FUNDAMENTOS DE OSMOSIS INVERSA

La ósmosis inversa es una modificación o adaptación del proceso natural conocido como ósmosis. Un científico francés describió por primera vez el fenómeno de la ósmosis en 1748. Este científico notó que el agua se difundía espontáneamente a través de una membrana de vejiga de cerdo hacia alcohol. Más de 200 años después, los investigadores modificaron el proceso de ósmosis y descubrió y patentó el proceso ahora conocido como ósmosis inversa. Revirtiendo artificialmente el proceso de ósmosis permite la purificación del agua contaminada eliminando materia disuelta y suspendida. La ósmosis inversa se ha convertido en un proceso clave afortunadamente con por lo menos dos generaciones de tecnología. Su uso en aplicaciones industriales ha tenido importantes avances desde la principios de la década de 1960. El sistema de ósmosis inversa (RO) utiliza un material de membrana especializado que es selectivo a lo que deja pasar y lo que impide pasar.

osmosis inversaLas membranas pasan el agua muy fácilmente porque el agua tiene un tamaño molecular pequeño, pero las membranas impiden el paso de muchos otros contaminantes, solo se permite el paso de agua y pequeñas moléculas no ionizadas (o sin carga). RO tiene se vuelven muy populares para aplicaciones de purificación de agua debido a su capacidad para eliminar impurezas tanto en suspensión como disueltas sin necesidad de productos químicos regenerantes. Los sistemas de ósmosis inversa se pueden encontrar hoy en una amplia gama de instalaciones: cocinas, hospitales, refinerías, centrales eléctricas, instalaciones de fabricación de semiconductores, naves espaciales, veleros, etc.

 

 

Ósmosis y presión osmótica

La ósmosis inversa es un proceso que separa las impurezas del agua pasando el agua a través de una membrana semipermeable. Solo la membrana semipermeable permite átomos muy pequeños y grupos de átomos, como moléculas de agua, pequeñas partículas orgánicas moléculas y gases, para atravesarlo. Iones hidratados o iones que se han disueltos y, por tanto, rodeados de moléculas de agua, no pueden atravesar el membrana. Para comprender la ósmosis inversa, el proceso de ósmosis debe ser entendido. Una vez que se comprende la ósmosis, se puede explicar claramente la ósmosis inversa.

osmosis y su causa

Cuando dos soluciones con diferentes concentraciones de minerales disueltos están separadas por una membrana semipermeable, el agua fluye desde la solución menos concentrada a la solución más concentrada. El nivel del agua sube en el lado más concentrado. La dilución de la solución con la mayor concentración es causada por el proceso llamado ósmosis.

La definición simple de ósmosis es la tendencia de un fluido a pasar a través de un membrana algo porosa hasta que la concentración en ambos lados sea igual. Es mejor definido como sigue: La ósmosis es la migración de moléculas de agua a través de una membrana causada por atracción del momento dipolar de las moléculas de agua a los iones y polar moléculas en el otro lado de una membrana. Las moléculas de agua son atraídas por iones en ambos lados de la membrana. La solución con una mayor concentración tiene un mayor número de iones disueltos, por lo tanto, un esa solución atrae un mayor número de moléculas de agua. Iones, que son hidratados cuando están en agua, tienden a no migrar a través de la membrana para igualar concentraciones debido a su tamaño hidratado. Dado que los grandes iones hidratados no migran a través de la membrana, hay una migración neta de moléculas de agua a través de la membrana desde la parte inferior solución de concentración al lado con mayor concentración.

El resultado de esta migración es que el nivel del agua aumenta en la concentración más alta. lado, y disminuye en el lado de menor concentración. Esta fuerza que impulsa las moléculas de un lado de una membrana se llama presión osmótica. La dirección de la presión osmótica es siempre de la solución diluida a la solución concentrada. La presión osmótica se puede definir como la presión y diferencia de energía potencial que existe entre dos soluciones a cada lado de una membrana semipermeable. Una regla general para la ósmosis inversa convencional es que 1 psi de presión osmótica es causada por cada 100 ppm (mg / l) de diferencia en la concentración total de sólidos disueltos (TDS).

