OSMOSIS INVERSA (RO)

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OSMOSIS INVERSA (RO)

La osmosis inversa (RO, Reverse Osmosis) es una tecnica de desmineralizacion basada en membranas y usada para separar solidos disueltos, tales como iones, de una solucion.

Las membranas en general actuan como barreras permeables selectivas que permiten que algunas substancias (como el agua) permee a traves de ellas mientras retiene otras sustancias disueltas (como iones).

RO ofrece la filtracion mas fina actualmente disponible, rechazando la mayoria de los solidos disueltos y suspendidos, al tiempo que impiden el paso de las bacterias y los virus, obteniendose un agua pura y esterilizada.

Aguas con un elevado contenido de sales como, sodio, calcio, boro, hierro..., cloruros, sulfatos, nitratos y bicarbonatos..., pueden ser tratados con la osmosis inversa hasta alcanzar los limites considerados como ¡§agua aceptable¡¨ para su utilizacion.

Las membranas filtrantes son la clave y responsables de separar las sales del agua. Dichas membranas pueden considerarse como filtros moleculares. El tamano de los poros de estos filtros membranas es extremadamente reducido, por lo que se requiere una presion considerable para hacer pasar cantidades de agua a traves de ellas. La eleccion del modelo de membrana mas apropiado es segun el agua a tratar y su empleo posterior, determinando el tipo de instalacion mas idonea.

Las suciedades que quedan en las membranas son posteriormente arrastradas y lavadas por la misma corriente de agua. De esta forma el sistema realiza una autolimpieza constante. Esta corriente de agua de desperdicio necesaria, esta en relacion directa con el tipo de membrana que se utiliza y sus exigencias.

EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Para entender el proceso de la osmosis inversa, empecemos por recordar la osmosis natural, mecanismo de transferencia de nutrientes en las celulas de los seres vivos a traves de las membranas que la recubren.

En tal sentido, cuando se ponen en contacto dos soluciones de diferentes concentraciones de un determinado soluto (por ejemplo sales), se genera un flujo de solvente (por ejemplo agua) desde la solucion mas diluida a la mas concentrada, hasta igualar las concentraciones de ambas.

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Es decir, en otras palabras: si ponemos en contacto, a traves de una membrana, agua salada y agua destilada obtendremos un equilibrio entre ambas y quedaran moderadamente saladas. El agua que atraviesa la membrana es "empujada" por la presion osmotica de la solucion mas salada y el equilibrio del proceso se alcanza cuando la columna hidrostatica iguala dicha presion osmotica.

De aqui se deduce que si nuestro interes en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo mas diluida posible deberemos invertir el fenomeno. Para ello hay que vencer la presion osmotica natural mediante la aplicacion en sentido contrario de una presion mayor.

FIGURA 1.- OSMOSIS INVERSA

Cuando se logra invertir el fenomeno estamos en presencia de osmosis inversa o invertida como se ha dado en llamarla.

En resumen: si a una corriente de agua salada se le aplica una fuerte presion, lograremos obtener un equilibrio distinto del anteriormente descripto en el cual se generan simultaneamente dos corrientes:

„h Una que es la que atraviesa la membrana, queda libre de solidos disueltos (minerales, materia organica, etc.) y de microorganismos (virus, bacterias, etc.): producto o permeado.

„h La otra se va concentrando en esos mismos productos sin que lleguen a depositarse en la membrana, porque la taparian y se eliminarian en forma continua, constituyendo el concentrado.

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LA MEMBRANA DE LA OSMOSIS INVERSA

Es una membrana que tiene un area "microporosa" que rechaza las impurezas y que no impide el paso del agua. La membrana rechaza las bacterias, pirogenos, y 85%-95% de solidos inorganicos. Los iones "polivalentos" son rechazados mas facilmente que los iones "monovalentes". Los solidos organicos con un peso molecular superior a 300 son rechazados por la membrana, pero los gases pasan a traves. La osmosis inversa es una tecnologia de rechazo en porcentaje. La pureza del agua producida depende de la pureza del agua en el ansa. La pureza del agua producida por la osmosis inversa es mas grande que en el agua de alimentacion.

FIGURA 2.- RECHAZO DE LA OSMOSIS INVERSA AGUA RECHAZADA

Un gran porcentaje (50-90%) del agua de alimentacion no pasa por la membrana pero corre del otro lado, limpiando el agua continuamente y trayendo los solidos inorganicos y organicos para drenarlos. Esa agua se llama agua "rechazada". FACTORES DEL AGUA DE ALIMENTACION

Los factores del agua de alimentacion que afectan la membrana:

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„h Presion.- La presion del agua de alimentacion afecta la cantidad y la pureza del agua producida por la osmosis inversa. Baja presion del agua de alimentacion causa baja corriente y baja pureza1.

