Cuadro de clasificación y configuraciones de Filtración en membrana y ósmosis inversa

T7. Cuadro de clasificación y configuraciones de "Filtración en membrana y ósmosis inversa"
Definición
Ventajas de las
membranas sobre otras
bioseparaciones
Clasificación
(según)
Es un film delgado (fino) que separa dos fases y actúa como una barrera selectiva al transporte de materia.
1. La separación se produce en la misma fase, lo que resulta energéticamente favorable con respecto a la destilación.
2. No se produce acumulación, o se produce en pequeño grado, por lo que la unidad puede funcionar en continuo sin necesidad
de ciclos de regeneración, a diferencia de los procesos de adsorción.
3. No se requiere adición de reactivos, o en muy pequeño grado, a diferencia de los procesos convencionales de clarificación, que
normalmente requiere de la adición de coagulantes y floculantes.
4. Como una tecnología que ahorra espacio.
5. Puedan gestionar volúmenes de alimentación a escala industrial, que trabajen a temperaturas moderadas sin cambios de fase.
6. No precisar aditivos en el tratamiento son algunos de los aspectos positivos de las técnicas de membrana.
Mecanismo de separación
1. Membranas porosas: Producen separación por diferencias de tamaño y están compuestas por poros finos (macroporos:
<50nm, mesoporos: 2<50nm y microporos: <2nm) que dan lugar a las membranas de MF, UF, NF y DIA.
2. Membranas no porosas: medios densos orientados a la separación por difusión de especies. La difusión tiene lugar en el
volumen libre que está presente entre las cadenas macromoleculares del material de la membrana.
3. Membranas de intercambio iónico: Son geles muy hinchados portadores de cargas positivas o negativas.
Estructura
1. Membranas isótropas (simétricas): su sección transversal ofrece una estructura porosa uniforme a lo largo de todo su
espesor. Las membranas simétricas presentan una elevada permeabilidad al solvente y un bajo rechazo de sales.
2. Membranas anisótropas: presentan una capa densa y delgada llamada “capa activa” y es la barrera que permite el paso
del solvente e impide al paso del soluto. El resto de la membrana sólo sirve de soporte (lecho poroso).
Naturaleza
1. Membranas asimétricas (integrales): el material de la capa fina externa y el material poroso soporte son del mismo
material.
2. Membranas compuestas:
Capa superior: Capa activa
Capa intermedia: seco poroso soporte de la capa activa
Capa inferior: tejido reforzado responsable de la resistencia mecánica de la membrana.
Formas geométricas: (plana y cilíndrica)
1. Membranas tubulares: diámetro interno >3 mm.
2. Membranas tubulares de fibra hueca: diámetro interno <3 mm
Naturaleza química
1. Membranas orgánicas: la capa activa está fabricada a partir celulosa sus derivados y las poliamidas.
2. Membranas inorgánicas: Fundamentalmente materiales cerámicos con aplicaciones muy específicas: óxidos, nitruros,
carburos de metales.
carga superficial
1. Pueden ser porosas o densas, con restos aniónicos o catiónicos fijos en la estructura de la membrana. La separación es
consecuencia de la carga de la membrana, se utilizan en los procesos de electrodiálisis.
Configuraciones
Cartuchos de membranas: las membranas se enrollan alrededor del colector de permeado, se disponen en línea con el flujo de
alimentación, los contaminantes quedan retenidos en la membrana, generando un efluente depurado.
Módulos tipo placa-bastidor: Las membranas se disponen en bastidores separados por placas. La alimentación circula entre las
membranas de dos placas adyacentes, concentrándose en contaminantes conforme tiene lugar el flujo de permeado a través de
las paredes.
Módulos de membranas tubulares: Constituidos por carcasas cilíndricas de acero inoxidable o PVC, que contienen un número
variable de membranas tubulares. La alimentación se bombea por el interior de las membranas, produciéndose un flujo lateral de
permeado a través de las paredes.
Módulos de membranas enrolladas en espiral: dos membranas planas encerrando una hoja flexible porosa (colector de
permeado), sellada por tres de sus bordes. El borde abierto está conectado y enrollado sobre un tubo perforado que transporta el
permeado.
Módulos de membranas tipo fibra hueca: estructuras tubulares de tipo anisótropo, la estructura responsable de la separación se
dispone en la superficie externa o interna de la fibra. El cambio de dirección del flujo, hace desprender la torta en la superficie.