Si se aplica suficiente presión a la solución concentrada, podemos revertir la dirección del flujo que normalmente sería producido por la ósmosis. La presión de conducción y, por lo tanto, el flujo de agua. a través de la membrana, se invierte. El agua comienza a fluir hacia el solución con la concentración más baja. Este proceso se llama ósmosis inversa. La ósmosis inversa es un proceso que obliga a las moléculas de agua a fluir contra una red. presión osmótica. Esto se logra aplicando suficiente presión sobre el lado de alta concentración de una membrana semipermeable para invertir la red migración de moléculas de agua. Así, con la presión adecuada, la ósmosis inversa puede eliminar el agua purificada de una muestra que contiene concentraciones más altas de sólidos disueltos.

Un desafío muy serio para la operación clásica de RO por etapas es la incrustación debido a las altas concentraciones de minerales que se acumulan dentro de los elementos RO. Las preocupaciones/trastornos con la incrustación a menudo superan con creces las preocupaciones respecto el aumento de la presión osmótica. Numerosos factores que van desde la escala hasta las velocidades de flujo requeridas en el lado del agua de alimentación de un elemento influyen en cuáles deberían ser estos caudales para un sistema dado.

El proceso de ósmosis inversa tiene ventajas y desventajas. Estos deben ser sopesado al decidir si utilizar un sistema de ósmosis inversa.

Algunas de las VENTAJAS de utilizar un sistema RO son:

  1. 1) RO supera a cualquier filtro del mercado (incluso ultrafiltración) con respecto al tamaño de las partículas rechazadas. RO es en realidad un "filtro molecular". Su capacidad para rechazar sustancias disueltas depende del tamaño hidratado de las moléculas o iones en la solución. Gases no ionizados y pequeñas moléculas orgánicas, que son tan pequeñas como como resultado de no estar hidratado con moléculas de agua, tienen una tasa de rechazo pobre. métodos de separación por membranas como la ultrafiltración y la filtración convencional.
  2. 2) RO elimina hasta el 99,9% de las impurezas disueltas en el agua sin usar productos químicos regenerantes.

Algunas de las DESVENTAJAS de utilizar un sistema RO convencional en etapas (versus semi-batch) son:

  1. 1) La bomba requiere una cantidad significativa de energía para proporcionar la presión de conducción. para el sistema.
  2. 2) La ósmosis inversa rechaza un cierto porcentaje del agua de alimentación como concentrada residuos. Las cantidades de rechazo suelen variar del 15% al 40% del agua procesada. Esto puede ser más agua residual de la que genera un sistema de intercambio iónico, dependiendo del sistema. En general, cuanto mayor sea el contenido mineral de la agua de alimentación, la RO es más ventajosa.

 

Construcción de elementos y membranas

Las dos configuraciones de módulo de membrana principal utilizadas para ósmosis inversa las aplicaciones son fibra hueca y enrollada en espiral. Otros dos tipos de membrana Las configuraciones son tubulares y de placa y marco. Estos dos han encontrado aceptación en la industria alimentaria y láctea y en otras aplicaciones especiales, pero módulos de estos Las configuraciones se han utilizado con menos frecuencia en aplicaciones de tratamiento de agua.

MEMBRANAS HUECAS DE FIBRA FINA (HFF)

Esta configuración utiliza una membrana en forma de fibras huecas que se han extruido de material celulósico o polimérico. La fibra tiene una estructura asimétrica. y es tan fino como un cabello humano. Por lo general, mide alrededor de 42 micrones (0,0016 pulgadas) ID (diámetro interior) y 85 micrones (0,0033 pulgadas) OD (diámetro exterior). Millones de estas fibras se forman en un paquete y se doblan por la mitad a una longitud de aproximadamente 120 cm (4 pies). Se inserta un tubo de plástico perforado que sirve como distribuidor de agua de alimentación. en el centro y se extiende a todo lo largo del paquete. El paquete está envuelto y ambos extremos están sellados con epoxi para formar un extremo de tubo de permeado en forma de lámina y un terminal extremo que evita que la corriente de alimentación se desvíe a la salida de salmuera. El haz de membranas de fibra hueca, de 10 cm a 20 cm (4 a 8 pulgadas) de diámetro, está contenido en una carcasa cilíndrica o carcasa de aproximadamente 137 cm (54 pulgadas) de largo y de 15 a 30 cm (6 a 12 pulgadas) de diámetro. El conjunto se llama permeador. El agua de alimentación presurizada entra en el extremo de alimentación del permeador a través del centro tubo distribuidor, pasa a través de la pared del tubo y fluye radialmente alrededor de la fibra haz hacia la carcasa de presión del permeador exterior. El agua impregna la pared exterior de las fibras en el núcleo hueco o el orificio de la fibra, a través del orificio hasta la placa de tubo o extremo del producto del haz de fibras y sale a través de la conexión del producto en el extremo de alimentación del permeador.