„h pH.- Determinar la variedad del pH en agua de alimentacion es muy importante. Es recomendado de usar una variedad mas amplia de membranas cuando el agua de alimentacion es basica, acida o inestable.

„h Indice de Saturacion de Langelier (Langelier Stauration Index - LSI).- El LSI indica el principio de la formacion de una incrustacion o sarro sobre el area de la membrana. El LSI se calcula con la temperatura, el total de solidos inorganicos, la dureza alcalina, y pH del agua de alimentacion. Si el indice LSI es positivo, se recomienda instalar un suavizador de agua ante del sistema de osmosis inversa.

„h Cloro Libre (TFC) y Bacterias.- Las membranas de acetato de celulosa necesitan una limpieza constante de TFC para impedir la propagacion de bacterias y que se dane la membrana. En contraste, la poliamida y las membranas finas, como cintas, son danadas por el TCF. El carbon activado es usado para remover el TCF cuando la poliamida y las membranas finas lo necesitan.

„h Temperatura.- La duracion de la membrana se basa sobre la temperatura del agua de alimentacion que debe ser de 25¢XC. Por cada 1¢XC bajo 25¢XC, la cantidad de la produccion del agua es reducida por 3%. Cuando el agua de alimentacion se tiende a quedarse regularmente bajo 25oC, es recomendado que el agua caliente y fria se mezclen para que la temperatura suba a 25¢XC. El agua de alimentacion que tiene una temperatura superior a 35¢XC danara la mayoria de las membranas.

„h Indice de Densidad Silt (Silt Density Index ¡V SDI).- El SDI es una medida que sirve a medir las particulas de submicrones que tienen tendencia a bloquear las membranas. La corriente del agua a una presion especifica es filtrada a traves una membrana en forma de disco y que es recuperada durante un periodo de tiempo fijo. La rapidez de la corriente del agua y el volumen total recogido determina el indice.

1 Para un sistema de membrana y unas condiciones de operacion dadas, la presion de alimentacion requerida depende primariamente de la concentracion de solidos disueltos (TDS) y de la temperatura del agua de abastecimiento ¡V menores niveles de TDS y aguas mas calientes requieren presiones de alimentacion mas bajas para producir cantidades y calidades similares de permeado.

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„h Turbidez.- La turbidez es la medida que sirve para detectar las particulas suspendidas.

APLICACIONES

Las principales aplicaciones de las membranas de RO incluyen: desalinizacion; remocion/reduccion de subproductos de la desinfeccion (DBP), dureza, color, contaminantes inorganicos, compuestos organicos sinteticos y volatiles, patogenos; y recuperacion de aguas residuales para reuso.

Tenga en cuenta que aunque las membranas RO/NF tambien pueden remover solidos suspendidos y material particulado, cualquier carga de ese tipo puede danar (obstruir) rapidamente (y algunas veces irreversiblemente) las membranas semipermeables ya que estas no son porosas y por tanto no son capaces de retrolavado. Por tanto, aunque RO (y NF) podria reducir los niveles de material particulado (es decir, turbiedad, conteo de particulas, etc.), la tecnologia no es aplicada especificamente para este proposito, y pre-tratamiento para remover este material aguas arriba de las membranas es siempre aplicado.

Las membranas de osmosis inversa han sido usadas ampliamente para el tratamiento de agua como se muestra en la Tabla 1.

TABLA 1.- APLICACION DE LA RO EN TRATAMIENTO DE AGUA Uso Industrial Agua Potable Reuso y Tratamiento de Agua Residuales

Agua Ultrapura, Agua de calderas, agua pura para procesos y uso diario en industrias

Desalinizacion de agua de mar y agua salobre2

Agua industrial, agua de agricultura, agua potable indirecta DESALINIZACION

La desalinizacion del agua de mar es la produccion de agua potable o de calidad industrial, dulce, de baja salinidad, a partir de una fuente de agua salada (agua de mar, bahia u oceano) por medio de separacion con membrana o evaporacion (destilacion por calor).

2 El agua salobre es un agua con contenido mineral mayor que el de las aguas dulces, pero menor que el del agua de mar. En general aguas salobres contienen entre 1.000 y 3.000 mg/L de solidos disueltos totales.

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Entre las tecnologias de desalinizacion disponibles hoy, la osmosis inversa es considerada el proceso de desalinizacion mas economico. La desalinizacion de agua de mar con RO tiene ventajas en las areas de ahorro de energia, mas bajo costo de capital, menor tiempo de arranque y parada, menor periodo de construccion, menos espacio de instalacion y menor costo total del agua. AGUA ULTRAPURA

Las tecnologias basadas en membranas se han convertido en el estandar de la industria para los sistemas de agua ultrapura en las industrias de semiconductores, farmaceuticas y de

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