Microfiltração (MF)
A precisão da filtragem varia entre 0,1 e 50 mícrons. A microfiltração inclui diferentes elementos filtrantes de PP, elementos filtrantes de carvão ativado, elementos filtrantes de cerâmica, entre outros. Remove elementos nocivos da água, como microrganismos. O elemento filtrante geralmente não é lavável e é um material filtrante de uso único que deve ser substituído regularmente.
①Núcleo de algodão PP: geralmente usado apenas para filtração grosseira com baixos requisitos de remoção de partículas grandes, como sedimentos e ferrugem na água.
② Carvão ativado: Pode eliminar diferentes cores e odores da água, mas não remove as bactérias presentes nela, e seu efeito na remoção de sedimentos e ferrugem também é muito fraco.
③Elemento filtrante de cerâmica: A pequena precisão de filtragem é de apenas 0,1 mícron e a vazão geralmente é baixa, o que dificulta a limpeza.
Membrana de ultrafiltração (UF)
Uma membrana filtrante microporosa possui uma faixa de tamanho de poro nominal de 0,001 a 0,02 micrômetros e padrões de tamanho de poro consistentes. A filtração por membrana de ultrafiltração é um processo de filtração por membrana que utiliza uma membrana de ultrafiltração com diferença de pressão como força motriz. A maioria das membranas de ultrafiltração é construída com fibras de acetato ou materiais poliméricos com características comparáveis. É apropriada para a separação e concentração de solutos em soluções de tratamento e também é frequentemente usada para a separação de suspensões coloidais que são difíceis de separar usando outras técnicas de separação, e seus campos de aplicação estão em constante expansão.
A ultrafiltração por membrana baseada na diferença de pressão é classificada em três tipos: filtração por membrana de ultrafiltração, filtração por membrana microporosa e filtração por membrana de osmose reversa. Elas se distinguem pelo tamanho diminuto das partículas ou pelo peso molecular que a camada da membrana consegue reter. Quando se utiliza a faixa de tamanho de poro nominal da membrana como padrão de distinção, a membrana microporosa (MF) possui uma faixa de tamanho de poro nominal de 0,02 a 10 µm, a membrana de ultrafiltração (UF) possui uma faixa de tamanho de poro nominal de 0,001 a 0,02 µm e a membrana de osmose reversa (RO) possui uma faixa de tamanho de poro nominal de 0,0001 a 0,001 µm. Existem diversos elementos de controle para os poros, como membranas de ultrafiltração com tamanhos de poro variáveis, e as distribuições de tamanho de poro podem ser geradas com base no tipo e na concentração da solução, bem como nas condições de evaporação e coagulação durante a produção da membrana.
mapa físico de ultrafiltração
As membranas de ultrafiltração são geralmente membranas de separação poliméricas, sendo os materiais poliméricos utilizados principalmente derivados de celulose, polissulfona, poliacrilonitrila, poliamida e policarbonato. Elas são amplamente utilizadas nas indústrias farmacêutica, alimentícia e ambiental, e podem ser fabricadas em formatos planos, em rolo, tubulares ou de fibra oca.
A membrana de ultrafiltração foi uma das primeiras membranas de separação poliméricas a serem inventadas, e as máquinas de ultrafiltração começaram a ser fabricadas na década de 1960. As membranas de ultrafiltração são amplamente utilizadas na indústria e emergiram como uma nova operação unitária na química. Elas são empregadas na separação, concentração e purificação de produtos biológicos, farmacêuticos e alimentícios, bem como em dispositivos de tratamento terminal no tratamento de sangue, tratamento de efluentes e preparação de água ultrapura.
A precisão de filtração da nanofiltração (NF) situa-se entre a da ultrafiltração e a da osmose reversa, e a taxa de dessalinização é inferior à da osmose reversa. No mercado, circulava um ditado popular: a nanofiltração é uma osmose reversa menos precisa. Na verdade, trata-se de uma ideia técnica enganosa.
