Microfiltración (MF)
La precisión de filtrado oscila entre 0,1 y 50 micras. La microfiltración incluye diferentes elementos filtrantes de polipropileno (PP), carbón activado, cerámica, etc. Elimina elementos peligrosos del agua, como microorganismos. El elemento filtrante generalmente no es lavable y es de un solo uso, por lo que debe reemplazarse periódicamente.
① Núcleo de algodón PP: generalmente solo se utiliza para filtración gruesa con bajos requisitos para eliminar partículas grandes como sedimentos y óxido en el agua.
2. Carbón activado: Puede eliminar los diferentes colores y olores del agua, pero no puede eliminar las bacterias presentes en ella, y su efecto en la eliminación de sedimentos y óxido es muy pobre.
③Elemento filtrante cerámico: La pequeña precisión de filtración es de solo 0,1 micras y el caudal suele ser pequeño, lo que dificulta su limpieza.
Membrana de ultrafiltración (UF)
Una membrana filtrante microporosa tiene un tamaño de poro nominal de entre 0,001 y 0,02 micras y estándares de tamaño de poro uniformes. La ultrafiltración es un proceso de filtración por membrana que utiliza una membrana de ultrafiltración con diferencia de presión como fuerza motriz. La mayoría de las membranas de ultrafiltración están fabricadas con fibras de acetato o materiales poliméricos con características similares. Es adecuada para la separación y concentración de solutos en soluciones de tratamiento, y también se utiliza con frecuencia para la separación de suspensiones coloidales difíciles de separar mediante otras técnicas. Sus aplicaciones se encuentran en constante expansión.
La ultrafiltración por membrana basada en la diferencia de presión se clasifica en tres tipos: filtración por membrana de ultrafiltración, filtración por membrana microporosa y filtración por membrana de ósmosis inversa. Se distinguen por el tamaño de partícula o el peso molecular que la membrana puede retener. Si se utiliza el rango de tamaño de poro nominal de la membrana como criterio de distinción, la membrana microporosa (MF) tiene un rango de 0,02 a 10 µm, la membrana de ultrafiltración (UF) de 0,001 a 0,02 µm y la membrana de ósmosis inversa (OI) de 0,0001 a 0,001 µm. Existen diversos factores que controlan el tamaño de los poros, como las membranas de ultrafiltración con tamaños de poro variables, y la distribución del tamaño de poro puede variar según el tipo y la concentración de la solución, así como las condiciones de evaporación y coagulación durante la fabricación de la membrana.
Mapa físico de ultrafiltración
Las membranas de ultrafiltración suelen ser membranas de separación poliméricas, cuyos materiales poliméricos más comunes son derivados de la celulosa, polisulfona, poliacrilonitrilo, poliamida y policarbonato. Estas membranas se utilizan ampliamente en las industrias farmacéutica, alimentaria y medioambiental, y pueden presentarse en forma de membranas planas, enrolladas, tubulares o de fibra hueca.
La membrana de ultrafiltración fue una de las primeras membranas de separación poliméricas inventadas, y las máquinas de ultrafiltración se fabricaron en la década de 1960. Las membranas de ultrafiltración se utilizan ampliamente en la industria y se han consolidado como una nueva operación unitaria química. Se emplean en la separación, concentración y purificación de productos biológicos, farmacéuticos y alimenticios, así como en dispositivos de tratamiento final en el tratamiento de sangre, aguas residuales y la producción de agua ultrapura.
La precisión de filtración de la nanofiltración (NF) se sitúa entre la de la ultrafiltración y la de la ósmosis inversa, y su tasa de desalinización es inferior a la de esta última. En el mercado circulaba el dicho de que la nanofiltración es una ósmosis inversa deficiente. En realidad, se trata de una idea técnica engañosa.
