Osmosis Inversa

 

OSMOSIS INVERSA   I.

FUNDAMENTO TEÓRICO ÓSMOSIS Y OSMOSIS INVERSA La Osmosis Inversa consiste en separar un componente de otro en una solución, mediante las fuerzas ejercidas ej ercidas sobre una membrana semi-permeabl semi-permeable. e. En el caso de la Osmosis, el solvente (no el soluto) pasa espontáneamente de una solución menos concentrada a otra más concentrada, a través de una membrana semi-permeable. Entre ambas soluciones existe una diferencia de energía, originada en la diferencia de concentraciones. El solvente pasará en el sentido indicado hasta alcanzar el equilibrio. Si se agrega a la solución más concentrada, concentrada, energía en forma fo rma de presión, el flujo de solvente se detendrá cuando la presión aplicada sea igual a la presión Osmótica Aparente entre las 2 soluciones. soluciones. Esta presión Osmótica Aparente es una medida de la diferencia de energía potencial entre ambas soluciones.

Los comp onentes básicos de una instala instalación ción Los componentes básicos de una instalación típica de osmosis inversa consisten en un tubo de presión conteniendo la membrana, aunque normalmente se utilizan varios de estos tubos, ordenados en serie o paralelo. Una bomba suministra en forma continua el fluido a tratar a los tubos de presión, y, además, es la encargada en la práctica de suministrar la presión necesaria para producir el proceso. Una válvula reguladora en la corriente de concentrado, es la encargada de controlar la misma dentro de los elementos (se denominan así a las membranas convenientemente dispuestas). Hoy en día, hay 3 configuraciones posibles de la membrana: el elemento tubular, el elemento espiral y el elemento de fibras huecas. Más del 60% de los sistemas instalados en el mundo trabajan con elementos en espiral debido a 2 ventajas apreciables:   Buena relación área de membrana/volumen membrana/volumen del elemento.   Diseño que le permite ser usado sin dificultades de operación en la mayoría de las

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aplicaciones, ya que admite un fluido con una turbiedad más de 3 veces mayor que los elementos de fibra hueca.

 

Este elemento fue desarrollado a mediados de la década del 60, bajo contrato de la oficina de aguas salinas. En la actualidad estos elemen elementos tos se fabrican con m membranas embranas de acetato de celulosa c elulosa o poliamidas y con distinto grados de rechazo y producción.

Aplicaciones de la Osmosis Inversa Entre 1950 y 1970, se llevaron a cabo innumerables trabajos a fin de implementar el uso de la osmosis inversa en la desalación de aguas salobres y agua de mar. A partir de 1970, esta técnica comenzó a ser competitiva, y en muchos casos superior aseparación algunos de los procesos operaciones unitarios usados en esta concentración, y purificación de yfluidos. Hay razones para justificar creciente supremacía, ya que la osmosis os mosis inversa reúne características de excepci excepción, ón, como:  

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Permite remover la mayoría de los sólidos (inorgánicos u orgánicos) disueltos en el agua (hasta el 99%). Remueve los materiales suspendi suspendidos dos y microorga microorganismos. nismos. Realiza el proceso de purificación en una sola etapa y en fforma orma continua. Es una tecnología extremadamente simple, que no requiere de mucho mantenimiento y puede operarse con personal no especializado. El proceso se realiza r ealiza sin cambio de fase, con el consiguiente ahorro de energía.

La osmosis inversa puede aplicarse en un campo muy vasto y entre sus ddiversos iversos usos podemos mencionar:    

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Abastecimiento de aguas para usos industrial Abastecimiento industriales es y consumo de poblaciones. Tratamiento de efluentes municipales e industriales para el control de la contaminación contaminació n y/o recuperación de compuestos valiosos reutilizables. En la industria de la alimentación, para la concentración de alimentos (jugo de frutas, tomate, leche, etc.). En la industria farmacéutica, para la separación de proteínas, eliminación de virus, etc.

 

  Equipo c on t ecnología de membrana (Ó (Ósmosis smosis Inve Inversa) rsa) II.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL SISTEM SISTEMA A

PARAMETROS PARA OSMOSIS INVERSA

Factor de conversión (Y)

Porcentaje de Porcentaje de Eficacia de rechazo ® paso de sales separación ®

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osmótica

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PRE TRATAMIENTO QUÍMICO El propósito del pre-tratamiento es reducir el contenido en materia orgánica y la cantidad de bacteria, así como reducir las incrustacione incrustaciones. s. El contenido en materia orgánica y las cantidades de bacteria deben ser tan bajos como sea posible para prevenir la llamada bio-obstrucción de membranas. La aplicación de un pre-tratamiento pre-tratamiento tiene varios benefici beneficios: os: Las membranas tienen un mayor límite de vida cuando se realizan pre-tratamientos extiende el tiempo de prod producción ucción ddee la instalación Ø  Se extiende Ø

