Revista de descontaminación industrial, recursos energéticos y sustentabilidad.

Nanocompuestos Ventajosos

Nanocompuestos Ventajosos

Membranas de osmosis inversa con nanopartículas son más eficientes.



Por Carlos Padilla
Product Manager Water and Wastewater Treatment
Soltex Chile


En el tratamiento de aguas por medio de osmosis inversa, pequeños cambios en las estructuras de las membranas de filtrado pueden hacer la diferencia entre una de clase mundial y otra con un pobre desempeño.

Una innovación importante que remeció la industria fue la inclusión de nanocompuestos en la película delgada (TFN por sus siglas en inglés). Estas membranas originalmente incorporaron nanopartículas de zeolita en la capa de separación formada interfacialmente y se encontró que poseen una mayor permeabilidad con respecto a las membranas fabricadas sin las nanopartículas, sin afectar el rechazo de sales. Por otro lado, estas membranas no solo mejoraron la productividad y calidad del agua, sino que además presentaron un menor factor de ensuciamiento alargando su vida útil.

El resultado de la optimización de la tecnología de membrana utilizando nanocompuestos (TFN) realizado por la empresa LG NanoH2O, LLC durante los últimos años ilustra las oportunidades para un tratamiento más eficiente.

Ensuciamiento

Las membranas de osmosis inversa (reverse osmosis, RO) se utilizan mayormente en el tratamiento de agua potable, aguas residuales y en aplicaciones industriales.

Uno de los grandes problemas que enfrentan es el ensuciamiento, proceso que deriva en la pérdida de desempeño de la membrana debido a la deposición de sustancias suspendidas o disueltas en la superficie externa. Esto limita el flujo operativo, disminuye la producción de agua e incrementa el consumo de energía. El ensuciamiento anticipado de la membrana también acrecienta la necesidad de llevar a cabo periódicamente procedimientos de limpieza en sitio (clean in place, CIP).

Estas situaciones disminuyen la eficiencia del proceso, aumentan el costo operativo y generan problemas ambientales relacionados a la eliminación de las soluciones de CIP.

Existen varios tipos de ensuciamiento, que se clasifican comúnmente en:
•    Coloidal: Deposición de partículas coloidales.
•    Orgánico: Materia orgánica natural, materia orgánica de efluentes, componentes orgánicos sintéticos, surfactantes y plastificantes.
•    Biofouling: Crecimiento microbiano y sustancias poliméricas extracelulares excretadas por microorganismos.
•    Scaling: Precipitación de componentes inorgánicos súper-saturados.

Membranas LG NanoH2O

Para resolver estos problemas, LG NanoH2O, fabricante de las membranas de película delgada con nanocompuesto (thin film nanocomposite, TFN), ha desarrollado una línea de membranas de ósmosis inversa que combina las ventajas de las TFN con características anti-ensuciamiento (anti-fouling, AF).

LG NanoH2O desarrolló una fórmula anti-ensuciamiento única en la capa superficial de poliamida que forma una barrera protectora entrecruzada y que está unida de manera permanente a la superficie de la membrana siendo parte de la capa activa (ver figura adjunta). Esta capa no lavable, inhibe la absorción de contaminantes y mantiene la estabilidad de la membrana y el desempeño bajo los métodos de limpieza que siguen los estándares industriales.

Las propiedades de la superficie de la membrana, como la rugosidad de la superficie, hidrofilicidad y la carga, se pueden caracterizar utilizando microscopía de fuerza atómica (atomic force microscopy, AFM), ángulo de contacto y medidas de potencial zeta, respectivamente. Estudios previos indican que en general una superficie de membrana más suave, más hidrofílica y con más carga neutra, ofrece mejor resistencia a la contaminación orgánica y puede mantenerse más limpia. Se utilizaron estas técnicas de caracterización para investigar las propiedades de la superficie de la membrana LG AF (Anti Fouling por sus siglas en ingles), las cuales revelaron que la membrana anti-ensuciamiento de LG superó a las membranas de otros fabricantes disponibles en el mercado en los tres aspectos mencionados.

Lea este artículo completo en InduAmbiente 151 (marzo-abril 2018), páginas 96-97.