La polarización de concentración es la relación entre la concentración de sal en la membrana. capa límite a la concentración de sal en la corriente a granel. El problema más común y grave resultante de la polarización de concentración es la tendencia creciente a la precipitación de escasamente sales solubles y la deposición de material particulado en la superficie de la membrana. La polarización de la concentración es peor en condiciones de flujo laminar. Flujo laminar ocurre cuando la velocidad es tan baja que no hay turbulencia en el agua - el flujo se mueve en "capas" con poca o ninguna mezcla entre capas.

La turbulencia ayuda a mezclar el fluido concentrado en la superficie de la membrana con el (relativamente) líquido diluido en la mayor parte de la solución. La ausencia de turbulencias permite el fluido concentrado en la superficie de la membrana para volverse aún más concentrado con respecto a la corriente a granel, provocando polarización de la concentración. En un módulo de fibra hueca, el flujo de agua de permeado por unidad de área de membrana es relativamente baja (debido a la gran superficie de las fibras) y puede ser laminar; por lo tanto, la polarización de la concentración es alta en la superficie de la membrana. El cuidado debe ser tomadas para asegurar que no se produzcan incrustaciones e incrustaciones en la superficie de la membrana. La unidad de fibra hueca permite una gran superficie de membrana por unidad de volumen de permeador, lo que da como resultado sistemas compactos. Los permeadores de fibra hueca están disponibles para agua salobre. y aplicaciones de agua de mar. El agua salobre contiene sólidos disueltos por debajo de aproximadamente 15.000 partes por millón. Las membranas de fibra hueca están hechas de mezclas de acetato de celulosa y aramida (un material patentado tipo poliamida en forma anisotrópica). Las membranas de fibra hueca requieren agua de alimentación con una menor concentración de sólidos en suspensión en comparación con los requisitos de las membranas enrolladas en espiral. Esto es por las fibras muy compactas y el flujo de alimentación tortuoso dentro de la fibra hueca membranas. Esta es una de las razones por las que los módulos de fibra hueca no son tan populares como módulos enrollados en espiral en el campo del tratamiento de agua.

MEMBRANAS ESPIRALES

En una configuración enrollada en espiral, dos láminas planas de membrana se separan con una permeado colector para formar una hoja. Este conjunto está sellado por tres lados, con el cuarto lado dejado abierto para que salga el permeado, incluyendo una hoja de material espaciador de alimentación / salmuera agregado al ensamblaje de la hoja. Varios de estos conjuntos, u hojas, se enrollan alrededor de un tubo de permeado de plástico central. Este tubo está perforado para recogerel fluído de los múltiples conjuntos de hojas. En la típica membrana en espiral industrial el elemento del conjunto o rollo mide aproximadamente 100 o 150 cm (40 o 60 pulgadas) de largo y 20 cm. (8 pulgadas) de diámetro.

