Introducción.
Mediante membranas, podemos reducir la materia en suspensión y coloidal de los supuestos orgánicos e inorgánicos disueltos. Consiguiendo estas reducciones en función del diámetro de su poro,… cuatro tipos de membranas: Microfiltración (0,1 microm a 500000 dalton), ultrafiltración (0,01 microm a 20000dalton), nanofiltración (0,001 microm a 200 dalton) y ósmosis inversa (0,0001 microm a 100 dalton).
Materiales de composición
Según la aplicación requerida, se utilizan diversos materiales. Las dos clases genéricas son las membranas orgánicas y las minerales, llamadas así por la naturaleza del material utilizado para su fabricación.
Las membranas orgánicas, las más antiguas, se fabrican con diversos polímeros (acetato de celulosa, polisulfoso, PVDF, acrilonitrilo...), cuya elección se efectúa en función de las necesidades: tipos de reacciones químicas posibles, necesidad de homologación alimentaria, temperatura de trabajo, etc.
Los polímeros usados en estas membranas pueden ser hidrofílicos e hidrófobos. En el caso de los primeros, el agua se http://ilovepedospe.blogspot.com/ asocia con la membrana estableciendo enlaces de puente de hidrógeno. En los hidrófobos existe el problema de la adición a su estructura de las partículas hidrófobas presentes en el agua de alimentación, generando esto un aumento del embrutecimiento de las membranas, aunque por contra presentan mayor estabilidad mecánica, química y térmica que los polímeros hidrofílicos.
En general, los polímeros hidrofílicos son más usados en procesos destinados a retención salina, mientras que los hidrófobos son más usados en procesos de filtración de agua a baja presión. Existe la opción de combinarlos en membranas compuestas para aprovechar las ventajas de ambos materiales.
Los polímeros hidrofílicos.
Celulosa y derivados. Son polímeros de bajo coste. Para el tratamiento de aguas se usan membranas de éster de celulosa, las cuales, aunque son sensibles a la hidrólisis alcalina y a la degradación biológica, http://ilovepedospe.blogspot.com/ se usan ampliamente en desalación, desinfección y clarificación y son relativamente resistentes al cloro.
Poliamidas aromáticas. Se usan en procesos de desalación por su alta selectividad. Presenta mayor estabilidad química y térmica comparativamente con los polímeros de celulosa, aunque presenta sensibilidad a la degradación oxidativa y no es compatible con trabajo con fluidos clorados.
Poliacrilonitrilo. Menos hidrófilo que los anteriores, es usado generalmente en procesos de ultrafiltración.
Los polímeros hidrófobos.
Polisulfonas y poliestersulfonas. Es uno de los materiales mas utilizados para UF y MF desde su desarrollo en 1975. La mayor ventaja de estos compuestos es su resistencia tanto a la temperatura como al pH. Este tipo de membranas sin embargo por lo general no toleran aceites, grasas y disolventes http://ilovepedospe.blogspot.com/ polares y a menudo se presentan junto a polímeros hidrofílicos para combatir el embrutecimiento.
Otros polímeros hidrófobos: politetrafluoroetileno, polietileno, policarbonato o isopropileno, etc.
Las membranas inorgánicas.
Las materias orgánicas tienen límites de resistencia mecánica, química y a la temperatura, lo que dio lugar en los ochenta a la utilización de nuevos materiales, tales como el Zirconio o el Titanio. Las membranas minerales satisfacen exigencias nuevas: trabajo con productos químicos, abrasivos o con altas temperaturas, necesidad de esterilización con vapor..., abriendo así nuevas vías a las técnicas de filtración tangencial. Estos materiales presentan una buena estabilidad térmica y química, pero http://ilovepedospe.blogspot.com/ presentan el inconveniente de que se procesan a temperaturas muy elevadas, incrementando mucho el coste energético de su fabricación.
Diferencias de estructura
La estructura de las membranas se ha mejorado con el tiempo optimizando los rendimientos de las técnicas de filtración tangencial.
Inicialmente, las membranas tenían una estructura simétrica, que significa que el tamaño de los poros seguía siendo prácticamente constante en todo el espesor de la membrana. Este tipo de membrana provoca resistencia ante la masa transferida actuando como una barrera selectiva. Eso conducía a problemas de graves pérdidas de cargas (aumento del consumo energético) y de colmatado de las membranas. En la actualidad, este tipo de membranas son muy poco utilizadas Para combatir esos inconvenientes, se desarrollaron membranas que tenían poros del tamaño del corte molecular únicamente en la parte de la membrana que está en contacto con el fluido a tratar.
Según la composición de la membrana (orgánica o mineral), se trata de membranas asimétricas o compuestas. La estructura asimétrica de las membranas orgánicas se obtiene actuando sobre factores de concentración, de temperaturas y de precipitación del polímero. La estructura compuesta en las http://ilovepedospe.blogspot.com/ membranas minerales se obtiene apilando capas de granos de diferentes tamaños.
En las membranas asimétricas y compuestas el tamaño de poro en la superficie es más pequeño por lo tanto sólo esta parte actúa como barrera selectiva. Las partículas más grandes no entrarán en el cuerpo de la membrana de este modo se evita el atascamiento de la membrana. Este tipo de membrana combina la alta tasa de filtración de una membrana fina con la alta selectividad de una membrana densa.
Las membranas compuestas normalmente están formadas por dos capas: la capa soporte y la capa de filtración. El soporte habitualmente es una membrana simétrica la cual posee una alta porosidad, no influye en http://ilovepedospe.blogspot.com/ la selectividad y tiene más espesor que la capa filtrante. Esta, es muy fina (puede llegar hasta únicamente 1 μm), y es la responsable de la selectividad de la membrana
En las membranas compuestas, la capa filtrante y el cuerpo soporte están fabricados de materiales diferentes. Los proveedores de membranas de micro y ultrafiltración utilizan mayoritariamente para la capa filtrante óxidos de aluminio, de zirconio o de titanio; y para el cuerpo soporte de la membrana carbono u óxidos de aluminio o de circonio. Estos materiales tienen la ventaja de tener una muy buena estabilidad térmica y química, pero presentan el inconveniente de que en general se sinterizan a temperaturas muy elevadas y, además, forman pastas cerámicas de muy baja plasticidad.
Las membranas no simétricas se pueden clasificar también como normales o inversas. En las normales la capa http://ilovepedospe.blogspot.com/ filtrante está en contacto con el flujo de alimentación y en las inversas, las menos utilizadas, es el cuerpo soporte el que está en contacto con el flujo de alimentación.
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