Prensa

18 de mayo, 2020

Diferencias entre microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y osmosis inversa.

Para el tratamiento de agua se utiliza la tecnología de membranas, dependiendo de cuál resultado se requiere. Estos son los cinco principales niveles de filtración:

– Microfiltración (MF)
– Ultrafiltración (UF)
– Nanofiltración (NF)

– Osmosis Inversa (OI)

– Electrodiálisis (ED)

Estos cinco procesos se pueden subdividir en dos grupos: por una parte, la electrodiálisis, cuya fuerza motriz no es la presión sino de potencial eléctrico y, por tanto las membranas que se utilizan en ésta cuentan con grupos con cargas eléctricas diferentes (aniónicas y catiónicas). Por otro lado, están los cuatro primeros (microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y osmosis inversa) que son procesos de membrana caracterizados por el hecho de que la fuerza impulsora que facilita el paso de sustancias a través de la membrana es por gradiente de presión.

Microfiltración y Ultrafiltración

Éstas permiten la separación mecánica de sólidos suspendidos o disueltos mediante una membrana. La principal diferencia entre ambos procesos es el tamaño de poro de la membrana, que determina qué solutos pueden ser eliminados en el proceso. Las sustancias de mayor tamaño que los poros de la membrana son retenidas totalmente e incluso algunas sustancias más pequeñas que los poros también pueden ser retenidas parcial o totalmente dependiendo de la selectividad de la membrana.

Además del tamaño de los poros, la distribución de éstos en la estructura de la membrana también es un factor importante en ambos procesosLa microfiltración es capaz de separar pequeñas partículas (0,1 μm – 10 μm) y la ultrafiltración macromoléculas (0,04 y 0,1 μm).

La microfiltración se utiliza para la esterilización en frío de alimentos líquidos y productos farmacéuticos, para la reducción de microorganismos del agua y es común como pretratamiento del agua para nanofiltración y osmosis inversa.

La ultrafiltración se aplica para la eliminación de sustancias orgánicas, en la eliminación de trihalometanos del agua, en el tratamiento de aguas residuales y en la industria textil. Además cada vez es más común como pretratamiento del agua para osmosis inversa.

Nanofiltración

Es un proceso intermedio entre la osmosis inversa y la ultrafiltración por los niveles de separación que permite y por las presiones de aplicación que requiere.

Estas membranas son de estructura microporosa y pueden retener partículas con un tamaño de 0,1 µm-0,001 µm, lo que permite separar del agua la mayoría de moléculas, aunque las de peso molecular más bajo queden retenidas en la membrana parcialmente. Por lo que este proceso permite la separación de sustancias orgánicas (proteínas, azúcares), microrganismos y algunas sales multivalentes.

Además, en este proceso la separación de sustancias se lleva a cabo de manera combinada tanto por el tamaño de los poros como por los mecanismos de disolución-difusión que caracterizan el proceso.

La nanofiltración se utiliza para la eliminación de metales pesados de las aguas residuales, para descontaminación de las aguas residuales, para la eliminación de nitratos, para la eliminación del color y también como pretratamiento antes de la osmosis inversa. Muy común es su uso para ablandar aguas, donde el uso de ablandadores por medio de resinas no es aplicable.

Osmosis Inversa

Este proceso de membranas retiene prácticamente todas las moléculas más pequeñas y sales, incluidas las sales monovalentes, mientras que las moléculas de agua pueden pasar libremente a través de la membrana.

La característica principal de este proceso es que el rechazo de solutos no ocurre mediante filtración, sino que el mecanismo de transporte característico es el de disolución-difusión a través de la membrana, es decir que el proceso de separación se debe a la diferente solubilidad y difusividad en la membrana de los distintos componentes de la solución acuosa y por tanto se trata de un proceso físico-químico, ya que las interacciones que existen entre las moléculas de agua, la membrana y los solutos son las responsables de la separación. Las membranas de OI son hidrófilas para que las moléculas de agua sean atraídas fácilmente y por difusión transportadas a través de la estructura polimérica de la membrana.

Por lo tanto, los componentes que constituyen el permeado, es decir, los que consiguen atravesar la membrana, deben tener cierta afinidad con el material de la membrana ya que es un factor decisivo para que se puedan disolver en su estructura y posteriormente difundirse a través de ella. Es por ello que en este proceso el material de la membrana es mucho más importante que en la microfiltración y ultrafiltración.

Además, las membranas de OI al ser densas y no porosas, presentan unos valores inferiores de permeabilidaddebiéndose trabajar a valores superiores de presión que permitan superar la presión osmótica para lograr que exista un flux razonable de fluido desde la fase concentrada al permeado.

La osmosis inversa es la técnica que más se utiliza en la actualidad para la desalación de agua, ya que permite la eliminación de sales, así como de compuestos orgánicos de bajo peso molecular, permitiendo producir un agua potable de gran calidad.

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