¿QUE ES OSMOSIS INVERSA?

La osmosis inversa  es una técnica de desmineralización basada en membranas y usada para separar sólidos disueltos, tales como iones, de una solución. Las membranas en general actúan como barreras permeables selectivas que permiten que algunas substancias (como el agua) permeen a través de ellas, mientras retiene otras sustancias disueltas (como iones). La osmosis inversa, ofrece la filtración más fina actualmente disponible, rechazando la mayoría de los sólidos disueltos y suspendidos, al tiempo que impiden el paso de las bacterias y los virus, obteniéndose un agua pura y esterilizada.

Aguas con un elevado contenido de sales como, sodio, calcio, boro, hierro…, cloruros, sulfatos, nitratos y bicarbonatos…, pueden ser tratados con la osmosis inversa hasta alcanzar los límites considerados como “agua aceptable” para su utilización. Las membranas filtrantes son la clave y responsables de separar las sales del agua. Dichas membranas pueden considerarse como filtros moleculares.

El tamaño de los poros de estos filtros membranas es extremadamente reducido, por lo que se requiere una presión considerable para hacer pasar cantidades de agua a través de ellas. La elección del modelo de membrana más apropiado es según el agua a tratar y su empleo posterior, determinando el tipo de instalación más idónea.

Las suciedades que quedan en las membranas son posteriormente arrastradas y lavadas por la misma corriente de agua. De esta forma el sistema realiza una autolimpieza constante. Esta corriente de agua de desperdicio necesaria, está en relación directa con el tipo de membrana que se utiliza y sus exigencias.

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO OSMOSIS INVERSA:

Para entender el proceso de la osmosis inversa, empecemos por recordar la ósmosis natural, mecanismo de transferencia de nutrientes en las células de los seres vivos a través de las membranas que la recubren. En tal sentido, cuando se ponen en contacto dos soluciones de diferentes concentraciones de un determinado soluto (por ejemplo, sales), se genera un flujo de solvente (por ejemplo, agua) desde la solución más diluida a la más concentrada, hasta igualar las concentraciones de ambas.

De aquí se deduce que si nuestro interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más diluida posible deberemos invertir el fenómeno. Para ello hay que vencer la presión osmótica natural mediante la aplicación en sentido contrario de una presión mayor.

MEMBRANA DE LA OSMOSIS INVERSA:

Es una membrana que tiene un área “microporosa” que rechaza las impurezas y que no impide el paso del agua. La membrana rechaza las bacterias, pirógenos, y 85%-95% de sólidos inorgánicos.

Los sólidos orgánicos con un peso molecular superior a 300 son rechazados por la membrana, pero los gases pasan a través. La osmosis inversa es una tecnología de rechazo en porcentaje. La pureza del agua producida depende de la pureza del agua en la alimentación.

FACTORES DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN QUE AFECTAN LA MEMBRANA:

• Presión: La presión del agua de alimentación afecta la cantidad y la pureza del agua producida por la osmosis inversa. Baja presión del agua de alimentación causa baja corriente y baja pureza.
• pH: Determinar la variedad del pH en agua de alimentación es muy importante. Es recomendado de usar una variedad más amplia de membranas cuando el agua de alimentación es básica, ácida o inestable.
• Índice de Saturación de Langelier (Langelier Stauration Index – LSI): El LSI indica el principio de la formación de una incrustación o sarro sobre el área de la membrana. El LSI se calcula con la temperatura, el total de sólidos inorgánicos, la dureza alcalina, y pH del agua de alimentación. Si el índice LSI es positivo, se recomienda instalar un suavizador de agua ante del sistema de osmosis inversa.
• Cloro Libre (TFC) y Bacterias: Las membranas de acetato de celulosa necesitan una limpieza constante de TFC para impedir la propagación de bacterias y que se dañe la membrana. En contraste, la poliamida y las membranas finas, como cintas, son dañadas por el TCF. El carbón activado es usado para remover el TCF cuando la poliamida y las membranas finas lo necesitan.
• Temperatura: La duración de la membrana se basa sobre la temperatura del agua de alimentación que debe ser de 25°C. Por cada 1°C bajo 25°C, la cantidad de la producción del agua es reducida por 3%. El agua de alimentación que tiene una temperatura superior a 35°C dañara la mayoría de las membranas.

