Las membranas utilizadas en los sistemas VSEP están hechas de varios polímeros como poliétersulfona, poliamides y otros compuestos de película delgada. Más de 200 tipos de membranas diferentes se emplean rutinariamente en los sistemas VSEP.
Los nuevos fabricantes de membranas están llegando rutinariamente en línea en todo el mundo, y una serie de emocionantes avances tecnológicos se han hecho en los últimos años (California es considerado por muchos como el epicentro de la nueva onda de tecnología de membrana). Muchos de estos avances están dirigidos a aumentar las capacidades de las separaciones de membranas en entornos de agua de proceso severo y aguas residuales. Por ejemplo, hay membranas de nanofiltración que salen que pueden soportar temperaturas extremas y rangos de pH. Las membranas están disponibles en una variedad de tamaños y configuraciones. En los sistemas VSEP, las membranas se fijan a una bandeja de acero y se apilan en una matriz, al igual que una configuración tradicional de placa y marco. (Consulte nuestra página de componentes del sistema VSEP para obtener más información sobre la configuración del paquete de filtros VSEP.)
Esencialmente, las membranas permiten que algunas cosas pasen a través mientras rechazan el resto. Por lo tanto, cualquier corriente de alimentación enviada a un sistema de membrana como un VSEP se dividirá en dos. Estos dos arroyos se denominan permeado y concentrado (a veces se denominan agua del producto y retentado, respectivamente).
La parte de la corriente que puede pasar a través de la membrana se llama permeado. El permeado es el “agua limpia”. La parte de la corriente que es rechazada por la membrana se llama el concentrado. En un contexto de recuperación o concentración de productos, el concentrado es el material deseable; en una aplicación de aclaración de aguas residuales o productos, el concentrado representa una mezcla concentrada de contaminantes indeseables.
Existen cuatro categorías básicas de membranas, que se caracterizan de la siguiente manera:
Microfiltración (0,1o – 2,0o)
Los microfiltros utilizados en los sistemas VSEP son casi exclusivamente PTFE (Teflón®). Los microfiltros o membranas MF se utilizan para eliminar pequeños sólidos suspendidos, material coloidal grande, algunas emulsiones y la mayoría de las bacterias. Las membranas MF no retienen ningún sólido disuelto.
Las membranas MF son especialmente útiles en la deshidratación de lodos como el dióxido de titanio y el carbonato de calcio. Inicialmente, las aplicaciones de microfiltración fueron el foco de la mayoría de las aplicaciones VSEP. Las membranas teflón MF son las más robustas de todos los tipos de membranas; pueden soportar temperaturas de 130 oC (266 oF) y, como son químicamente inertes, pueden manejar niveles de pH continosos de 0-14. Las presiones de funcionamiento de la membrana MF suelen estar entre 30 y 100 psi (de 2 a 7 bar).
Ultrafiltración (0,008o – 0,1o)
Las membranas de ultrafiltración o UF se utilizan en una variedad de aplicaciones VSEP donde el objetivo es retener 100 de los sólidos suspendidos. Las membranas UF eliminarán grandes orgánicos (más de 1.000 MW) como proteínas, pirógenos, bacterias y coloides. Las membranas UF se pueden utilizar en VSEPs para romper emulsiones sin usar productos químicos.
La ultrafiltración también se puede utilizar como tratamiento primario cuando se reciclan aguas residuales particularmente sucias utilizando un sistema de membrana de ósmosis inversa secundaria. Las membranas UF comúnmente empleadas en los sistemas VSEP incluyen poliétersulfone, PVDF (Kynar®) y cullulosa regenerada.
Las membranas UF son robustas y vienen en una amplia variedad de construcciones. Dependiendo de la configuración y la aplicación, las membranas UF funcionan entre 30 y 250 psi (2 a 14 bar). Los límites de temperatura superior de las membranas UF promedian alrededor de 90 oC (194 oF) y sus tolerancias de pH oscilan entre 1 y 14.
Nanofiltración (0,001o – 0,01o)
La nanofiltración o NF es el tipo de membrana más reciente. Las membranas NF son esencialmente membranas de ósmosis inversa “sueltas”. Estas membranas semipermeables están construidas con materiales como sulfonado sulfonado, poliamidas y otros compuestos de película delgada.
Las membranas NF se pueden utilizar para eliminar los productos orgánicos y muchos materiales disueltos como la dureza. Las membranas NF se utilizan a menudo en el tratamiento de aguas residuales para eliminar la DBO. NF también se puede utilizar como pretratamiento para un sistema RO VSEP o RO espiral; el permeado de una membrana de nanofiltración es un agua “blanda”.
Las membranas NF funcionan a presiones de 200 a 600 psi (de 14 a 41 bar) y pueden soportar una gama de pH de 1 a 14 (aunque muchas están limitadas a un rango de 2-11).
Reverse Osmosis (30 daltons – 0.001µ)
La ósmosis inversa o RO es la “más ajustada” de todos los tipos de membranas. Este es el tipo de membrana utilizada en la desalinización de agua de mar. Las membranas RO están diseñadas para contener el cloruro de sodio (NaCl) y están clasificadas por su capacidad para hacerlo. Por ejemplo, las membranas de desalinización de agua de mar se clasifican típicamente para rechazar 99.5 NaCl.
En los sistemas VSEP, las membranas RO se utilizan a menudo para eliminar orgánicos, aceite de traza y trazas de metales en una sola operación unitaria. Las membranas RO han sido muy malignas en el contexto industrial debido a su alto potencial de ensuciamiento. La vibración de VSEP mitiga este riesgo, abriendo así la puerta a una gran variedad de aplicaciones donde se desea la eliminación de contaminantes de bajo peso molecular de una corriente de aguas residuales.
Mientras que las membranas de ósmosis inversa temprana estaban hechas de acetato de celulosa, las membranas RO de hoy en día se construyen típicamente de compuestos de película delgada patentados. Estas membranas funcionan a 300 a 1.000 psi (de 21 a 69 bar) y pueden tolerar un rango de pH de 2-12.