Mapa físico da nanofiltração
No conceito de separação propriamente dito, a nanofiltração consiste em uma membrana filtrante que apresenta o efeito Daunan e rejeição seletiva de íons, ou seja, uma membrana cuja permeabilidade ao cloreto de sódio é proporcional à sua concentração e superior a 0,4. Suas principais aplicações são a dessalinização e a concentração de diversos líquidos de entrada. Observou-se rejeição de 0% de NaCl utilizando membranas de nanofiltração a 30.000 ppm de NaCl combinado com outros íons.
Osmose reversa (OR): A precisão da filtração é de cerca de 0,0001 mícron e trata-se de um método de separação por membrana de altíssima precisão, desenvolvido nos Estados Unidos no início da década de 1960, que utiliza pressão diferencial. Pode filtrar praticamente todos os contaminantes (tanto nocivos quanto benéficos) da água, deixando apenas as moléculas de água. Na maioria dos casos, é empregada na produção de água pura, água ultrapura industrial e água ultrapura medicinal. A tecnologia de osmose reversa requer pressurização e energia.
RO é a abreviação de membrana de Osmose Reversa em inglês. Como o tamanho dos poros da membrana de RO é de cinco milionésimos de um fio de cabelo (0,0001 mícron), ela é geralmente invisível a olho nu, e bactérias e vírus são retidos por apenas 5000 moléculas. Portanto, somente moléculas de água e alguns íons minerais benéficos ao corpo humano conseguem passar, enquanto outras impurezas e metais pesados são descartados pelo encanamento de esgoto.
O princípio da osmose reversa:
Antes de mais nada, precisamos compreender o conceito de “osmose”. A osmose é um processo físico. Quando dois tipos de água com diferentes concentrações de sal são separados, por exemplo, por uma barreira semipermeável, a água com menor concentração de sal tende a permear o meio. A membrana permite a passagem da água com alta concentração de sal, mas o sal não permeia, fazendo com que a concentração de sal em ambos os lados se iguale progressivamente até atingir o mesmo nível. No entanto, esse processo, também conhecido como pressão osmótica, leva um longo tempo para se completar.
mapa físico da osmose reversa
No entanto, se você tentar aplicar pressão no lado da água com alto teor de sal, a consequência poderá limitar a penetração mencionada anteriormente, e essa pressão é conhecida como pressão osmótica. Se a pressão for aumentada, a infiltração pode ser revertida e o sal permanecerá. Consequentemente, o princípio da dessalinização por osmose reversa consiste em aplicar uma pressão maior que a pressão osmótica natural da água salgada (como a água bruta), de modo que a osmose ocorra na direção oposta e as moléculas de água da água bruta sejam pressionadas para o outro lado da membrana, resultando em água limpa, com o objetivo de remover impurezas e sais da água.
A origem da osmose reversa (RO):
Um cientista americano descobriu acidentalmente, em 1950, que as gaivotas sugavam grandes quantidades de água do mar da superfície enquanto voavam. Após alguns segundos, elas regurgitavam um pouco dessa água, o que gerou preocupação, pois animais terrestres respiram pelos pulmões e não conseguem ingerir água salgada com alta concentração de sal. Após dissecações, descobriu-se que o corpo da gaivota possui uma membrana fina e precisa. A gaivota inala a água salgada, que é então comprimida, e as moléculas de água atravessam essa membrana devido à pressão.
A água é transformada em água doce, e os contaminantes e o sal extremamente concentrado da água do mar são expelidos pela boca. Este é o princípio teórico fundamental do processo de osmose reversa, que foi aplicado pela primeira vez a equipamentos de dessalinização em 1953 pela Universidade da Flórida. O Dr. S. Sidney Lode, professor da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), colaborou com o Dr. S. Soirirajan para iniciar a pesquisa sobre membranas de osmose reversa em 2009, com o apoio de um projeto do governo federal dos EUA, e investiu aproximadamente US$ 400 milhões por ano em pesquisas para aplicá-las em astronautas.
Data da publicação: 31/03/2022