Con la recurrente necesidad de satisfacer la demanda del vital líquido en todas las zonas, se han desarrollado tecnologías cada vez más rentables; no hace más de 20 años se comenzaron a utilizar los sistemas de ósmosis inversa para aprovechar la mayor cantidad de agua posible de los diferentes puntos de extracción, llámese ríos, lagos, mantos acuíferos y hasta agua salina. La principal tecnología que hace posible la ósmosis inversa, es la membrana de ósmosis inversa.
Su principal función es separar la impurezas del agua permitiendo que se purifique a través de ella y su principio es el siguiente: consiste en impulsar el agua cruda con ayuda de un equipo de alta presión a través de una membrana semipermeable, la cual provoca la separación de las partículas no deseadas contenidas en el agua, en este caso, solidos suspendidos, sales y minerales, con el fin de obtener agua pura, según el requerimiento deseado. De esta manera, se obtiene un flujo de agua pura (permeado), y por el otro un flujo de agua con las partículas no deseadas llamado rechazo.
Las primeras se fabricaron a base de acetato de celulosa, un componente de origen natural, en la actualidad se fabrican a base poliamidas que es un tipo de polímero, su desempeño se caracteriza por dos parámetros; flujo de permeado y rechazo de sales.
Las características principales de las membranas de poliamidas son los siguientes:
- Tienen aspecto de una delgada película, formada sobre una capa a base de polisulfona.
- Soportan el trabajo a altas presiones.
- Resisten variaciones en el pH del líquido, de 2 hasta 12.
- Pueden soportar agua de hasta 48oC y resiste la degradación de los microorganismos.
Sus principales aplicaciones son las siguientes:
- Generación de aguas ultra puras para procesos Industriales, por ejemplo, en las industrias alimentaria, farmacéutica, médica, cosmética, química, electrónica, biotecnológica, etc., se utiliza agua por ósmosis inversa, puesto que en la mayoría de los procesos se necesita agua ultra pura.
- Desalinización de agua de mar depende bastante de la zona geográfica, la salinidad de aguas de mar es de 30000 mg/L – 40000 mg/L. Para conseguir condiciones de agua potable se utilizan membranas de poliamida de tipo fibra hueca, que permiten conseguir rechazos superiores al 99.3 % con presiones de trabajo de 50 bar – 70 bar.
- Desalinización de agua salobre, la salinidad de este tipo de aguas es de 2,000 mg/L. Para su tratamiento se utilizan presiones de 14 bar – 21 bar para obtener rechazo mínimo del 90% y obtener aguas con concentraciones salinas menores de 500 mg/L, que son los valores recomendados para considerarse agua de potabilidad. Las plantas de tratamiento de aguas salobres utilizan módulos de membranas enrolladas en espiral y se estima que produce a bajo costo.
- Tratamientos de aguas residuales, principalmente utilizadas en ciudades en donde existe severa escasez de agua, utilizan plantas de ósmosis inversa para tratar el agua procedente del tratamiento biológico de las aguas, utilizándolas para recarga de mantos freáticos, con la desventaja de los altos costos de operación por el alto ensuciamiento que sufre la membrana.
Las membranas osmosis inversa se clasifican según su rendimiento, los parámetros principales para evaluarla son los siguientes, rechazo de sales, flujo/productividad y presión de operación, además las membranas de película delgada a su vez se clasifican por sus porcentajes de alto rechazo, alto flujo, membrana de agua de mar y de agua salubre. El rendimiento de la membrana de ósmosis inversa varía de acuerdo con la calidad de agua a tratar y el mantenimiento preventivo que se le aplique, normalmente a las membranas de osmosis inversa tienen dos factores que no favorecen su rendimiento, que son los siguientes; El efecto de la incrustación, consiste en la precipitación de sales insolubles tales como CaCO3, CaSO4, CaSiO 3, SrSO4, BaSO4 y óxidos/hidróxidos de metal como el Fe 2O3 y el Fe(OH)3) en la superficie de la membrana, debido a que superan el límite de saturación. Es complejo y depende de varios factores físicos y químicos relacionados, como la temperatura, pH, concentración iónica (por ejemplo, dureza, alcalinidad), y porcentaje de flujo. La recuperación del sistema determina la concentración de las sales rechazadas en el flujo de concentrado de rechazo. Para revertir el efecto existe un número de métodos que pueden ser implementados para prevenir incrustaciones, uno de los métodos más sencillo consiste en disminuir la recuperación del sistema de ósmosis inversa, lo cual disminuye la concentración de sales en el flujo de rechazo o la acidificación del agua de alimentación para disminuir el pH, aumentando la solubilidad de las sales o añadiendo polímeros especiales que previenen la formación de incrustación en el agua de alimentación.
El efecto de oxidación principal de las membranas de película delgada es su sensibilidad a los agentes oxidantes, tales como el cloro libre, yodo, peróxido de hidrógeno, ozono, los cuales son comúnmente utilizados como desinfectantes.
El agua de alimentación no debe de tener ningún agente oxidante, de lo contrario ocurre la degradación de la membrana de película delgada y habrá una caída lenta en el rechazo iónico. Las membranas tienen más o menos 1,000 ppm-horas de tolerancia al cloro libre, antes de que comience la degradación de la membrana. Se debe de cuidar que a cada tipo de oxidante se le asigna una tolerancia única en ppm-horas, que también depende del pH, temperatura y presencia de metales catalizadores como el hierro. Aunque la degradación es fácil de prevenir, el cloro es el desinfectante más utilizado y es en que nos debemos de enfocar a la hora de combatirlo.
Los métodos que debemos de utilizar ante el cloro son los siguientes:
- Emplear un filtro de carbón de tamaño que requiera en el agua de alimentación.
- Dosificar la concentración adecuada de disulfito de sodio en el agua de alimentación, con una bomba dosificadora. El disulfito de sodio reacciona con el cloro para convertirlo en una forma no oxidante. El agua de alimentación no debe de tener ningún agente oxidante, de lo contrario ocurrirá la degradación de la membrana delgada y habrá una caída lenta en el rechazo iónico.
Todos los equipos tienen aspectos a favor y en contra, la membrana de ósmosis inversa se utiliza en las diferentes industrias porque proporciona un agua de excelente calidad tanto para consumo humano, riego y usos industriales. Se consigue un porcentaje alto (99 %) de retención de los contaminantes del agua, tanto disueltos como no disueltos. Es un sistema amigable con el medio ambiente, puesto que no expulsa ningún tipo de químico nocivo.
POSTS RECIENTES
