1),
neste caso aparelhos sanitários que estavam aptos a retirar bastante líquido
do banho de eletrogalvanização para o dispositivo de enxágüe. O líquido de
enxágüe no tanque de enxágüe de arraste de entrada 210 foi transferido pa10 ra a unidade de filtração 300 a uma taxa de fluxo média de 300 1/h, o pH do
líquido de enxágüe sendo de 3,0 a 4,5, um pH mínimo sendo 2,5. A temperatura máxima do líquido de enxágüe no tanque de enxágüe 210 foi 40 °C. A
concentração média de níquel no líquido de enxágüe foi de 6 g/I e a concentração máxima foi 7,5 g/I. O líquido permeato foi estabelecido para um fluxo
15 de volume de 270 1/h e o fluxo de volume do líquido concentrado foi ajustado
para 30 11h. Em seguida, a concentração média de níquel no líquido permeato foi descoberta como sendo de 0,1 g/I e a respectiva concentração média
no líquido concentrado foi descoberta como sendo de 12 g/I.
Experiências adicionais foram realizadas sob condições similares
20 em diferentes pontos de tempo, as diferenças sendo devido ao arraste de
saída do líquido de eletrogalvanização para o tanque de enxágüe de arraste
de entrada e à contaminação dos dispositivos de filtração 340. Os resultados
das experiências são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1: Concentrações média de níquel no enxágüe, líquidos permeatos e
25 concentrados com um fluxo geral de líquido para a unidade de filtração de
180 1/h e um fluxo de volume do líquido concentrado de 30 1/h e do líquido
permeato de 150 h/I:
N° do
Teste
Concentração de
Níquel no Líquido de
Enxágüe [g/I] *)
Concentração de
Níquel no Líquido
Concentrado [g/I] *)
Concentração de
Níquel no Líquido
Permeato [11h] *)
1
6,00
24,05
0,26
2
8,8
25,23
0,09
3
8,77
21,71
0,18
26
N° do
Teste
Concentração de
Níquel no Líquido de
Enxágüe [g/I] *)
Concentração de
Níquel no Líquido
Concentrado [g/I] *)
Concentração de
Níquel no Líquido
Permeato [Wh] *)
4
7,62
20,53
0,22
5
5,86
14,67
0,13
6
6,45
18,78
0,18
7
4,69
21,71
0,32
)* dado g/I Ni2+
LISTAGEM DE REFERÊNCIA
100
tanque de eletrogalvanização
101
sonda de leitura
5 200
dispositivo de enxágüe
210
tanque de enxágüe de arraste de entrada
220
tanque de enxágüe intermediário
230
tanque de enxágüe de água limpa
240
tubo de suprimento de água limpa
10 241
250
válvula no tubo de suprimento de água limpa 240
compartimento de transbordamento no tanque de enxágüe de
arraste de entrada 210
15
260
dispositivo de dosagem
261
bomba de dosagem
262
dispositivo de leitura de pH
270
compartimento de transbordamento no tanque de enxágüe intermediário 220
300
unidade de filtração
310
bomba auxiliar
20 311
válvulas na bomba auxiliar 310
312
indicador de fluxo de entrada
313
indicador de pressão
320
pré-filtro
321
indicador de pressão
25 330
331
bomba de alta pressão
indicador de pressão
27
340
dispositivos de filtração
341
tubo de filtração
342
tubo de filtração
350
tubo em laço fechado na unidade de filtração 300
5 351
válvula no laço fechado 350
352
válvula no laço fechado 350
353
comutador de pressão
400
tanque auxiliar
410
sonda de leitura
10 500
tanque de recuperação
550
dispositivo de deposição eletroquímica
551
cátodo
552
ânodo
600
tanque de regeneração
15 610
tubo de retorno a partir do tanque de regeneração 600 para a
unidade de filtração 300
611
válvula no tubo de retorno 610
612
válvula no tubo de retorno 610
620
tubo de retorno a partir da unidade de filtração 300 ((concentra-
20
do) para o tanque de regeneração
621
válvula no tubo de retorno 620
630
tubo de retorno a partir da unidade de filtração 300 (permeado)
para o tanque de regeneração
631
25 632
válvula no tubo de retorno 630
válvula
700
segundo dispositivo de conexão de fluido
710
tubo do segundo dispositivo de conexão de fluido 700
711
válvula no tubo 710
800
primeiro dispositivo de conexão de fluido
30 810
tubo do primeiro dispositivo de conexão de fluido 800
820
tubo do primeiro dispositivo de conexão de fluido 800
821
válvula no tubo 820
28
900
terceiro dispositivo de conexão de fluido
910
tubo do terceiro dispositivo de conexão de fluido 900
911
válvula no tubo 910
912
válvula no tubo 910
5 920
tubo do terceiro dispositivo de conexão de fluido 900
921
válvula no tubo 920
922
válvula no tubo 920
930
bomba no tubo 920
940
junção
10 941
válvula na junção 940
1010
tubo para instalação de tratamento de resíduos
1011
válvula no tubo 1010
1020
tubo para instalação de tratamento de resíduos
1021
válvula nó tubo 1020
15 1030
tubo para instalação de tratamento de resíduos
1031
válvula no tubo 1030
1100
dispositivo evaporador atmosférico
1110
bomba no tubo 1120
1120
tubo a partir do tanque de tratamento 100 para o dispositivo eva-
20
porador atmosférico 1100
1130
tubo a partir do dispositivo evaporador atmosférico 1100 para o
tanque de tratamento 100
••••
•
•
•
•
•••
•
•••
•
•
•
•
• ,•
•
•
•
•
••
••
••
• •
•
••.
