Ultrafiltración

¿Que es Ultrafiltración?

La ultrafiltración (o UF en resumen) es uno de los procesos de membrana impulsados ​​por presión. El proceso de ultrafiltración utiliza una membrana, un material permeable simple, que, en el caso de la ultrafiltración, solo permite el paso de partículas de menos de 20 nm. El tamaño de poro varía entre 20 nm y 0.1 micras.

Diagrama

diagrama de microfiltracion

Los proveedores ofrecen membranas de ultrafiltro en varias configuraciones, y cada configuración tiene un uso específico y las ventajas y desventajas que la acompañan. Las posibles configuraciones de membrana incluyen:

  • Membranas en forma de tubo: capilar, fibra hueca o tubular;
  • Membranas en forma de placa: placa plana o espiral.

Además de las configuraciones de membrana específicas, también se pueden identificar algunas configuraciones. Los 2 métodos más utilizados son las configuraciones de punto muerto y flujo cruzado. Los nombres se refieren a la forma en que se envía el suministro a la membrana. En UF sin salida, el suministro se envía directamente a la membrana. La capa de contaminación se formará en el lado de suministro de la superficie de la membrana. Esta capa contiene todas las partículas que se han separado en función de su tamaño (efecto de tamiz). Esta capa se enjuaga periódicamente reenviando brevemente el líquido producido (permeado) a través de la membrana en una dirección opuesta al flujo de producción. Esto ayuda a aflojar la capa endurecida y la prepara para su eliminación. Esto se conoce como una configuración semi sin salida.

Este enjuague puede no ser suficiente para eliminar la capa de la superficie si la capa endurecida está demasiado comprimida o si la unión con la membrana es muy fuerte. En este caso, la limpieza química debe implementarse con, por ejemplo, lejía, peróxido, ácido y álcali o detergente.

La figura a continuación muestra una configuración sin salida, donde M = la membrana.

microfiltracion

En una configuración de flujo cruzado (ver figura a continuación), el líquido se pasa a lo largo de la superficie de la membrana a una velocidad particular. El permeado puede pasar a través de la membrana y las partículas más grandes quedan en un flujo concentrado (el retenido). La capa endurecida en esta configuración se elimina continuamente por el flujo de suministro de flujo cruzado.

microfiltracion

Ventajas y desventajas de la ultrafiltración

Las ventajas de la ultrafiltración:

  • Se requiere baja presión de operación (más alta que MF);
  • Menor consumo de energía que la nanofiltración o la ósmosis inversa;
  • Se requieren pocas acciones manuales;
  • Relativamente barato;
  • Buen rendimiento de permeado dependiendo del suministro de agua y la elección de la membrana;
  • Desinfección mediante eliminación de bacterias. Hasta cierto punto, UF permite la eliminación de virus, fagos, coloides y macro moléculas.

Posibles desventajas de ultrafiltración:

  • Solo elimina materia suspendida y bacterias;
  • Sensible a los productos químicos oxidativos (por ejemplo, ácido nítrico, ácido sulfúrico, peróxido y persulfato en altas concentraciones); La exposición a NaOCl determina la vida útil de la membrana y es típicamente de 150,000 a 500,000 ppmh [1] y depende del pH;
  • Se pueden producir daños al tratar de evitar partículas duras y afiladas> 0.1 mm;
  • Daño de membrana a presión> 3 bar.

Aplicaciones

UF es extremadamente adecuado como pretratamiento en la preparación de agua potable o agua de proceso. Tiene excelentes propiedades para eliminar materia suspendida y bacterias. Además, UF se implementa en:

  • Industria láctea;
  • Industria de alimentos;
  • Industria del metal (separación de emulsión de aceite / agua);
  • Industria textil;
  • Industria farmacéutica;
  • Industria química;

También se implementa en:

  • Como pretratamiento para nanofiltración de ósmosis inversa;
  • Para aplicaciones que implican la reutilización de flujos de aguas residuales.

Un biorreactor de membrana combina purificación biológica con ultrafiltración o microfiltración.

Condiciones de operación

Las membranas deben protegerse contra partículas duras de más de 0.1 mm. Se pueden eliminar mediante prefiltración regular. Además, los flujos de suministro, las condiciones de pH y las condiciones de temperatura deben ser compatibles con el material de la membrana.

Eficacia

La ultrafiltración se puede implementar para eliminar los siguientes parámetros:

  • Materia suspendida (> 99%);
  • Microorganismos nocivos (p. Ej., Bacterias, protozoos, algas, hongos) (> 99%).
  • HAP.

Además, UF también se puede implementar para descomponer las emulsiones.

Ayudas de apoyo

Se pueden usar ayudas de soporte como lejía, peróxido, ácido, álcali o detergente para limpiar químicamente la instalación de UF. Además, el tricloruro de hierro se usa como coagulante para la materia fina suspendida. Una ventaja adicional de esto es que se forma una capa endurecida muy porosa, que permite el paso del agua.

Cuestiones ambientales

El concentrado de UF consiste principalmente en materia suspendida y bacterias. Se puede descargar junto con aguas residuales si la concentración acumulada de materia suspendida no infringe las normas. Las aguas de enjuague después de la limpieza química contienen sustancias como lejía, peróxido, ácido y álcali. Estas aguas de enjuague solo se pueden descargar a sistemas específicos de purificación de residuos.

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