APLICACIONES:

• Generación de aguas ultrapuras para procesos industriales.
• Desalinización de agua de mar.
• Desalinización de agua salobre.
• Tratamiento de aguas reusadas para generación de aguas con baja salinidad para aplicaciones industriales.
• Tratamiento terciario de efluentes con sales, químicos, DBO5 y bacterias.

Existen varios tipos de membranas, pero las más comunes son: Las membranas de acetato de celulosa y de poliamidas. Las de acetato de celulosa se emplean para caudales grandes por unidad de superficie, mientras que las de poliamidas son apropiadas para soportar caudales menores.

SISTEMA TÍPICO DE OSMOSIS INVERSA:

Un sistema típico con membranas de osmosis inversa, consiste en tres subsistemas separados: pre-tratamiento, el proceso de membrana y el post-tratamiento.

Un entendimiento completo de las características de la fuente de agua y las metas de calidad de agua es esencial para el exitoso diseño y operación de una planta de tratamiento, ya que los contaminantes presentes en la fuente de agua determinan la combinación de pre- y post-tratamiento que serán necesarias.

Los procesos de pre-tratamiento usualmente involucran la adicción de ácidos, inhibidores de incrustación, o ambos, para prevenir la precipitación de sales poco solubles, seguido de una etapa de filtración, para prevenir la obstrucción por partículas. El post-tratamiento puede incluir muchas unidades típicas de un sistema convencional de tratamiento de agua potable, tales como aireación, desgasificación, ajuste de pH, adición de químicos contra la corrosión, fluorización, y desinfección.

 

OBSTRUCCIONES

La obstrucción de membranas es un resultado de la deposición de sólidos suspendidos, orgánicos y microbios en la superficie de la membrana, típicamente en el lado de abastecimiento/concentrado. Una membrana obstruida presenta dos problemas principales de desempeño: presión de operación más alta de lo normal (para compensar el menor flujo de la membrana a presión constante) y una caída de presión más alta de lo normal. Las causas de obstrucción de una membrana Ro son:

• Deposito de cieno (limo) u otros sólidos suspendidos que han sido inadecuadamente removidos por el pre-tratamiento
• Incrustaciones inorgánicas causadas por la precipitación de sales poco solubles o sílice.
• Obstrucciones bilógicas causadas por el excesivo crecimiento microbiano
• Interacción de orgánicos con la membrana (obstrucción química) La bio-obstrucción ha sido considerado uno de los problemas más serios en la operación de las plantas de Ro (especialmente desalinizadoras de agua de mar).

El método usual para prevenirlo es la dosificación continua de cloro en la toma de agua. Sin embargo, esto crea un nuevo problema por la poca/nula tolerancia de las membranas de RO al cloro.

Se considera que la obstrucción química es causada por la adsorción de materiales orgánicos tales como sustancias húmicas y surfactantes en el agua de abastecimiento o en la superficie de la membrana.

DIRECTRICES DE CALIDAD DE AGUA GENERALMENTE ACEPTADAS PARA MINIMIZAR LA OBSTRUCCIÓN DE LA MEMBRANA DE OSMOSIS INVERSA

SUSTANCIA	MEDIDA	VALOR
Sólidos Suspendidos	Turbiedad	<1 NTU
Coloides	SDI	<5
Microbios	Filtración por membrana	<1.000 UFC/ml3
Orgánicos	Concentración COT4	<3ppm
Color	Unidad de color	<3 APHA5
Metales pesados	Concentración	<0.05 ppm
Sulfuro de hidrógeno	Concentración	<0.1 ppm

 

INCRUSTACIONES:

La incrustación de una membrana RO es el resultado de la precipitación de sales saturadas sobre la superficie de la membrana. Una membrana incrustada presenta tres problemas principales de desempeño: presión de operación más alta de lo normal (para compensar el menor flujo de la membrana a presión constante), una caída de presión más alta y un menor rechazo de sales de lo esperado. La Tabla 3 muestra las directrices de calidad de agua generalmente aceptadas para minimizar la incrustación de la membrana de RO.

DIRECTRICES DE CALIDAD DE AGUA GENERALMENTE ACEPTADAS PARA MINIMIZAR LA INCRUSTACIÓN DE LA MEMBRANA DE OSMOSIS INVERSA

SUSTANCIA	MEDIDA	VALOR
SÍLICE	ppm	200
BARIO, ESTRONCIO	ppm	< 0.05
CALCIO	LSI	< 0
CLORO	ppm	< 0