El flujo de alimentación / salmuera a través del elemento es una trayectoria axial recta desde el extremo de alimentación hasta el extremo opuesto de la salmuera, paralelo a la superficie de la membrana. El canal de alimentación spacer induce turbulencia y reduce la polarización de la concentración. Fabricantes especificar los requisitos de flujo de salmuera para controlar la polarización de la concentración limitando recuperación (o conversión) por elemento. La recuperación es una función de la longitud del recorrido de la salmuera de alimentación. Para operar en recuperaciones aceptables, los sistemas en espiral generalmente se organizan con tres a siete elementos de membrana conectados en serie en un tubo de presión (o carcasa). La corriente de salmuera del primer elemento se convierte en la alimentación del siguiente elemento, y así sucesivamente para cada elemento dentro del tubo de presión. La corriente de salmuera del último elemento sale del tubo de presión para desperdiciar o alimentar otro tubo. El permeado de cada elemento ingresa al tubo colector de permeado y sale del tubo como una corriente de permeado común. Un solo tubo de presión con seis los elementos de membrana conectados en serie se pueden operar hasta en un 50 por ciento recuperación en condiciones normales de diseño. Cada elemento de la membrana tiene un sello de salmuera (o chevron) alrededor del exterior del elemento en el extremo de alimentación. La forma del sello de salmuera está diseñada para expandirse cuando el la presión del agua de alimentación lo empuja. Cuando se instala correctamente, el sello de salmuera evita que la corriente de alimentación / salmuera pase por alto el elemento.

Acetato de celulosa Versus Película Fina

La membrana semipermeable utilizada para los sistemas de ósmosis inversa consta de una delgada película de material polimérico fundido sobre un soporte de tela. La membrana debe tener alta permeabilidad al agua y un alto grado de semipermeabilidad. La tasa de agua el transporte debe ser mucho mayor que la velocidad de transporte de iones disueltos. La membrana debe ser estable en un amplio rango de pH y temperatura y tener una buena integridad mecánica. Hay dos grupos principales de materiales poliméricos que pueden utilizado para producir membranas de ósmosis inversa satisfactorias: acetato de celulosa (CA) y poliamida (PA). La fabricación de membranas, las condiciones de funcionamiento y el rendimiento difieren significativamente para cada grupo de material polimérico.

MEMBRANA DE ACETATO DE CELULOSA

La membrana de acetato de celulosa original, desarrollada a finales de la década de 1950 por Loeb y Sourirajan, se hizo a partir de diacetato de celulosa. La membrana CA actual suele ser hecho de una mezcla de diacetato de celulosa y triacetato. La membrana está formada por moldear una película delgada de una solución a base de acetona de polímero de acetato de celulosa con aditivos de hinchamiento sobre un tejido de poliéster no tejido. Durante la fundición, el disolvente se elimina parcialmente por evaporación. Después del casting paso, la membrana se sumerge en un baño de agua fría, que elimina el resto acetona y otros compuestos lixiviables. Siguiendo el paso del baño frío, el La membrana se templa en un baño de agua caliente a una temperatura de 60 - 90 ° C. los El paso de recocido mejora la semipermeabilidad de la membrana con una disminución de transporte de agua y una disminución significativa del paso de sal. Después del procesamiento, el La membrana de celulosa tiene una estructura asimétrica con una capa superficial densa de aproximadamente 1000 - 2000 A (0,1 - 0,2 micrones), que es responsable de la propiedad de rechazo de sal. El resto de la película de la membrana es esponjosa y porosa y tiene un alto contenido de agua. permeabilidad. El rechazo de sal y el flujo de agua de una membrana de acetato de celulosa se pueden controlado por variaciones en la temperatura y duración del paso de recocido. El flujo de agua se define como galones estadounidenses de permeado producidos por pie cuadrado de activo. área de membrana por día (GFD). Usando el sistema métrico, esta definición sería litros de permeado producidos por metro cuadrado de área activa por hora (LMH).