O
• •• •
• •■
• •
••
••• •
e •
•
•••
••
•
••
•
•
••
•••• ••
• •
•
•
•
•••
•
•
•
•
•
•
••
•
REIVINDICAÇÕES
1. Aparelho para enxaguar líquido a partir de peças a usinar que
foram tratadas em um banho de tratamento, o aparelho compreendendo:
a) pelo menos um dispositivo de enxágüe (200);
b) pelo menos uma unidade de filtração (300);
5
c) pelo menos um primeiro dispositivo de conexão de fluido (800)
entre pelo menos um dispositivo de enxágüe (200) e pelo menos uma unidade de filtração (300) para transferir um líquido de enxágüe a partir de pelo
menos um dispositivo de enxágüe (200) para a pelo menos uma unidade de
10
filtração (300); e
d) pelo menos um segundo dispositivo de conexão de fluido
(700) entre pelo menos uma unidade de filtração (300) e pelo menos um dispositivo de enxágüe (200) para transferir um líquido permeato a partir de pelo menos uma unidade de filtração (300) para o pelo menos um dispositivo
15 de enxágüe (200);
caracterizado pelo fato de que o dispositivo adicionalmente compreende:
e) pelo menos um terceiro dispositivo de conexão de fluido (900)
entre pelo menos uma unidade de filtração (300) e o banho de tratamento
20 para transferir um líquido concentrado a partir de pelo menos uma unidade
de filtração (300) para o banho de tratamento.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo
fato de que pelo menos uma unidade de filtração (300) é selecionada a partir
do grupo compreendendo uma unidade de nanofiltração e uma unidade de
25 osmose inversa.
3. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações
precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma unidade de
filtração (300) compreende uma bomba de alta pressão (330) e pelo menos
um dispositivo de filtração (340) a jusante da bomba de alta pressão (330).
30 4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo
fato de que pelo menos uma unidade de filtração (300) adicionalmente compreende uma bomba auxiliar (310) e um pré-filtro (320) a jusante da bomba
2
auxiliar (310).
5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações
precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo de
enxágüe (200) compreende uma cascata de um tanque de enxágüe de água
5 limpa (230), um tanque de enxágüe intermediário (220) e um tanque de enxágüe de arraste de entrada (210).
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo
fato de que o segundo dispositivo de conexão de fluido (700) é proporcionado entre pelo menos uma unidade de filtração (300) e um dentre o tanque de
10 enxágüe de água limpa (230) e o tanque de enxágüe de arraste de entrada
(210).
7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações
precedentes, caracterizado pelo fato de que um tanque de regeneração
(600) é proporcionado, o dito tanque de regeneração (600) sendo conectado
15 via pelo menos um quarto dispositivo de conexão de fluido (610, 630) à pelo
menos uma unidade de filtração (300).
8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações
precedentes, caracterizado pelo fato de que o banho de tratamento é um
banho de eletrogalvanização.
20
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo
fato de que o banho de eletrogalvanização é um banho de eletrogalvanização de níquel.
10. Aparelho, de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações 8 e 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo de en-
25 xágüe (200) compreende uma cascata de um tanque de enxágüe de água
limpa (230), um tanque de enxágüe intermediário (220) e um tanque de enxágüe de arraste de entrada (210), e este dispositivo para dosar (260) um
ácido para o tanque de enxágüe de arraste de entrada (210) é proporcionado.
30
11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações
precedentes, caracterizado pelo fato de que um tanque auxiliar (400) é proporcionado, o dito tanque auxiliar (400) sendo conectado, através dos dispo-
3
sitivos de conexão de fluido (810, 820, 910, 920), ao pelo menos um dispositivo de filtração (300), ao pelo menos um dispositivo de enxágüe (200) e ao
banho de tratamento.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado
5 pelo fato de que um tanque de recuperação (500) para metal é proporcionado, o dito tanque de recuperação (500) sendo conectado ao tanque auxiliar
(400) através dos dispositivos de conexão de fluido (920, 940).
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado
pelo fato de que o tanque de recuperação (500) é equipado com um disposi10
tivo de deposição eletroquímica (550).
14. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações
precedentes, caracterizado pelo fato de que um dispositivo evaporador atmosférico (1100) é proporcionado, o dito dispositivo evaporador atmosférico
(1100) sendo conectado ao banho de tratamento via um dispositivo de cone-
15
xão de fluido (1120, 1130).
