Nanocompuestos Ventajosos

96 filtración y climatización

El uso de nanopartículas en las membranas de osmosis inversa aumenta la eficiencia y duración de estos sistemas de filtración.

Por Carlos Padilla Product Manager Water and Wastewater Treatment Soltex Chile

EDICIÓN 151 MARZO - ABRIL 2018

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E

n 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:

Aplicación de Nanocompuestos Anti-ensuciamiento

• 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 antiensuciamiento (anti-fouling, AF).

LG NanoH2O desarrolló una fórmula antiensuciamiento 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

• 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.

Las membranas LG han demostrado alto rendimiento y durabilidad.

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 antiensuciamiento de LG superó a las membranas de otros fabricantes disponibles en el mercado en los tres aspectos mencionados.

Por otro lado, para estudiar la adhesión bacteriana a la superficie de la membrana se utilizó proteína verde fluorescente como marcador bacteriano. Luego se analizó la presencia y el espesor del biofilm en la superficie de la membrana. En las membranas con superficie modificada de LG se encontró un crecimiento menor del biofilm en comparación con los productos antiensuciamiento presentes en la industria.

Limpieza CIP No solo importa la capacidad anti-fouling que tenga una membrana de osmosis, sino también su capacidad de recuperar su calidad luego de varias limpiezas.

LG NanoH2O ha demostrado que su membrana presenta un rechazo de sal más consistente y una mejor recuperación del flujo de permeado luego de la limpieza, en comparación con otras membranas disponibles en el mercado.

LG NanoH2O, LLC es reconocido mundialmente como líder en la fabricación de membranas de osmosis inversa de alto rendimiento, ya sea para agua de mar, salobre o industrial. Es la compañía con las membranas de mejor desempeño, publicando numerosos artículos y papers que demuestran objetivamente su desempeño y calidad superior, fijando un nuevo estándar en la industria.

Soltex Chile es distribuidor oficial de LG NanoH2O, LLC. Como tal puede ofrecer en conjunto con la fábrica, soluciones del más alto estándar en la industria, proveyendo una solución integral para los sistemas de osmosis inversa. Esto considera la optimización real de variables como flujo, calidad del agua tratada y eficiencia energética entre otros aspectos.

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