MEMBRANAS COMPUESTAS DE POLIAMIDA

Las membranas compuestas de poliamida se fabrican en dos pasos distintos. Primero un La capa de soporte de polisulfona se coloca sobre una tela de poliéster no tejida. La polisulfona la capa es muy porosa; no tiene la capacidad de separar el agua del disuelto iones. En un segundo paso de fabricación por separado, una piel de membrana semipermeable se formado sobre el sustrato de polisulfona por polimerización interfacial de monómeros que contiene grupos funcionales amina y cloruro de ácido carboxílico. Este procedimiento de fabricación permite la optimización independiente de las distintas propiedades del soporte de membrana y piel que rechaza la sal. La membrana compuesta resultante es caracterizado por un flujo de agua específico más alto (más agua por psi de presión) y menor paso de sal (agua de permeado más pura) que el de una membrana de acetato de celulosa. Las membranas compuestas de poliamida son estables en un rango de pH más amplio que la celulosa membranas de acetato. Las membranas de poliamida, sin embargo, son susceptibles a oxidantes degradación por cloro libre, mientras que las membranas de acetato de celulosa pueden tolerar limitaciones niveles de exposición al cloro libre. En comparación con una membrana de poliamida, la superficie La membrana de acetato de celulosa es lisa y tiene poca carga superficial. Porque la superficie neutra y la tolerancia al cloro libre, membranas de acetato de celulosa Por lo general, tienen un rendimiento más estable (no se ensucia tan rápido) que la poliamida. membranas en aplicaciones donde el agua de alimentación tiene un alto potencial de ensuciamiento, como con abastecimiento de aguas residuales y superficiales municipales.

Construcción del tubo de presión

Los elementos enrollados en espiral se colocan en una estructura llamada tubo de presión. Sistemas que Utilice elementos de 8 "x 40" que normalmente tienen 6 elementos por tubo de presión. Los tubos de presion están diseñados con dos conexiones en cada extremo. Una de las conexiones se encuentra en el centro de la tapa del extremo y el otro está al lado de esta conexión central. los La conexión media o central es siempre la salida del producto para recipientes que contienen elementos enrollados en espiral. La conexión descentrada en la tapa del extremo sirve como agua de alimentación entrada en un lado y una salida de concentrado en el otro lado del recipiente.

Terminología

Se utilizan términos específicos para identificar ciertos aspectos del proceso de ósmosis inversa. A medida que el agua pasa a través del elemento de ósmosis inversa, se separa en dos vías de flujo. 1) Una ruta de flujo contiene agua que ha pasado a través del semipermeable membrana, eliminando del 90 al 99,9% de los sólidos disueltos, y prácticamente todos Sólidos suspendidos. Esta agua se llama PERMEADO (agua que ha penetrado membrana) o AGUA PRODUCTO (agua producida por el sistema). Cualquiera de los dos términos puede ser utilizado para referirse al agua que ha pasado a través de la membrana. 2) La segunda ruta de flujo se compone de agua de alimentación que permanece en el agua de alimentación, o concentrado, lado de la membrana. Esta concentración del agua de alimentación aumenta a lo largo de la trayectoria del flujo, a medida que las moléculas de agua atraviesan la membrana, dejando material disuelto y suspendido detrás. El agua que toma este camino de flujo es llamado CONCENTRADO (agua de alimentación que se ha concentrado) o RECHAZO (agua que está siendo rechazado).

Cálculos

Hay varios términos utilizados en el diseño de sistemas de ósmosis inversa que involucran cálculos. Estos cálculos los realiza normalmente la membrana RO software de diseño de los fabricantes.

FLUJO

Flux es un término que describe la cantidad de agua producida por área de membrana. por día. El flujo se mide comúnmente como galones estadounidenses de agua producidos por cuadrado. pie de área de membrana activa por día (GFD). Existe una relación entre el flujo de agua y tasa de ensuciamiento en una unidad de ósmosis inversa. Una alta tasa de flujo hace que membrana para ensuciar más rápido. Para lograr un funcionamiento estable, el flujo debe estar por debajo de algunos punto de corte razonable. Los diferentes tipos de aguas tienen diferentes puntos de corte.

PASAJE DE SAL

El paso de sal se define como la relación de concentración de sal en el lado del permeado de la membrana en relación con la concentración promedio de alimento.

La aplicación de las ecuaciones fundamentales de flujo de agua y flujo de sal ilustra algunos de los principios básicos de las membranas de RO. Por ejemplo, el paso de la sal es inverso función de la presión; el paso de sal aumenta a medida que disminuye la presión aplicada. Esto es debido a que una reducción en la presión provoca una disminución en el caudal de permeado, y la sal fluye a una tasa constante a través de la membrana ya que su tasa de flujo es independiente de presión.

