MEMBRANAS PARA TRATAMIENTO DE AGUA
Las membranas de OSMOSIS INVERSA (RO),
ULTRAFILTRACIÓN
(UF), NANOFILTRACIÓN
(NF) y Microfiltración (MF) ofrecen muchas ventajas contra tratamientos de agua
convencionales: Tecnología de primer nivel, "Tratamiento Limpio" ya que casi
hace desaparecer el uso de químicos en la operación, reduce importantes costos de
operación y disposición, sistemas automatizados, mediciones más controladas y
confiables, espacios reducidos, flujos y calidades constantes y muchos otros fácilmente
verificables. Ya sea en reemplazo de membranas o con un sistema nuevo su Empresa conocerá
las ventajas de las nuevas tecnologías en tratamientos de agua. Existen para todos tipos
de aplicaciones: Agua Residual, para Proceso, Pura, Ultrapura, Potable, Sanitaria,
Biológica, Municipal y para todos los flujos.
Aunque las técnicas convencionales mecánicas dominan las separaciones liquido sólido, la filtración por membranas esta ganando aceptación en un gran número de aplicaciones. La tecnología ha sido aplicada en campos desde biotecnología y electrónica hasta en procesos de comida y papel. Por ejemplo en el pulido del efluente de fotoacabado, contéo de microbios, intermediarios farmacéuticos, recuperación de ácidos carboxílicos, y clarificación de aldehídos metálicos.
Paradójicamente la filtración por membrana ha encontrado su uso más amplio en las aplicaciones más demandantes, procesos como desalinización, que requiere el poro de membrana más pequeño y la mayor diferencial de presión. En los últimos 20 años, se ha visto un incremento constante en el uso de membranas. Esto logra que la tecnología hacer más eficiente a la tecnología y al cubrir mayores demandas, los precios tienden a la baja.
Esta aceptación se debe a un número de factores. Primero a diferencia de los sistemas mecánicos de separación como la centrifugación, mallas o filtración tradicional. Las membranas pueden trabajar en continuo, ahorrar energía, son fácilmente escalables y combinables con otros procesos. Además las unidades trabajan en condiciones medias de proceso sin aditivos, mientras que sus propiedades pueden acercarse a las especificaciones de los usuarios finales.
Las membranas para tratamiento de agua, pueden trabajar en continuo, ahorrar energía, son fácilmente escalables y combinables con otros procesos. Además las unidades trabajan en condiciones medias de proceso sin aditivos, mientras que sus propiedades pueden acercarse a las especificaciones de los usuarios finales.
La filtración por membranas demostró un gran potencial en lo que se conoce como descarga cero y al ir minimizando el desperdicio en compañías de industrias muy diversas.
Sin embargo, estos elementos todavía no son perfectos, existen deficiencias inherentes por ejemplo, en la Microfiltración cuando se intenta filtrar partículas de 0.10 a 10 micras de diámetro y en la ULTRAFILTRACIÓN donde los rangos de diámetros van de 0.01 a 0.1 micras, en estos casos las partículas de mayor peso molecular tienden a bloquear la superficie de la membrana, causando contaminación de los materiales de soporte y disminuyendo la eficiencia. En estas circunstancias será necesario un prefiltro.
Cuando las partículas de menos de 0.01 micra de diámetro requieren ser retenidas, se puede aumentar la presión de la unidad de filtración para aumentar la retención, o el flux. Sin embargo cuando las partículas son mayores de 0.01 micras, el aumentar la presión causa que la calidad de salida disminuya.
Estas membranas están siendo incorporadas al tratamiento de agua cada vez más frecuentemente, ya que NO requieren de químicos para los diferentes tratamientos. Además cada vez son más resistentes y más adaptables a cada aplicación
Las membranas son capas de hojas muy delgadas microporosas sujetas a una estructura de soporte más gruesas y porosa, generalmente hecha de polipropileno, poliéster o hasta de politetrafluoretileno. A diferencia del papel o la tela, el material de las membranas que varia desde acetato de celulosa o cerámicos y otros polímeros como polisulfonatos, polivinildieno, funcionan como filtros asimétricos. En general, la resistencia al flujo y la caída de presión depende del lado de la membrana que de al flujo de proceso.
En la filtración por membrana, las capas, superiores son las que tienen contacto directo con el agua o fluido a tratar, y la estructura de soporte tiene poros que generalmente se hacen más grandes al irse alejando de la superficie.
Al aplicar diferencias de presión moderadas se provoca que la membrana actúe como una malla. El tamaño físico de las moléculas de soluto o partículas determina si se permean o se quedan en el lado de la superficie como concentrado.
Dependiendo de la composición de la membrana y el tamaño de poro de su capa delgada, los procesos pueden diseñarse para separar moléculas o partículas de tamaños cada vez más pequeños, a un punto donde en esencia todos los sólidos disueltos y suspendido sean rechazados.
Otro modo de entender cómo funciona una separación por membranas es relacionar los rangos de separación con el tipo de material retenido. Por ejemplo la filtración convencional captura partículas suspendidas solo mayores de 1-10 micras. La Microfiltración por membrana rechaza partículas 10 veces debajo de un micrómetro. La ULTRAFILTRACIÓN rechaza macromoléculas como las proteínas; la NANOFILTRACIÓN rechaza sales divalentes, azúcares y ácidos disociados; la ÓSMOSIS INVERSA rechaza sales monovalentes y ácidos no disociados.
En general se pueden decir que los procesos de membranas usan una barrera permeable para filtrar componentes seleccionados de mezclas. Los sistemas de procesamiento con membranas pueden disminuir los costos de energía, eliminar emisiones y mejorar la calidad del producto en alguna aplicación.
Al irse entendiendo mejor el uso de separación por membranas, habrá mayores aplicaciones que quieran mayores fluxes. Definimos el flux como el volumen de permeado por unidad de área y tiempo.
El flux varía de acuerdo al rango de separación de la membrana, y el modo en que varía es diferente en cada rango
La relación lineal entre el flux y la presión con la ósmosis inversa se hace más problemática en el rango de Microfiltración. A presiones mayores de 1 bar; el flux decrece. Para mantener los fluxes cuando se usa una membrana en el rango de Microfiltración es esencial prevenir incrustaciones de los rechazos en la superficie de la membrana o dentro del soporte de la membrana. Esta acumulación de material aumenta la resistencia al flujo de permeado.
Las membranas de filtración original se hacían de acetato de celulosa. Sin embargo el material no soporta niveles de pH que salgan de 2 a 9 y en temperaturas arriba de 35°C. Además las membranas de acetato de celulosa tienen una resistencia química limitada.
Para resolver estas limitantes se han desarrollado cerámicos y membranas poliméricas, incluyendo polisulfonatos fluoruro de polivildieno y poliacrilonitrilos. Comparadas con las de acetato de celulosa, las membranas de polisulfonatos están hechas para desempeño en un rango de pH entre 1 a14, a una temperatura máxima de 110°C, con buena resistencia química.
Los cerámicos se usan en sistemas tubulares, generalmente en aplicaciones donde se necesita resistencia a pH extremos y niveles de temperatura extremos.
Muchos de estos materiales han sido combinados en estructuras de composita como los metales cerámicos o en estructuras multipoliméricas, en donde una membrana delgada de un material, por ejemplo, polisulfonato es añadido a la superficie de un material de soporte diferente como el poliéster.
