Osmosis Inversa
http://books.google.com.mx/books?id=XZNYpvnO_V8C&pg=PA78&dq http://books.google.com.mx/books?i d=XZNYpvnO_V8C&pg=PA78&dq=osmosis+operaciones+un =osmosis+operaciones+unit it arias&hl=es&sa=X&ei=4WuNUprvEomQiAKSroGYAQ& arias&hl=es&sa=X&ei= 4WuNUprvEomQiAKSroGYAQ&ved=0CDAQ6wEwAA#v=onepage&q&f ved=0CDAQ6wEwAA#v=onepage&q&f=false =false
http://books.google.com.mx/books?id=L8v8CRDFmoC&pg=PA305&dq=osmosis+operaciones+unitarias&hl=es&sa=X&ei=fm2NUpGqJuP9iwKMsoC4Bg &ved=0CDYQ6wEwATgK#v=onepage&q=osmosis%20operaciones%20unitarias&f=false
http://www.fing.edu.uy/iq/cursos/qica/repart/qica1/RO.pdf http://www.geafiltration.com/espanol/tecnologia/osmosis-inversa.htm http://es.scribd.com/doc/18417493/5-TRANSFERENCIA-DE-MASA
SEPARACIÓN POR MEMBRANA Principios de operación En un equipo de este tipo, una membrana de material polimérico separa dos fluidos con concentraciones diferentes de una determinada sustancia. La membrana impide el flujo hidrodinámico entre los dos fluidos. Sin embargo, es permeable con respecto a la sustancia en c uestión, permitiendo su difusión al fluido con una menor concentración y haciendo posible así la extracción de parte de la sustancia no deseada de la corriente que la contenía inicialmente. Las películas poliméricas en general, pueden ser entendidas como un conjunto de regiones cristalinas y amorfas entremezcladas. Las regiones cristalinas presentan estructuras regulares que hacen muy difícil la difusión de cualquier sustancia a través de ellas y que son consideradas impermeables. Son las regiones amorfas las que pueden permitir el paso a determinadas moléculas. Descripción de la instalación Como ya se ha dicho, las membranas están fabricadas de material polimérico. Sus espesores son del orden de micras y varían según los casos. Existe una amplia variedad de diseños de unidades de separación por membrana. En concreto, para la separación de gases, tres son los modelos más frecuentemente utilizados: - el modelo "hollow-fiber" - el modelo "spiral-wound" - el modelo de plato y carcasa Ventajas y aplicaciones El uso de técnicas de separación por membrana de líquidos o gases resulta muy válido para s eparar mezclas de compuestos con propiedades físicas y químicas similares, mezclas de isómeros y mezclas que contienen sustancias térmicamente inestables. Este tipo de procesos es particularmente útil como técnica de separación
cuando otras más convencionales no son económicamente recomendables para obtener unas especificaciones de producto determinadas. También suele emplearse complementando a otras técnicas más clásicas. Por ejemplo, una unidad de separación de membrana puede utilizarse para romper una mezcla azeotrópica antes de que ésta sea alimentada a una c olumna de destilación. Diagrama de flujo Esquema de un proceso en el que s e utiliza un equipo de separación por membrana p ara romper una mezcla azeótrópica de dos componentes (comp1, comp2) antes de someterla a un p roceso de destilación. Separación por membrana
ÓSMOSIS INVERSA Principios de operación La ósmosis inversa separa un soluto de una disolución forzando al solvente a fluir a través de una membrana mediante la aplicación de una presión superior a la presión osmótica normal. En la ósmosis inversa, las moléculas de soluto son de un tamaño similar al de las moléculas de disolvente. Al contrario que otras operaciones unitarias como la des tilación, este proceso permite operar a temperatura ambiente. Además, combina simplicidad técnica con versatilidad. Descripción de la instalación Los materiales más frecuentemente utilizados en la fabricación de las membranas son el acetato de celulosa y las poliamidas aromáticas. Cuatro son los modelos más comunes empleados en la separación por ósmosis inversa: - el modelo "hollow-fiber" - el modelo "spiral-wound" - el modelo de plato y carcasa - el modelo tubular Ventajas y aplicaciones A pesar de que la ósmosis inversa se utiliza fundamentalmente en la desalinización de agua, ya sea para consumo humano o para uso industrial, también resulta frecuente su uso en procesos de producción de
sustancias inestables térmica o químicamente en los que los métodos tradicionales de separac ión provocan pérdida de producto o deterioro de su sabor (medicinas, alimentos…). La ósmosis inversa también se emplea
para fraccionar mezclas de materiales difíciles de separar por otros medios, como polímeros naturales o sintéticos. Diagrama de flujo Esquema de un proceso de desalinización de agua de mar. Ósmosis inversa
http://www.elmaky.com/ingenieria/operaciones-de-separacion.html
Definición de la operación unitaria
Membrana de PTFE
Antes de entrar en detalles sobre lo que es el proceso de Separación por Membrana, tendríamos que preguntarnos, ¿Qué es una membrana? Sabemos que en la Industria Química existen muchos procesos químicos y físicos unitarios de entre los cuales, uno de ellos es la Separación por Membrana. Lamembrana en sí es una estructura en forma de lámina, elástica o no, que se utiliza generalmente para separar dos medios
diferentes. Pueden ser impermeables (no dejan pasar materia) o semipermeables (permiten el paso de ciertos componentes a través de ellas). La membrana semipermeable es la que permite el paso de alguna de las sustancias en solución pero no de todas. La discriminación que se produce a la hora de dejar pasar unos ciertos componentes se debe a criterios físicos (tales como el tamaño del poro) o químicos (como la solubilidad, difusión, extracción... de los componentes en la membrana).