Mapa físico de la nanofiltración
En el concepto de separación actual, la nanofiltración consiste en una membrana filtrante que cumple con el efecto Daunan y presenta rechazo selectivo de iones. Esta membrana tiene una permeabilidad al cloruro de sodio proporcional a su concentración y superior a 0,4. Sus principales aplicaciones son la desalinización y la concentración de diversos líquidos de entrada. Se ha observado un rechazo de NaCl del 0 % utilizando membranas de nanofiltración con una concentración de 30 000 ppm de NaCl combinado con otros iones.
Ósmosis inversa (OI): Con una precisión de filtración de aproximadamente 0,0001 micras, se trata de un método de separación por membrana de ultra alta precisión, desarrollado en Estados Unidos a principios de la década de 1960, que emplea presión diferencial. Permite filtrar prácticamente todos los contaminantes (tanto perjudiciales como beneficiosos) del agua, dejando únicamente moléculas de agua. En la mayoría de los casos, se utiliza para la producción de agua pura, agua ultrapura industrial y agua ultrapura para uso médico. La tecnología de ósmosis inversa requiere presurización y energía.
RO es la abreviatura de membrana de ósmosis inversa. Dado que el tamaño de los poros de la membrana de RO es de cinco millonésimas de cabello (0,0001 micras), es prácticamente invisible a simple vista, y las bacterias y los virus no pueden atravesarla. Por lo tanto, solo las moléculas de agua y algunos iones minerales beneficiosos para el cuerpo humano pueden pasar a través de ella, mientras que otras impurezas y metales pesados se eliminan por la tubería de aguas residuales.
El principio de la ósmosis inversa:
En primer lugar, debemos comprender el concepto de ósmosis. La ósmosis es un proceso físico. Cuando dos tipos de agua con diferentes concentraciones de sales están separados, por ejemplo, por una barrera semipermeable, el agua del lado con menor concentración de sales tiende a permear. La membrana penetra en el agua con mayor concentración de sales, pero estas no la permean, lo que provoca que la concentración de sales en ambos lados se iguale progresivamente. Sin embargo, este proceso, conocido como presión osmótica, tarda mucho tiempo en completarse.
mapa físico de ósmosis inversa
Sin embargo, si se aplica presión al agua con alto contenido de sal, la consecuencia podría limitar la penetración mencionada, y esta presión se conoce como presión osmótica. Al aumentar la presión, la infiltración se invierte y la sal permanece en el agua. Por lo tanto, el principio de la desalinización por ósmosis inversa consiste en aplicar una presión mayor que la presión osmótica natural en agua salada (como el agua cruda), de modo que la ósmosis se produzca en sentido contrario y las moléculas de agua cruda sean empujadas hacia el otro lado de la membrana, obteniendo así agua limpia y logrando el objetivo de eliminar las impurezas y las sales.
El origen de la ósmosis inversa (OI):
En 1950, un científico estadounidense descubrió por accidente que las gaviotas succionaban grandes bocanadas de agua de mar de la superficie al volar. Tras unos segundos, vomitaban una pequeña cantidad, lo que generó preocupación, ya que los animales terrestres respiran a través de los pulmones y no pueden consumir agua con alto contenido de sal. Tras la disección, se descubrió que el cuerpo de la gaviota posee una fina capa, una película muy precisa. La gaviota inhala agua salada, que luego se comprime, y las moléculas de agua atraviesan esta película debido a la presión.
Se transforma en agua dulce, y los contaminantes y la sal extremadamente concentrada del agua de mar se expulsan por la boca. Este es el fundamento teórico del proceso de ósmosis inversa, que la Universidad de Florida aplicó por primera vez a equipos de desalinización en 1953. El Dr. S. Sidney Lode, profesor de la Facultad de Medicina de la UCLA, colaboró con el Dr. S. Soirirajan para iniciar la investigación sobre membranas de ósmosis inversa en 2009, con el apoyo de un proyecto del gobierno federal estadounidense, e invirtió aproximadamente 400 millones de dólares anuales en investigación para su aplicación en astronautas.
Fecha de publicación: 31 de marzo de 2022