Separación Por Membranas

Sistemas de membrana

La tecnología de membrana se ha convertido en una parte importante de la tecnología de la separación en los últimos decenios. La fuerza principal de la tecnología de membrana es el hecho de que trabaja sin la adición de productos químicos, con un uso relativamente bajo de la energía y conducciones de proceso fáciles y bien dispuestas. La tecnología de la membrana es un término genérico para una serie de procesos de separación diferentes y muy característicos. Estos procesos son del mismo tipo porque en todos ellos se utiliza una membrana. Las membranas se utilizan cada vez mas a menudo para la creación de agua tratada procedente de aguas subterráneas, superficiales o residuales. Actualmente las membranas son competitivas para las técnicas convencionales. El proceso de la separación por membrana se basa en la utilización de membranas semi- permeables.

El principio es bastante simple: la membrana actúa como un filtro muy específico que dejará pasar el agua, mientras que retiene los sólidos suspendidos y otras sustancias. Hay varios métodos para permitir que las sustancias atraviesen una membrana. Ejemplos de estos métodos son la aplicación de alta presión, el mantenimiento de un gradiente de concentración en ambos lados de la membrana y la introducción de un potencial eléctrico.

La membrana funciona como una pared de separación selectiva. Ciertas sustancias pueden atravesar la membrana, mientras que otras quedan atrapadas en ella.

La filtración de membrana se puede utilizar como una alternativa a la floculación, las técnicas de purificación de sedimentos, la adsorción (filtros de arena y filtros de carbón activado, intercambiadores iónicos), extracción y destilación.

Hay dos factores que determinan la efectividad de un proceso de filtración de membrana: selectividad y productividad. La selectividad se expresa mediante un parámetro llamado factor de retención o de separación (expresado en l/m2 h). La productividad se expresa mediante un parámetro llamado flujo (expresado en l/m2 h). La selectividad y la productividad dependen de la membrana.

La filtración de membrana se puede dividir en micro y ultra filtración por una parte y en nanofiltración y ósmosis inversa (RO o hiperfiltración) por la otra.

Cuando la filtración de membrana se utiliza para retirar partículas más grandes, se aplican la microfiltración y la ultrafiltración. Debido al carácter abierto de las membranas su productividad es alta mientras que las diferencias de presión son bajas.

Cuando se necesita desalinizar el agua, se aplican la nanofiltración y la ósmosis inversa. La nanofiltración y las membranas de RO no actúan según el principio de porosidad; la separación ocurre por difusión a través de la membrana. La presión requerida para realizar la nanofiltración y la ósmosis inversa es mucho más alta que la requerida para la micro y ultra filtración, mientras que la productividad es mucho más baja.

La filtración de membrana tiene bastantes ventajas frente a las técnicas existentes de purificación del agua:

•Es un proceso que puede ocurrir a baja temperatura. Esto es principalmente importante porque permite el tratamiento de los materiales sensible al calor. Es por esto que se aplican ampliamente para la producción de alimento.

•Es un proceso de bajo coste energético. La mayor parte de la energía requerida es la necesaria para bombear los líquidos a través de la membrana. La cantidad total de energía utilizada es mínima comparada con las técnicas alternativas, tales como evaporación.

•El proceso puede ser fácilmente ampliado.

Mantenimiento de los procesos de los sistemas de filtración de membrana

Los sistemas de filtración de membrana pueden ser manejados tanto en flujo frontal como en flujo tangencial.

El propósito de la optimización de las técnicas de membrana es el logro de una producción lo más alta posible por un largo período de tiempo, con niveles aceptables de contaminación.

Sistemas de membrana

La elección de un determinado tipo de sistema de membrana está determinada por un gran número de aspectos, tales como costes, riesgos de adaptación de las membranas, densidad de embalaje y oportunidades de limpieza. Las membranas nunca son aplicadas como una única placa plana, porque una gran superficie a menudo da lugar a altos costes de inversión. Es por esto que los sistemas son construídos de forma muy compacta, de manera que se consigue una gran superficie de membrana en el mínimo volumen posible.

Las membranas se aplican en varios tipos de módulos. Hay dos tipos principales, llamados sistema tubular de membrana y sistema placa y marco de membrana. Los sistemas tubulares de membrana se dividen en membranas tubulares, capilares y de fibras huecas. Las membranas de placa y marco se dividen en membranas espirales y membranas almohadiformes.

Obstrucción de la membrana

Durante los procesos de filtración de membrana la obstrucción de la membrana es inevitable, incluso con un pre-tratamiento suficiente. Los tipos y las cantidades de suciedad dependen de muchos factores diferentes, tales como la calidad del agua, tipo de membrana, material de la membrana y diseño y control de los procesos.

Partículas, bioobstrucción y “scaling” son los tres tipos principales de suciedad en una membrana. Estos contaminantes hacen que se requiera una mayor carga de trabajo, para poder garantizar una capacidad contínua de las membranas. Llegará el punto en el que la presión aumentará tanto que ya no sera rentable ni económica ni técnicamente.

Limpieza de la membrana

Existen unas cuantas técnicas de limpieza para la eliminación de la suciedad de membrana. Estas técnicas son de lavado por chorro delantero, lavado por chorro trasero, lavado por chorro de aire y limpieza química.

Mantenimiento de los sistemas de membrana

Membranas tubulares

Membranas de placa y marco

En el griego es donde podemos encontrar el origen etimológico del término ósmosis. En concreto, se puede establecer que el mismo procede de la palabra

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