RECHAZO DE SAL

El rechazo de la sal es lo opuesto al paso de la sal. El agua y la sal tienen diferentes tasas de transferencia de masa a través de una membrana dada, creando los fenómenos del rechazo de la sal. Ninguna membrana es ideal en el sentido de que rechaza absolutamente las sales; más bien, las diferentes tarifas de transporte crean una aparente rechazo.

TASA DE RECUPERACIÓN PERMEADA (CONVERSIÓN)

La recuperación de permeado es otro parámetro importante en el diseño y operación de RO sistemas. La tasa de recuperación o conversión del agua de alimentación en producto (permeado) es definido por la Ecuación 10. R = 100% * (Qp / Qf) (Ecuación 10) Donde R es la tasa de recuperación (%), Qp es la tasa de flujo de agua producida y Qf es la caudal de agua de alimentación. La tasa de recuperación afecta el paso de la sal y el flujo del producto. Como el La tasa de recuperación aumenta, la concentración de sal en el lado de la salmuera de alimentación del aumenta la membrana, provocando un aumento en la tasa de flujo de sal a través de la membrana.

El aumento de la concentración de sal en la solución de salmuera de alimentación también aumenta la osmótica presión, reduciendo el NDP y, en consecuencia, reduciendo el caudal de agua del producto.

POLARIZACIÓN DE CONCENTRACIÓN

A medida que el agua fluye y las sales son rechazadas por la membrana, se forma una capa límite. formada cerca de la superficie de la membrana en la que la concentración de sal excede la sal concentración en la solución a granel. Este aumento de la concentración de sal se llama polarización de concentración. La polarización de concentración reduce el producto real caudal de agua y rechazo de sal por debajo de las estimaciones teóricas.

El factor de polarización de concentración (CPF), o factor Beta, se puede definir como el Relación entre la concentración de sal en la superficie de la membrana (Cs) y la concentración total de sal. (Cb). CPF = Cs / Cb

Impurezas en el agua

La naturaleza de una impureza en particular dicta cómo se comporta en una unidad de ósmosis inversa. Las impurezas en el agua se pueden dividir en dos categorías principales: • Impurezas disueltas • Coloides suspendidos e impurezas sedimentables Impurezas disueltas Las impurezas disueltas se pueden dividir en dos categorías: • Sólidos o líquidos disueltos • Gases disueltos

Sólidos o líquidos disueltos Las sustancias se disuelven en agua debido a la atracción que existe entre el dipolo momento de las moléculas de agua y la carga presente en las moléculas de la sustancia. Cuando una sustancia o un líquido se disuelve, cada una de sus moléculas está rodeada de agua. moléculas, o hidratado. Las sustancias disueltas pueden o no formar especies cargadas en el agua, pero siempre tienen moléculas de agua estrechamente asociadas con ellos debido a cargas y / o enlaces polares. Los sólidos disueltos son rechazados por membranas de ósmosis inversa dependiendo de la carga y tamaño solvatado de la especie particular disuelta.

Gases disueltos Los gases que se disuelven en agua existen como moléculas de gas discretas o como reacción gas / agua productos.

Gases disueltos no reactivos al agua Los gases que se disuelven en agua pero no forman productos de reacción son retenidos débilmente por moléculas de agua. Su concentración disuelta depende de la presión ejercida por la misma especie de gas por encima de la interfaz gas / líquido. Si el parcial la presión sobre el líquido disminuye, algunas de las moléculas de gas disueltas salen de solución para formar pequeñas bolsas de gas (burbujas de gas) dentro del líquido (o se difunden del líquido).

