Parlem de membranes? (II)

COMPOSICIÓ

Podem classificar les membranes en dos grups segons el tipus de material de fabricació:

  1. Membranes orgàniques: fetes de polímers naturals o sintètics. La cel·lulosa, la llana o el cautxú estarien a la banda dels naturals i el PVDF o PTFE estarien al costat dels sintètics.
  2. Membranes inorgàniques: d’origen metàl·lic, ceràmic o de zeolita.

Les d’origen orgànic són les més utilitzades en depuració ja que tenen menor cost per rendiment. Tot i així les inorgàniques excel·leixen en resistència mecànica i química i tenen una major tolerància a les temperatures elevades. D’aquesta manera es poden utilitzar en el cas de tenir una aigua de característiques més extremes de les habituals.

A sota, cortesia d’Advantec, d’esquerra a dreta podem veure imatges al microscopi de diferents polímers: acetat de cel·lulosa, niló i PTFE.

CONFIGURACIÓ

Aquest és un terme prou difús com per tenir en compte varis aspectes, en el cas de The MBR Book hi trobem aquest esquema:

Membrane config
Font: The MBR Book

Com podeu veure, hi ha diferents configuracions segons el tipus de procés, la geometria de la membrana, el sentit de pas de l’aigua, etc. A sota us poso dues fotos de possibles configuracions de la marca Pentair:

I ara passo a explicar-vos els 4 tipus de configuració més habituals a nivell comercial:

  • Tubular: cada membrana és introduida en un tub de suport i llavors és inserit en una estructura més gran que és capaç d’aguantar la pressió de treball corresponent.
Tubular Membrane
Font: Synder Filtration
  • Fibra Buida (HF): és una agrupació de centars a milers de fibres que s’insereixen directament en un receptacle o carcassa de pressió (Pressure Vessel). S’utilitzen habitualment en MBRs.
OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Font: Eclipse Membranes
  • Embolicada en espiral (Spiral Wound). Un video val més que mil paraules:

  • Plaques (Plates & Frames): són membranes planes que tenen de suport una sèrie de plaques. Aquests generen els canals de circulació per on sortirà el permeat. Un exemple en vídeo d’Alfa Laval:

I fins aquí la segona part d’aquest apassionant món! A la tercera parlarem de membranes externes i submergides, avantatges i inconvenients i alguna cosa més.

Continua la lectura de Parlem de membranes? (II)

Parlem de membranes? (I)

UF Membranes
Instal·lació feta amb membranes. Font: WEHRLE Umwelt

Un món a part en la depuració, purificació i desinfecció de les aigües és el de les membranes. Des del segle passat que no s’ha deixat d’avançar en diferents configuracions, tipus de materials, etc.

En funció de la mida del porus aconseguirem diferents qualitats d’aigua filtrada, així podrem desfer-nos de sòlids en suspensió, virus i bacteris o compostos de tipus orgànic i/o mineral depenent del nostre objectiu de qualitat final.

Pel què fa al procés en sí mateix, a l’esquema de sota podem veure com de l’aigua residual se n’obtenen dos productes: el permeat i el concentrat. El primer és l’aigua que ha passat a través dels porus de la membrana i el segon és el que no l’ha atravessat i que per tant s’ha anat concentrant a mida que anava circulant pel sistema. En aquest vídeo es pot veure els elements que queden al concentrat en funció del diàmetre de porus.

operaciocc81-de-membranes.jpg
Esquema del procés de filtració per membranes. Font: Metcalf & Eddy

 TIPUS DE FILTRACIÓ

Com hem dit abans, va en funció del diàmetre de porus el qual permet operar en un rang de grandària de partícula determinada:

Microfiltració: entre 0,07-2 micres (per fer-nos una idea 1 micra equival a 0,000001 mil·límetre!). En el concentrat hi quedarien retinguts sòlids en suspensió, la majoria de bacteris i protozous i ous d’helmints. En les aplicacions hi trobaríem l’esterilització de la llet en la indústria alimentària o purificació d’enzims a la industría química-farmacèutica.

Ultrafiltració: entre 0,008-0,2 micres. Aquí s’hi afegiria al concentrat alguns contaminants orgànics a més d’eliminar la pràctica totalitat de bacteris i virus. En aquest cas la ultrafiltració és l’exemple bàsic en reutilització d’aigua; depenent de l’ús final hi haurem d’afegir algun pas més com osmosi inversa, cloració, carbó actiu, etc.

Nanofiltració: entre 0,0009-0,01 micres. Aquí s’hi afegeix el fenomen de la difusió a banda de la filtració, podríem dir que és un procés mixte i que aconsegueix eliminar sòlids dissolts, nitrats, metalls pesats o molècules de carbonat càlcic, aquestes últimes responsables de la duresa present en l’aigua. En aquest cas els usos poden ser per aconseguir aigua d’una gran qualitat partint d’aigua residual complexa com pot ser els lixiviats.

Osmosi Inversa: entre 0,0001-0,002 micres. La difusió és el fenomen exclusiu del procés i en funció de la temperatura, pH i pressió aplicada pot arribar a retenir-ho tot menys el Bor. És el procés principal en les dessaladores.

Per fer-ho més gràfic, us adjunto una taula representativa del radi d’acció de les membranes:

Cut-offs_of_different_liquid_filtration_techniques
Font: Wikimedia

I fins aquí la part introductòria al món de les membranes, properament aprofundirem una mica més parlant de tipus de material i possibles configuracions.

Stay tuned!

Continua la lectura de Parlem de membranes? (I)