  Las tareas de mantenimiento mantenimiento ssee sim simplifican plifican

 

Ø 

Los costos costos de empleo son menores

Además del pre-tratamiento se puede añadir una dosis química (ácido, antiescamante), para prevenir la descamación y precipitación de sólidos insolubles, tales como carbonato de calcio y sulfato de bario en la superficie de la membrana. Los ácidos aplicados son ácido clorhídrico (HCl) y ácido sulfúrico (H2SO4). El ácido sulfúrico es el producto químico más usado para este fin. Sin embargo, el ácido hidroclórico se aplica cada vez más porque al ácido sulfúrico puede influir negativamente a la velocidad de obstrucción de la membrana. Cuando el agua entrante contiene grandes cantidades de iones sulfato, el ácido hidroclórico reemplaz reemplazaa al ácido sulfúrico. En este caso la dosis de ácido sulfúrico aumentará las posibilidades de formación de costras por iones sulfuro en las membranas. DIFERENCIA ENTRE EL AGUA TRATADA CON EL DE LA PLANTA DE LA TARJEA Principalmente el agua de la Atarjea lleva procesos tales como: ü 

Pre-clorado del agua de rio. ü  Coagulación ü  Floculación

ü 

Decantación ü  Filtración ü  Cloración

Y sale agua potable con los siguientes parámetros: Sólidos disueltos (SD) = 1000ppm Dureza total (Dt) = 300ppm Turbidez < 1 Mientras que el agua tratada por osmosis inversa de la tabla 1 vemos que la dureza total es de alrededor de 10ppm. TRATAMIENTO DE AGUA POR OSMOSIS INVERSA COMPARANDO CON EL TRATAMIENTO CONVENCIONAL. Aun en nuestro país no es viable aplicar el tratamient tratamiento o de osmosis inversa debido a los costos de inversión en la tecnología de membranas, debido a que se tratan bajos caudales. Si el caudal fuera mayor resultaría factible la aplicación de la tecnología de membrana. El punto de equilibrio donde se igualan los costos del método convencional de obtención de agua desionizada y la tecnología de membranas es aprox. 500 gal/min.  AREAS MAS INMEDIATAS PARA LA APL APLICACIÓN ICACIÓN DE L AS TECNOLOGIAS DE MEMBRANAS:        

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Reducción de dureza Agua potable (desalació (desalación n de agua superficial o de pozo) Reducción de contenido de nitratos Reutilización de agua residual y recarga de acuíferos

  Reuso de agua en estaciones espaciales   Recuperación de productos de alto valor económico

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Purificación en circuitos de recuperación recuperación Tratamiento de super superficies ficies Tintado de fibras textiles Procesado del papel fotográfico Concentración de zumos de frutas Recuperación y concentraci concentración ón de aromas Concentración de mostos diluídos

             

Estabilización de vinos Fabricación de cerveza con bajo contenido en alcohol Pre concentraci concentración ón de la clara de huevo Pre concentraci concentración ón de jugos azucarados Fermentación alcohólica Industria electrónica para la obtención de agua ultra pura Industria farm farmacéutica, acéutica, ppara ara la ap aportación ortación de agua en los bbaños años de diálisis   En la industria alimentaria, en la preparación de bbebidas ebidas ccarbonatadas arbonatadas   En las ccentrales entrales eléctricas a vapor, en la aportación de aagua gua a las calderas de alta presión   Concentrados de leche descremad descremadaa ( sd = 30 %)

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Fabricación de de cremas quesos aheladas ppartir artir de lechede concentra concentrada da    Fabricación a partir lleche eche concentrad concentrada a   Fabricación de llácteos ácteos cultivados cultivados ( yogurt ) a ppartir artir de leche descremada   Concentración de leche por oi antes de un evaporador   Clarificación de jarabes de m maíz aíz tales como dextroza y fructuosa   Concentración de agua colada del almidón

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III. BIBLIOGRAFÍA ü  ü  ü  ü  ü 

http://es.scribd.com/doc/17546671/06-Atarjea  http://es.scribd.com/doc/17546671/06-Atarjea  http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/ http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/623 2099.1/6233/4/03_Mem%c3%b2ri 3/4/03_Mem%c3%b2ria.p a.p df http://pr52.quiminet.com/membran http://pr52.quiminet.com/membranas%2Bpara%2Bosmosi as%2Bpara%2Bosmosis%2Binversa. s%2Binversa.htm?r  htm?r  q=1 http://www.romin.com/2008/catalogos/osmosi http://www.romin.com/2008/catalogos/osmosis%20invers s%20inversa.pdf a.pdf Geankoplis- Procesos de Transporte y principios de procesos de separaci separación ón 4ta Edición pag 892 -901