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Nanofiltración y ósmosis inversa

Tecnología de membrana

Nanofiltración y ósmosis inversa son ambas técnicas que utilizan iones univalentes y bivalentes.

Nanofiltración

La nanofiltración es una técnica que ha prosperado a lo largo de los últimos años. Hoy, la nanofiltración es básicamente aplicada en pasos de purificación de agua potable, tales como ablandamiento del agua, decoloración y eliminación de micro contaminantes.

Durante los procesos industriales la nano filtración se aplica para la eliminación de sustancias orgánicas, tales como agents colorants.

La nanofiltración es un proceso relacionado con la presión durante el cual ocurre una separación basada en el tamaño molecular. Las membranas producen la separación. La tecnica es principamente aplicada para la eliminación de sustancias orgánicas, tales como micro contaminantes e iones multivalentes. Las membranas de nanofiltración retienen moderadamente las sales univalentes.


Otras aplicaciones de la nanofiltración son

. La eliminación de pesticidas de las aguas subterráneas

. La eliminación de metales pesados de las aguas residuales

. Reciclaje de aguas residuales en lavanderías

. Ablandamiento del agua

. Eliminación de nitratos


Ósmosis inversa (RO)

La ósmosis inversa está basada en la búsqueda fundamental del equilibrio. Si dos fluídos que contienen diferente concentración de sólidos disueltos son puestos en contacto, estos se mezclarán hasta que la concentración se uniformice. Cuando estos dos fluídos están separados por una membrana semi-permeable (que deja pasar el fluído y no los sólidos disueltos), un fluído que contenga una menor concentración se moverá a través de la membrana hacia el fluído que contenga una mayor concentración de sólidos disueltos. (Binnie e.a., 2002)

Después de un tiempo el nivel de agua sera mayor a uno de los lados de la membrana. La diferencia en altura se denomina presión osmótica.

Aplicando en la columna del fluído una presión superior a la presión osmótica, obtendremos el efecto inverso. Los fluídos son presionados de vuelta a traves de la membrana, mientras que los sólidos disueltos permanecen en la columna.

Usando esta técnica, se elimina la mayor parte del contenido en sales del agua.

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1. El agua fluye desde una columna con bajo contenido en sólidos disueltos a una columna con alto contenido en sólidos disueltos.
2. La presión osmótica es la presión necesaria para impedir que el agua fluya a través de la membrana, con el objeto de obtener un equilibrio.
3. Aplicando una presión superior a la presión osmótica, el agua fluirá en sentido inverso; el agua fluye desde la columna con elevado contenido en sólidos disueltos hacia la columna con bajo contenido en sólidos disueltos.

La ósmosis inversa es una técnica que es básicamente aplicada en la preparación de agua potable. El proceso de la preparación de agua potable a partir de agua de mar es comúnmente conocido. Aparte de esto, la ósmosis inversa se aplica para la producción de agua ultrapura y de agua de abastecimiento de calderas. También se aplica en la industria de la alimentación (concentración de zumos de frutas, azúcar y café), en la industria de galvanizados (concentración de aguas residuales) y en la industria láctea (concentración de leche para la producción de queso).

En resumen, las aplicaciones de la ósmosis inversa son:
. Ablandamiento del agua
. Producción de agua potable
. Producción de agua procesada
. Producción de agua ultrapura (industrias electrónicas)
. Concentración de solventes moleculares para industrias alimentarias y lácteas

El pre-tratamiento del agua de abastecimiento para las instalaciones de nanofiltración y de ósmosis inversa influye mucho en la eficacia de la instalación. La forma de pre-tratamiento requerida depende en la calidad del agua entrante. El propósito del pre-tratamiento es reducir el contenido en materia orgánica y la cantidad de bacteria, así como reducir el MFI.

El contenido en materia orgánica y las cantidades de bacteria deben ser tan bajas como sea posible para prevenir la llamada bioobstrucción de membranas. La aplicación de un pre-tratamiento tiene varios beneficios:
. Las membranas tienen un mayor límite de vida cuando se realizan pre-tratamientos
. Se extiende el tiempo de producción de la instalación
. Las tareas de mantenimiento se simplifican
. Los costes de empleo son menores

Además del pre-tratamiento se puede añadir una dosis química (ácido, anti-escamante), para prevenir la descamación y precipitación de sólidos insolubles, tales como carbonato de calcio y sulfato de bario en la superficie de la membrana.
Los ácidos aplicados son ácido clorhídrico (HCl) y ácido sulfúrico (H2SO4).

El ácido sulfúrico es el producto químico más usado para este fin. Sin embargo, el ácido hidroclórico se aplica cada vez más porque al ácido sulfúrico puede influir negativamente el la velocidad de obstrucción de la membrana. Cuando el agua entrante contiene grandes cantidades de iones sulfato, el ácido hidroclórico reemplaza al ácido sulfúrico. En este caso la dosis de ácido sulfúrico aumentará las posibilidades de formación de costras por iones sulfuro en las membranas. (Baker, 2000)

Esta es una visión de conjunto de las principales técnicas de pre-tratamiento y de las sustancias que son reducidas durante estos procesos.

Pre-tratamiento CaCO3 SO4 SiO2 MFI Fe Al Bacteria Materia orgánica
Dosis de ácido

X

O

Anti-costras

O

X

Ablandamiento e intercambio iónico

X

X

Limpieza preventiva

O

O

O

O

O

O

X

Ajuste de los parámetros de proceso

O

X

Filtración rápida

O

O

O

O

Floculación

O

X

O

O

Micro y ultra filtración

X

X

O

O

O

X

Filtros de vela

O

O

O

O

O

X = altamente efectivo
O = pre-tratamiento efectivo

A parte de los métodos arriba mencionados también hay otras formas de purificar el agua entrante, tales como desinfección y filtración con carbón activo.

Microfiltración y ultrafiltración

Membranas de ósmosis inversa

Productos químicos de ósmosis inversa

Tecnología de membrana

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