Ósmosis inversa – un proceso sofisticado de filtración por membranas

La ósmosis inversa (OI) es un proceso de separación por membranas. Elimina las sales disueltas, así como los virus y las bacterias. El tamaño de partícula eliminado por ósmosis inversa es de aproximadamente 0,0001 a 0,001 micras.

La ósmosis inversa tiene varias aplicaciones, que incluyen:

• Desalinización de agua de mar y agua salobre para producir agua potable.
• Reutilización de aguas residuales.
• Eliminación de nitratos, sulfatos y radio.
• Aplicaciones en la industria, como la industria farmacéutica, la industria de semiconductores y agua de alimentación de calderas.

 

El proceso de separación por ósmosis inversa

En la ósmosis inversa, se hace pasar una solución concentrada a través de membranas semipermeables. Se aplica al agua una presión superior a la presión osmótica y así las sales disueltas quedan retenidas por l

Las membranas semipermeables solo permiten el paso de ciertos iones o iones. Al aplicar al agua una presión superior a la presión osmótica, el agua pasa a través de las membranas y los iones disueltos quedan retenidos por las membranas. La presión que se requiere aplicar depende de la concentración de sal en el agua de entrada.

 

A diferencia de la mayoría de los procesos de filtración, en la ósmosis inversa existen tres corrientes: la alimentación, el permeado y el concentrado (o el rechazo de agua).

El corriente de alimentación es el corriente del agua de entrada.

Esta agua se divide en dos corrientes – el permeado, que es el agua purificada y el concentrado.

El concentrado se refiere al agua que no pasa a través de la membrana y contiene las sales rechazadas.

 

Tipos de membrana usadas ​​en ósmosis inversa

Las membranas se pueden clasificar como membranas isotrópicas y membranas anisotrópicas

Las membranas isotrópicas son uniformes en su composición y estructura física, mientras que las membranas anisotrópicas no son uniformes en toda su sección transversal. Por lo general, consisten en diferentes capas.

Los tipos más comunes de membranas de ósmosis inversa son membranas de acetato de celulosa (CA) y membranas compuestas de película delgada (TFC).

Las membranas de acetato de celulosa fueron las primeras membranas RO comerciales. Son más sensibles a las incrustaciones biológicas que las membranas compuestas de película delgada, sin embargo, también son más resistentes al cloro.

Las membranas de acetato de celulosa son estables a un rango de pH de 4-8.

Las membranas compuestas de película fina constan de tres capas: una fina capa de poliamida, una capa de polisulfona y un soporte de poliéster, cuando la delgada capa de polisulfona es la que proporciona el rechazo de la sal.

Las membranas compuestas de película delgada tienen un mayor rechazo de sales, en comparación con las membranas de acetato de celulosa. Sin embargo, son muy sensibles al cloro, que degrada la matriz del polímero y puede resultar en una disminución drástica en el rechazo de la sal de la membrana.

Las membranas compuestas de película delgada son estables en un amplio rango de pH y temperaturas más altas.

Para proporcionar suficiente área de superficie para un proceso de separación efectivo, las membranas de ósmosis inversa están empacadas en varios tipos de módulos:

• Enrolamiento en espiral
• Fibra hueca
• Placa y bastidor
• Configuración Tubular

Cada módulo tiene sus propios beneficios y es adecuado para usos específicos. Típicamente, las membranas de ósmosis inversa se empaquetan en un módulo enrollado en espiral o fibra hueca.

Fibra hueca: muchas fibras largas y delgadas, parecidas a un spaghetti, se envasan juntas. Cada fibra tiene un diámetro de alrededor de 100 micras (como el pelo humano). Esta estructura proporciona un área de superficie específica muy alta.

Enrolamiento en espiral: varias membranas planas se enrollan en forma ceñida alrededor de un tubo central, que colecta el permeado.

Las membranas están separadas por espaciadores, donde la distancia entre las membranas es de aproximadamente 0,25 a 1,0 mm.

Los módulos generalmente están conectados en serie dentro de un recipiente de presión.

Sus ventajas son que tienen muy alta densidad de empaquetamiento y menor pérdida de presión. Por el otro lado, la pequeña distancia entre las membranas hace este módulo más susceptible a obstrucciones en la parte de los espaciadores. Este tipo de configuración de membrana no se puede retrolavar y se usa únicamente en los sistemas de ósmosis inversa y no en otros proceso de filtración por membrana, como microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración.