Soluciones para la incrustación de membranas
Por G. K. Dhawan, 1985
Introducción al ensuciamiento de membranas
Todas las membranas pierden su rendimiento con el tiempo. Una de las principales causas de esta pérdida se debe a las sustancias que se depositan en su superficie. Si bien el término incrustación se utiliza para la deposición de cualquier material sobre la membrana, el recubrimiento de la superficie de la membrana puede deberse a lo siguiente:
- Abordaje
- Escalada
Abordaje
La incrustación de las membranas se debe a los materiales suspendidos o emulsionados que pueden estar presentes en el agua de alimentación del sistema de ósmosis inversa. Ejemplos de estos materiales son: sílice, aceite, arcilla, hierro, azufre y ácidos húmicos. Estas sustancias pueden presentarse en forma muy fina o coloidal. Incluso los filtros de cartucho típicos de 5 micras, utilizados antes de un sistema de ósmosis inversa, pueden no eliminar completamente estas incrustaciones.
Ensuciamiento y incrustaciones en las membranas
La concentración de todos los materiales en el agua de alimentación, tanto disueltos como suspendidos, es máxima cerca de la superficie de la membrana. A medida que el permeado se elimina a través de la membrana, todas las impurezas quedan cerca de ella. La capa de agua junto a la superficie de la membrana (capa límite) se concentra cada vez más en los materiales disueltos y suspendidos. Estas concentraciones alcanzan un nivel constante en función de la velocidad de alimentación, la recuperación del elemento y el flujo de permeado de la membrana (galones por pie cuadrado de permeado producidos al día).
Es importante seguir las recomendaciones de los fabricantes de membranas sobre el caudal mínimo de alimentación, la recuperación máxima del elemento y el flujo máximo del elemento. Estas recomendaciones se basan en el tamaño del elemento y la calidad del agua de alimentación que se está tratando. La concentración de sólidos disueltos y suspendidos en la capa límite controla el rendimiento de la membrana. Una concentración más alta implica una mayor presión osmótica, una mayor tendencia de los sólidos suspendidos a coagularse y recubrir la superficie de la membrana, y una mayor probabilidad de formación de incrustaciones. Mantener las condiciones de funcionamiento adecuadas de la membrana es la medida preventiva clave para minimizar su ensuciamiento.
Inyección de antiincrustante
Para sistemas no residenciales, otra opción para evitar la incrustación de carbonato de calcio y sulfato de calcio es mediante el uso de antiincrustantes . Estos se inyectan directamente en el agua de alimentación aguas arriba del filtro de cartucho. La dosis de antiincrustante depende del análisis del agua de alimentación, pero generalmente está entre 2 y 5 ppm. En términos simples, los antiincrustantes retrasan el proceso de formación de incrustaciones. Este retraso es suficiente para evitar la precipitación de carbonato de calcio y sulfato de calcio en la superficie de la membrana. Como este retraso es por un período finito, la incrustación puede ocurrir en los sistemas al apagarse. Por esta razón, es una buena práctica lavar las membranas con permeado o agua de alimentación al apagar. Mediante este lavado, la solución concentrada en la membrana es desplazada por el permeado o agua de alimentación.
Inyección de dispersante
Para materiales suspendidos o coloidales, se puede inyectar un dispersante en el agua de alimentación. La dosis habitual es de 10 ppm. Los dispersantes evitan que los sólidos suspendidos finos se coagulen y se depositen sobre la superficie de la membrana. El uso adecuado de dispersantes puede minimizar la incrustación causada por partículas problemáticas difíciles de prefiltrar.
Inyección de ácido
Ajustar el pH del agua de alimentación es otra forma de controlar la formación de incrustaciones de carbonato de calcio. El efecto neto de reducir el pH de la alimentación mediante la inyección de ácido es convertir la alcalinidad del bicarbonato en dióxido de carbono, previniendo así la formación de carbonato de calcio. Por razones de manejo y seguridad, la inyección de ácido no se utiliza en sistemas residenciales ni comerciales pequeños.
Reducir la recuperación
La recuperación de la membrana se define como la relación entre el flujo de permeado y el flujo de alimentación de dicha membrana. La recuperación puede reducirse aumentando el flujo de alimentación. Otra forma de reducir la recuperación es disminuir la presión de operación. Una presión de operación más baja produce una menor cantidad de permeado. Si el flujo de alimentación se mantiene cerca del valor original, se obtiene una recuperación menor.
El efecto de una menor recuperación es reducir la concentración general de todas las sustancias en el sistema de ósmosis inversa. También se logran condiciones más favorables en la capa límite al reducir la recuperación del sistema.
Limpieza de membranas
Incluso con todos los cuidados preventivos que se le brindan a un sistema de ósmosis inversa, las membranas pueden ensuciarse. Limpiarlas puede mejorar su rendimiento. Se pueden limpiar con soluciones de limpieza aprobadas por el fabricante. No resulta económico limpiar las membranas utilizadas en sistemas residenciales de ósmosis inversa.
Conclusiones
La incrustación y el ensuciamiento de la membrana se pueden minimizar mediante un diseño y unas condiciones de operación adecuados. Al diseñar y operar el sistema de ósmosis inversa, se deben considerar las variables importantes que controlan el ensuciamiento de la membrana.
Literatura relacionada:
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Pautas de limpieza de membranas |
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Productos químicos de limpieza y soporte de membranas |