Membranas de ósmosis inversa, permeando soluciones

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Las membranas de ósmosis inversa son barreras semipermeables utilizadas para la purificación y filtración de líquidos, principalmente agua.

Sus aplicaciones industriales van desde desalinización de agua hasta tratamiento terciario de efluentes.

Una membrana de ósmosis inversa es una capa muy delgada fabricada generalmente de acetato de celulosa. Tiene la capacidad de actuar como una barrera selectiva (semipermeable) eliminando impurezas disueltas en solución como sales inorgánicas, compuestos orgánicos y microorganismos. Son herramientas muy utilizadas en los procesos de separación en industrias como la manufacturera, farmacéutica, cosmética, química y alimentaria.

Materiales de fabricación

La celulosa y sus derivados son materiales hidrofílicos, de bajo costo y con poca tendencia a la absorción. Las membranas fabricadas con ésteres de celulosa (di y tri-acetato de celulosa) presentan la ventaja de ser resistentes al cloro por lo que se utilizan ampliamente en la desalación, ablandamiento, desinfección y clarificación.

Otro de los materiales con los que se fabrican las membranas de ósmosis inversa son las poliamidas, las cuales son térmica y químicamente estables e hidrofílicas, sin embargo, no se pueden utilizar para soluciones con cloro ya que son muy sensibles a la oxidación.

Los dos ejemplos anteriores de membranas se consideran dentro del grupo de las membranas poliméricas; otro tipo de material para fabricación de membranas son los materiales cerámicos, los cuales brindan características muy importantes de estabilidad térmica, química y mecánica.

Sistemas de membranas de ósmosis inversa

Para llevar a cabo el proceso de ósmosis inversa se requieren sistemas en donde las membranas estén integradas en alguno de los siguientes ensambles:

  • Tubulares: el sistema consiste en tubos de entre 1.5 y 3 metros de largo. La membrana de ósmosis inversa forma la pared exterior de los tubos, los cuales están montados concéntricamente uno dentro del otro. Se emplean para líquidos viscosos con niveles altos de sólidos en suspensión (por ejemplo, en la industria alimentaria), en aplicaciones para purificación de agua están prácticamente en desuso.
  • Planas: generalmente se trata de cuadrados, rectángulos o círculos que se acoplan sobre bastidores, los cuales se colocan de la misma forma que las placas en un filtro prensa. Son útiles principalmente en la industria farmacéutica ya que pueden ser sometidas a procesos de esterilización.
  • Espirales: dentro de membranas dobladas en forma de sobre se coloca un material espaciador que crea el canal de alimentación. Sobre las membranas se coloca un tejido poroso que actúa como canal del producto. Una vez armado lo anterior, el conjunto se enrolla sobre un tubo perforado de polivinil cloruro (PVC) que funciona como colector final. Este tipo de membranas son las que más se utilizan a nivel mundial para la purificación de agua.
  • Huecas: formadas por millones de fibras huecas (tubos capilares) cuyos extremos se insertan en un soporte de resina epoxi. El agua circula fuera de los capilares y es forzada a pasar al interior de los mismos, el agua filtrada se recoge en una cámara. La principal ventaja de este sistema su alta productividad.

Aplicaciones de las membranas de ósmosis inversa

Dentro de los sectores donde se utilizan las membranas de ósmosis inversa se pueden mencionar: producción de agua potable para consumo humano, agua ultrapura para medicamentos y cosméticos, agua de enjuague para productos electrónicos y galvánicos, agua para plantas embotelladoras, elaboración de cervezas y refrescos, fabricación hielo en barra y en cubo, y desalinización de agua.

Las membranas ósmosis inversa son ampliamente utilizadas en los distintos procesos de tratamiento de agua y que presentan las siguientes ventajas: separan contaminantes o partículas de 0.0001 micrómetros, se utilizan en proceso continuo, es decir, no es necesario parar entre las diferentes separaciones, son flexibles al proceso, ahorran energía, son fácilmente escalables, se pueden diseñar para cada caso en particular, se pueden utilizar en conjunto con otros procesos. Sus desventajas son que se saturan de impurezas rápidamente y su tiempo de vida es relativamente corto.

Para poder elegir la membrana más adecuada es de vital importancia conocer la naturaleza del líquido que se va a procesar: la concentración y peso molecular de los sólidos disueltos, la naturaleza y carga de los materiales en suspensión así como el pH y la temperatura de la corriente de proceso entrante.

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