Gases reactivos al agua disueltos Algunos gases, cuando se disuelven, reaccionan con el agua para formar iones. Un gas reactivo con el agua se disuelve hasta que la solución se satura con los iones formados. por la reacción. Una vez que esto ocurre, la solución puede alcanzar la saturación con respecto a Moléculas de gas no reactivas. Si las moléculas de gas no reactivas se eliminan mediante desgasificación, los productos de reacción (iones) se recombinan para formar moléculas de gas. Carbón el dióxido es un gas que reacciona con el agua; reacciona con el agua para formar hidrógeno y bicarbonato iones. Los iones existen en equilibrio con las moléculas de CO2 en solución. Si las moléculas de CO2 se eliminan de la solución, se forman más mediante la recombinación de iones bicarbonato e hidrógeno. Asimismo, si los iones bicarbonato e hidrógeno son eliminado de la solución, se formará más a partir de la reacción de CO2 y agua, para mantener el equilibrio. Durante la ósmosis inversa, el gas de dióxido de carbono pasa libremente a través de la membrana, mientras que los iones de bicarbonato son rechazados. Esta permeabilidad selectiva cambia la relación de las dos especies en el agua de alimentación y da como resultado un nuevo equilibrio a un pH más bajo. los La caída del pH depende del rechazo del bicarbonato. Un mayor rechazo de el bicarbonato produce un pH más bajo.

Coloides suspendidos e impurezas sedimentables Las impurezas sedimentables generalmente tienen un tamaño superior a 10 micrones y se depositan agua durante un período de tiempo. Antes del descubrimiento de los coloides, se creía ampliamente que los sólidos en suspensión podían filtrarse y las sustancias disueltas no. los La distinción entre sólidos disueltos y suspendidos se ha vuelto difícil de distinguir debido a un mayor conocimiento de los coloides. Casi todas las partículas en el agua llevan una carga estática en sus superficies. En la mayoría de los casos esto la carga es negativa. Los coloides suspendidos son partículas (grupos de moléculas) tan pequeñas que no se asientan fuera del agua. Su incapacidad para asentarse proviene de la superficie. cargo que acabo de mencionar. Las moléculas de agua son atraídas por estas débiles cargas superficiales, lo que permite que las partículas permanezcan suspendidas indefinidamente en solución. Suspendido los coloides varían en tamaño de .001 a 0.1 micrones. La eliminación de partículas coloidales generalmente requiere coagulación para formar partículas más grandes que luego pueden eliminarse por sedimentación y / o filtración.

Incrustaciones y Fouling

Con el tiempo, los sistemas de membranas pueden ensuciarse con una amplia gama de materiales. como coloides, materia orgánica y organismos biológicos. El ensuciamiento ocurre porque El material en el agua de alimentación que no puede atravesar la membrana es forzado a superficie de la membrana por el flujo del agua que atraviesa la membrana. Si el el flujo "cruzado" (agua que no atraviesa la membrana) no es suficiente (no es turbulento), o si se impide que llegue a la membrana (por depósitos o una malla espaciador), el material del agua de alimentación se deposita sobre la superficie de la membrana. El ensuciamiento aumenta al aumentar la tasa de flujo (el flujo de agua a través de la membrana) y con flujo de alimentación decreciente (velocidad). Si no se corrige, la acumulación de estas incrustaciones pueden causar una grave pérdida de rendimiento en el sistema: presión los requisitos aumentan para mantener el flujo, aumentan las caídas de presión y el rechazo de sal puede sufrir. Si el sistema no se limpia y continúa acumulando incrustaciones, los elementos pueden "telescopiar", o cortarse internamente, causando que la superficie de la membranase vea comprometida y se dañe irreversiblemente. El ensuciamiento tiende a ocurrir en las membranas en el extremo de alimentación del sistema, donde el flujo la tasa es la más alta. El ensuciamiento biológico también puede ocurrir debido al crecimiento de algas u otras contaminantes en el elemento de membrana. Aunque este tipo de ensuciamiento es causado por contaminación en lugar de problemas de flujo, el bloqueo resultante de la membrana es lo mismo.

La incrustación de la superficie de la membrana se produce debido a la precipitación de sales. A medida que el agua atraviesa la membrana, los minerales disueltos del el agua de alimentación se concentra en la corriente de rechazo. Si las concentraciones de minerales en la corriente de rechazo exceden sus productos de solubilidad, los cristales precipitarán sobre la membrana. El escalamiento ocurre primero en los últimos elementos de un sistema de RO porque el agua de alimentación es más concentrado cerca del final del proceso.

La siguiente es una lista de algunos de los tipos de incrustaciones que pueden ocurrir en las membranas de un sistema de ósmosis inversa:

 

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