15. Método para enxaguar líquido a partir de peças a usinar que
foram tratadas em um banho de tratamento, o método compreendendo:
a) enxaguar uma peça a usinar com um líquido de enxágüe, o
dito líquido estando contido em pelo menos uma estação de enxágüe;
20
b) transferir o líquido de enxágüe para pelo menos uma unidade
de filtração (300);
c) conduzir o líquido de enxágüe através de pelo menos uma
unidade de filtração (300), de modo que um líquido permeato e um líquido
concentrado sejam gerados; e
25
d) transferir o líquido permeato a partir de pelo menos uma unidade de filtração (300) para a pelo menos uma estação de enxágüe;
caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende:
a) transferir o líquido concentrado a partir de pelo menos uma
30 unidade de filtração (300) para o banho de tratamento.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado
pelo fato de que pelo menos uma unidade de filtração (300) é selecionada a
4
partir do grupo compreendendo uma unidade de nanofiltração e uma unidade de osmose inversa.
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15
e 16, caracterizado pelo fato de que o líquido de enxágüe é transferido atra5 vés de uma cascata de um tanque de enxágüe de água limpa (230), um tanque de enxágüe intermediário (220) e um tanque de enxágüe de arraste de
entrada (210) em uma direção oposta a uma direção na qual a peça a usinar
é conduzida sucessivamente para os tanques de enxágüe (200).
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado
10 pelo fato de que o líquido permeato é distribuído para um dentre o tanque de
enxágüe de água limpa (230) e o tanque de enxágüe de arraste de entrada
(210).
19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15
a 18, caracterizado pelo fato de que o banho de tratamento é um banho de
15
eletrogalvanização.
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado
pelo fato de que o banho de eletrogalvanização é um banho de eletrogalvanização de níquel.
21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15
20 a 20, caracterizado pelo fato de que o líquido concentrado é circulado entre
a unidade de filtração (300) e um tanque auxiliar (400).
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado
pelo fato de que o líquido concentrado contido no tanque auxiliar (400) é distribuído para o banho de tratamento, se a concentração de uma espécie
25 química predeterminada contida no líquido concentrado exceder um valor
limiar mínimo.
23. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado
pelo fato de que o líquido concentrado é distribuído para um tanque de recuperação (500) e, no tanque de recuperação (500), um componente principal
30 contido no líquido concentrado é separado do líquido concentrado.
24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15
a 23, caracterizado pelo fato de que o líquido de enxágüe é conduzido atra-
5
vés de uma cascata de um tanque de enxágüe de água limpa (230), um tanque de enxágüe intermediário (220) e um tanque de enxágüe de arraste de
entrada (210) em uma direção oposta a uma direção na qual a peça a usinar
é conduzida sucessivamente para os tanques de enxágüe (200), e que um
5 ácido é dosado para o tanque de enxágüe de arraste de entrada (210) para
proporcionar um pH predeterminado do líquido de enxágüe.
25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15
a 24, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma unidade de filtração
(300) compreende dispositivos de filtração (340), e que os dispositivos de
10 filtração (340) são regenerados por enxaguar os dispositivos com um regenerante.
40A
-r-
Ít t
Tratamento
de resíduos
AOAA AOÃO
•
942.
Tratamento de resíduos
A030
Concentrado
ít-AO
Tratamento
de resíduos
6AA 6Ao 6A1
82A
400
Szit 9)
Tratamento de resíduos
Tratamento de resíduos
flOZO
Tratamento de resíduos
Tratamento de resíduos
AOÃO
•••
•
II
• ••
• • • • •• • • •• • •
• • • • • •• • • •• ••• •• • •'
•
•
•
•
•
• • •
R
•
• •
•
•
•
• •
• •
• •
• •
• •
e•
• • •• • ••
• •
••
•
•
•
•
II
•
•
•
•
•
V
O
•
•
•
•
•
•
•
....
RESUMO
Patente de Invenção: "APARELHO E MÉTODO PARA ENXAGUAR LÍQUI-
DO A PARTIR DE PEÇAS A USINAR".
A presente invenção refere-e a um aparelho e um método para
5 enxaguar líquido a partir de peças a usinar que foram tratadas em um banho
de tratamento, o aparelho compreendendo: pelo menos um dispositivo de
enxágüe (200); pelo menos uma unidade de filtração (300); pelo menos um
primeiro dispositivo de conexão de fluido (800) entre pelo menos um dispositivo de enxágüe (200) e pelo menos uma unidade de filtração (300) para
10 transferir um liquido de enxágüe a partir de pelo menos um dispositivo de
enxágüe (200) para pelo menos uma unidade de filtração (300); e pelo menos um segundo dispositivo de conexão de fluido (700) entre pelo menos
• uma unidade de filtração (300) e o pelo menos um dispositivo de enxágüe
(200) para transferir um líquido permeato a partir de pelo menos uma unida15 de de filtração (300) para o pelo menos um dispositivo de enxágüe (200);
onde,o dispositivo adicionalmente compreende: pelo menos um terceiro dispositivo de conexão de fluido (900) entre pelo menos uma unidade de filtração (300) e o banho de tratamento para transferir um líquido concentrado a
partir de pelo menos uma unidade de filtração (300) para o banho de trata20 mento.