Nanofiltración y Ósmosis Inversa
Tecnología de membrana
La nanofiltración y la Ósmosis Inversa (RO) son dos técnicas para poner en acción iones univalentes y bivalentes.
Nanofiltración
La nanofiltración es una técnica que ha prosperado durante los últimos años. Hoy, la nanofiltración es principalmente aplicada en pasos del proceso de purificación de agua potable, tales como ablandamiento de agua, decoloración y remoción de micro contaminantes.
Durante los procesos industriales se aplica nanofiltración para remover componentes específicos, como lo son los agentes colorantes. La nanofiltración es un proceso relacionado con la presión, durante el cual toma lugar la separación, basada en el tamaño molecular. Las membranas provocan la separación. La técnica es principalmente aplicada en la remoción de sustancias orgánicas, tales como iones multivalentes y micro contaminantes. Las membranas de nanofiltración tienen una retención moderada de sales univalentes.
Otras aplicaciones para nanofiltración son:
- La remoción de pesticidas del agua subterránea
- La remoción de metales pesados del agua residual
- Reciclaje de agua residual en lavanderías
- Ablandamiento de agua
- Remoción de nitratos
Ósmosis Inversa (RO)
La Ósmosis Inversa está basada sobre la búsqueda fundamental de balance. Dos fluidos que contienen diferentes concentraciones de sólidos disueltos que entran en contacto juntos se mezclarán hasta que la concentración sea uniforme. Cuando estos dos fluidos son separados por una membrana semi permeable (la cual permite que el fluido fluya a través, mientras que los sólidos disueltos se van quedando suspendidos), un fluido que contenga una menor concentración pasará a través de la membrana dentro de los fluidos que contienen una mayor concentración de sólidos disueltos. (Binnie e.a., 2002).
Al poco tiempo el nivel del agua será mayor en un lado de la membrana. La diferencia en la altura es llamada presión osmótica. Al perseguir la presión sobre la columna de fluido, la cual excede la presión osmótica, una obtendrá un efecto inverso. Los fluidos son presionados a través de la membrana, mientras que los sólidos disueltos se van quedando en la columna.
Usando esta técnica, una gran parte de sal contenida en el agua puede ser removida.
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- El agua fluye desde una columna con un contenido bajo de sólidos disueltos hacia una columna con un contenido alto de sólidos disueltos.
- La presión osmótica es la presión que se usa para detener el agua desde el efluente a través de a membrana, con el fin de crear balance.
- Al perseguir la presión que excede la presión osmótica, el flujo del agua será invertido; el agua fluye desde una columna con un alto contenido de sólidos disueltos hacia la columna con un bajo contenido de sólidos disueltos.
La Ósmosis Inversa es una técnica que es principalmente aplicada durante la preparación de agua potable. El proceso de preparación de agua potable a partir del agua salada de mar es comúnmente conocido. Además, la Ósmosis Inversa es aplicada para la producción de agua ultra pura y agua de alimentación de calderas. Esto también es aplicado en el sector de los alimentos (concentración de jugo de fruta, azúcar y café), en la industria de galvanizado (concentración de agua residual) y en la industria lechera (concentración de leche para producción de quesos).
Resumiendo, las aplicaciones de la Ósmosis Inversa son:
- Ablandamiento del agua
- Producción de agua potable
- Producción de agua de procesos
- Producción de agua ultra pura (industrias electrónicas)
- Concentración de solventes moleculares para alimentos e industria lechera
El pretratamiento de agua de alimentación para instalaciones de nanofiltración u Ósmosis Inversa influye fuertemente en el rendimiento de la instalación. La forma requerida de pretratamiento depende de la calidad del agua de alimentación. El propósito del pretratamiento es reducir el contenido de materia orgánica y la cantidad de bacterias, así como la disminución de MFI.
El contenido de materia orgánica y las cantidades de bacteria deberían ser lo más bajo posible para prevenir las llamadas Bioincrustaciones de membranas. La aplicación de un pretratamiento tiene varios beneficios:
- Las membranas tienen un periodo de vida útil más largo cuando se lleva a cabo un pretratamiento
- El tiempo de producción de la instalación es extendido
- Las tareas de administración se vuelven simples
- Los costos de empleo son más bajos
Después del pretratamiento se puede llevar a cabo una dosificación química (ácido, antiincrustante), para prevenir incrustaciones o precipitaciones de sólidos insolubles, tales como carbonato de calcio y sulfato de bario en la superficie de la membrana.
Los ácidos aplicados son ácido clorhídrico (HCI) y ácido sulfúrico (H2SO4).
El ácido sulfúrico es el químico más ampliamente utilizado para este propósito. Sin embargo, el ácido clorhídrico se ha venido aplicando más y más, debido a que el ácido sulfúrico puede influenciar negativamente la velocidad de ensuciamiento de una membrana. Cuando el agua de alimentación contiene altas cantidades de iones sulfatos, el ácido clorhídrico reemplaza al ácido sulfúrico. La dosis de ácido sulfúrico mejoraría las posibilidades de incrustación por iones sulfato en las membranas en este caso. (Baker, 2000)
Esta es una visión general de las principales técnicas de pretratamiento y las sustancias que son reducidas durante este proceso.
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Pre-tratamiento |
CaCO3 |
SO4 |
SiO2 |
MFI |
Fe |
Al |
Bacteria |
Materia Organica |
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Dosis de ácido |
X |
O |
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Antiincrustante |
O |
X |
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Ablandamiento e Intercambio iónico |
X |
X |
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Limíeza preventiva |
O |
O |
O |
O |
O |
O |
X |
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Ajuste de parámetros del proceso |
O |
X |
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Filtración rápida |
O |
O |
O |
O |
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Floculación |
O |
X |
O |
O |
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Micro y ultra filtración |
X |
X |
O |
O |
O |
X |
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Filtros de vela |
O |
O |
O |
O |
O |
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X = altamente efectivo |
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Además de los métodos mencionados anteriormente, también hay otras maneras de purificar el agua de alimentación, tales como desinfección y filtración por carbón activado.