investigacion osmosis inversa ultra filtracion
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Trabajo para la materia de Ing.ambiental sobre la osmosis inversa y ultra filtracionTRANSCRIPT
Ornelas Sánchez Rodrigo Yael Numero de control: 10211366
Osmosis inversa y Ultra-Filtración
En este trabajo, se abordaran 2 de los métodos para la purificación de agua
que son de la osmosis inversa y la ultra-filtración. Estos métodos son empleados en
diversas áreas, por ejemplo la osmosis inversa, generalmente se aplica para la
obtención de agua potable a partir de agua de mar. La ultra filtración se aplica
generalmente en la industria de alimentos.
Osmosis inversa
Antes de hablar de la osmosis inversa, primeramente se hablara la osmosis.
Bien la osmosis es el fenómeno natural el cual está basado en alcanzar el equilibrio.
Se pone en contacto 2 fluidos con distintas concentraciones de sólidos suspendidos,
mezclándose hasta llegar al punto en el que la concentración sea la misma. Si estos
fluidos están separados por una membrana permeable (la cual permite el paso a su
través de uno de los fluidos), el fluido que se moverá a través de la membrana será el
de menor concentración de tal forma que pasa al fluido de mayor concentración.
Por ejemplo el agua atraviesa una membrana, pasando desde una solución de
menor concentración hacia una con mayor concentración. Al cabo de un tiempo el
contenido en agua será mayor en uno de los lados de la membrana. La diferencia de
altura entre ambos fluidos se conoce como Presión Osmótica. Obteniendo así agua
completamente pura.
Ahora continuamos con la osmosis inversa, es el proceso en donde se aplica
una presión mayor a la presión osmótica, produciendo un efecto inverso. Entonces los
fluidos se presionan, atravesando la membrana así dejando los sólidos atrás.
La membrana de osmosis inversa es una película de acetato de celulosa
parecido al celofán usado para envolver la comida. Estas membranas pueden ser
formuladas para dar grados variantes de rechazo de sal. Algunas membranas tienen
una habilidad de rechazo de 50 a 98%. La palabra rechazo es usada para describir la
repulsión de los iones por la membrana.
El material filtrante de la membrana tiene una multitud de poros
submicroscopicos en su superficie. El tamaño del poro de la membrana (0.0005 a
0.002 micrones) es mucho más pequeño que él las aberturas de un filtro mecánico
normal (1 a 25 micrones) que un diferencial de presión mucho más grande se requiere
para hacer que el agua pase por la membrana que el diferencial requerido por un
Ingenieria Ambiental Ing.Qumica 4to SemestreFecha de entrega: 17 de Abril del 2012
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material filtrante normal. Como la membrana "tipo celofán" tiene poca fuerza
mecánica y debido al diferencial de presión requerido para el flujo del agua, la
membrana debe tener un soporte fuerte para prevenir descompostura.
Hay un número de tipos de membrana de equipos de osmosis inversa que
están siendo desarrollados.
Las novedades del diseño y desempeño de la osmosis inversa son:
Entre un 90 y 99% de remoción incluyendo flúor, sodio, calcio y metales
pesados.
Más de un 99.9 % de rechazo de orgánicos de un peso molecular de más de
1,000 incluyendo bacterias, virus y pirógenos.
Más de un 99.9 % de rechazo de orgánicos de un peso molecular de más de
200 incluyendo sacarosa, colorantes, y otros orgánicos pequeños.
Las ventajas de la osmosis inversa son:
La energía única necesaria para operar la osmosis inversa es presión que
puede ser producida por bombas con motores electicos o de combustible.
Altos potenciales eléctricos como los usados en la electrodiálisis no son
necesarios.
Los Químicos no son necesarios para la regeneración como en el intercambio
iónico.
Con la excepción de bombas no hay partes móviles en el sistema de osmosis
inversa. El sistema corre continuamente con muy poco o sin mantenimiento.
Las membranas pueden ser diseñadas para separar diferentes porcentajes de
iones diferentes y orgánicos diferentes.
No hay que suministrarle calor al sistema y no es necesario un cambio de fases
para efectuar la separación. Esto es muy importante en comidas con un sabor
degradable al calor.
Los requerimientos de energía son muy bajos, como no hay necesidad del
"calor de transición" dado en el cambio de fases.
Las limitaciones básicas en la osmosis inversa al usar membranas
semipermeables de acetato de celulosa son:
El pH de el agua de suministro debe estar siempre del lado acido para evitar la
hidrolisis de la membrana (opera mejor en un pH de 5.0 a 7.0)
El acetato de celulosa es muy susceptible a la hidrolisis microbial.
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La temperatura de proceso no debe exceder los 75-80øF si se espera una vida
alargada de la membrana.
La vida de la membrana es de uno a tres años dependiendo del pH y la
presión.
Por ejemplo para poder forzar el paso del agua que se encuentra en la corriente de
salmuera a la corriente de agua con baja concentración de sal, es necesario presurizar
el agua a un valor superior al de la presión osmótica. Como consecuencia a este
proceso, la salmuera se concentrará más.
Por ejemplo, la presión de operación del agua de mar es de 60 bares.
Ultra-Filtración
Es el tipo de Filtración que utiliza membranas para separar diferentes tipos de sólidos y líquidos. El tamaño de poro no es tan fino como en la Nano filtración y tampoco requiere tanta energía para efectuar la separación, y es más pequeño que el de las membranas de micro filtración. Así mismo si se busca la erradicación completa de virus, se emplea.
Las membranas de Ultrafiltración están dispuestas en forma de capilares y están construidas con materiales plásticos que son porosos semipermeables.
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La Ultrafiltración es capaz de concentrar sólidos suspendidos, bacterias, algunas proteínas, algunos colorantes y compuestos con un peso molecular mayor a 150,000 Daltons (unidad de masa atómica unificada).
Ejemplos de campos en los que se aplica la ultrafiltración son:
La industria de productos lácteos (leche, queso) La industria alimentaria (proteínas, etc.) La industria del metal (separación de emulsiones agua/aceite, tratamiento de
pinturas) La industria textil.
Protección de las membranas
La ultrafiltración también puede aplicarse para el pre-tratamiento del agua antes de la filtración o de la ósmosis inversa.
Cuando estas técnicas de filtración son aplicadas, el pre-tratamiento del agua es muy importante, porque el ensuciamiento de la membrana puede perjudicar fácilmente el proceso de purificación.
El pre-tratamiento no es solo importante para los procesos de nano filtración y de ósmosis inversa, sino también para los procesos de micro filtración y ultrafiltración arriba mencionados. El pre-tratamiento debe ser determinado tan pronto como se conozca la composición del agua residual.
Para prevenir que las membranas sean dañadas por partículas duras y cortantes, el agua debe ser pre-filtrada antes de realizar los procesos de micro filtración o ultrafiltración.
Los poros de la unidad de pre-filtración deben estar entre 0.5 y 1.0 mm, dependiendo de la composición del agua residual. Cuando se realice la micro filtración y la ultrafiltración no será necesario un pre-tratamiento adicional del agua.
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Referencias
1. http://www.lenntech.es/biblioteca/osmosis-inversa/que-es-osmosis-
inversa.htm
2. http://criotec-coolers.com/osmosis-inversa-purificadora.htm
3. http://osmosisinversa.mx/osmosisinversa/
4. http://www.ultrafiltracion.com.mx/
5. http://www.lenntech.es/micro-y-ultra-filtracion.htm
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