Uno de los problemas que dificulta el uso de filtros de membrana es la formación de sedimentos y moho. Si bien no podemos evitarlo por completo, al conocer los tipos de suciedad y obstrucciones, podemos prevenir o retrasar su formación.
Sedimentación en filtros de membrana
En primer lugar, es importante comprender que los filtros de membrana se utilizan para eliminar partículas, objetos y tejidos de la línea de purificación y colocarlos en la línea de concentración. Detrás de la membrana, el material de partida se concentra y, debido a la alta concentración, algunas partículas se adhieren a la membrana. Esta adhesión puede impedir el paso del agua a través de varias partes de la membrana y reducir la eficiencia. Estos depósitos se denominan obstrucciones o incrustaciones.
Agentes bloqueadores de membrana
En términos generales los factores que más inciden en la obstrucción y la formación de incrustaciones son los siguientes:
- suciedad orgánica
- Biodepósitos, bioincrustaciones
- Incrustaciones minerales (incrustaciones)
- Precipitación de partículas coloidales
Signos de ensuciamiento de la membrana
La incrustación suele ocurrir gradualmente, pero también puede ocurrir repentina y rápidamente. Los diferentes signos de incrustación suelen tener sus propios síntomas específicos, pero en general, existen tres tipos de signos de incrustación de la membrana:
- Permitir que la calidad del agua se deteriore y que la dureza aumente
- Aumentar la caída de presión del filtro de membrana
- Salida reducida de agua pura a presión constante
Salida reducida de agua pura a presión constante
A presión constante, la cantidad de agua que pasa a través de la membrana aumenta debido a la compactación de los sedimentos.
Aumentar la caída de presión del filtro de membrana
La principal señal de incrustaciones puede ser una caída de presión. Los depósitos rellenan los huecos entre las juntas de alimentación e impiden que el agua atraviese la membrana. Por esta razón, los PLC suelen estar equipados con diferentes transmisores de presión antes y después de la membrana en un sistema de ósmosis inversa.
Aumentar la concentración de sal y mejorar los TDS del agua permeada
Debido a las ineficiencias de la membrana y al aumento de la presión del afluente, generalmente vemos un aumento en el TDS y la CE del agua permeada si hay sedimentos presentes.
Unión química de materiales sedimentarios en superficies de filtros de membrana
Una cuestión fundamental en relación con la incrustación en los filtros de membrana es el origen de la adhesión de la incrustación a la superficie del filtro. Las principales fuerzas que contribuyen a la adhesión son la dispersión y las interacciones polares. Estas fuerzas actúan sobre las sustancias a diferentes escalas.
Lo más probable es que el material sedimentario se adhiera a la superficie del filtro de membrana debido a interacciones fisicoquímicas, como las interacciones de dispersión entre organismos acuáticos. Esta interacción de dispersión se debe a la atracción de van der Waals entre las moléculas de agua y, debido a la presencia de carga superficial, la repulsión electrostática entre las partículas y la superficie del filtro de membrana puede equilibrar esta interacción. Como se muestra en la curva de energía (2), la altura de la barrera energética depende no solo de la fuerza de la interacción atractiva, sino también de la magnitud de la interacción electrostática repulsiva. Por lo tanto, se cree generalmente que aumentar la densidad de carga de entidades con cargas similares para reducir el acoplamiento es beneficioso.
Para representar la interacción de dispersión, se puede utilizar una constante. Esta es una propiedad del material que representa la intensidad de la interacción de van der Waals entre objetos macroscópicos a través de un tercer medio, como se muestra en la Figura (3). Los valores típicos de la constante se encuentran en el rango de 10-19 a 10-21 julios . Se puede estimar utilizando la teoría de Lifshitz de interacciones macroscópicas de van der Waals, que ignora la estructura atómica de las moléculas que interactúan y calcula las fuerzas entre ellas basándose en la constante dieléctrica (ε) y el índice de refracción (n) [31]. Para el caso de dos fases macroscópicas, 1 y 2, que interactúan en el medio 3, la constante de Hamaker A es aproximadamente:
donde «1» y «2» representan los dos cuerpos interactuantes en el medio «3», A es la constante de Hammach, ve es la frecuencia de absorción promedio (para H2O , ve = 3 x 1015 s -1 ), ε es la constante dieléctrica, que indica qué tan bien el material concentra el flujo eléctrico, n es el índice de refracción, K es la constante de Boltzmann, h es la constante de Planck y T es la temperatura absoluta.
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