Tipos de Membranas Ahora bien, dependiendo de la función que dicha membrana vaya a ejecutar, disponemos de diferentes tipos de membranas, tales como:
Membrana en Espiral
1. Membrana en Espiral: a causa de su diseño compacto y su magnitud de área de membrana por elemento, los espirales se utilizan típicamente para aplicaciones de alto flujo con cantidades mínimas de sólidos es suspensión. Su ventaja reside en su bajo material y costo operativo. 2.Membrana Cerámica: Ideal para productos de valor agregado o productos sanitarios, al igual que para aplicaciones que requieran separaciones sel ectivas de fluidos conteniendo componentes agresivos como pueden ser los solventes.
Membrana de Acero Inoxidable
3.Membrana de Acero Inoxidable: Diseño rugoso, especialmente efectivo para aplicaciones que demanden condiciones de procesamiento extremas o productos con elevadas partículas sólidas y/o alta viscosidad. 4.Membrana Tubular: Altamente resistentes a taponarse al procesar corrientes con grandes cantidades de sólidos en suspensión o componentes fibrosos.
5.Membrana de Fibra Hueca: Con densidad extremadamente alta de empaquetamiento y diseño de canales abiertos; ofrece la posibilidad de limpieza a contracorriente desde el p ermeado. Particularmente adecuada para flujos líquidos con bajos sólidos.
Membrana de Acero Inoxidable
6.Membrana Plate and Frame: Diseño de canales abierto permite utilizarla para productos de alta viscosidad, adecuada para aplicaciones alimenticias y farmacéuticas altas en sólidos.
Descripción de la operación unitaria La filtración por membrana puede ser utilizada en separaciones líquidas o gaseosas variadas. Su clasificación más común viene determinada por las siguientes estructuras según el tipo de medio:
Medio Gas-Gas 1.Difusión gaseosa o efusión: La difusión gaseosa es el proceso por el cual un gas se esparce fuera a través de otro gas para ocupar el espacio uniformemente. En la difusión las moléculas de una sustancia se esparcen por la región ocupada por otras moléculas, colisionando y moviéndose aleatoriamente, en cambio en la efusión las moléculas de una sustancia se fugan a través de un pequeño orificio. 2.Permeación: Relacionada con la permeabilidad, es la capacidad de un material para permitir que un fluido (gas-gas o gas-líquido) lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se dice que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos: La porosidad del material; La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura; La presión a que está so metido el fluido.
Medio Gas-Líquido 1.Diálisis: Proceso en el cual una sustancia que se encuentra mezclada con otra se separa por medio de membranas de manera que dicha sustancia vuelve a ser útil para el proceso en el que estaba implicado. Un ejemplo claro es la diálisis de lubricantes donde al
final del proceso de diálisis, el aceite queda en óptimas condiciones para ser utilizado en la misma aplicación donde se venía utilizando y con un porcentaje de vida igual ó mayor al que tenía al iniciar el proceso de diálisis. 2.Electrodiálisis: Tecnología de membrana que se util iza en la recuperación de materias primas. La electrodiálisis es la migración de electrodos a través de una mem brana bajo el efecto de una corriente eléctrica. Las unidades de electrodiálisis consisten en lotes de membranas alternas de intercambio de cationes e intercambio de aniones, (frecuentemente dos membranas o más), que son permeables a los cationes y aniones respectivamente. 3.Ósmosis: Una membrana semipermeable pura contiene poros, al igual que cualquier filtro. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes (normalmente del tamaño de m icras). Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua que son pequeñas, pero no las de azúcar que son más grandes. 4.Ósmosis Inversa: El proceso de Ósmosis Inversa utiliza una membrana semipermeable y se denomina así puesto que requiere la presión para forzar el agua pura a través de una membrana, quedando las impurezas detrás. Un ejemplo claro en el que se usa tal operación, es en obtener agua potable.
Principales variables y ecuaciones de diseño En un sentido amplio, una membrana puede ser definida como una barrera al flujo de materia en suspensión, partículas coloidales o especies disueltas en cualquier solvente. Para que la membrana actúe como un dispositivo útil de separación, debe transportar algunas moléculas más rápidamente que otras. Los principales mecanismos de separación por procesos de membrana son la difusión, la exclusión por tamaño (tamizado) y la carga de repulsión. Todos los procesos de membrana tienen un sitio por el cual se ingresa una corriente y dos sitios de salida, a excepción de la microfiltración, la cual puede tener solo un sitio de salida. Al agua que entra al proceso se le ha denominado como “agua de alimentación”, la que pasa a través de la membrana se le designa como “permeado” y al flujo de agua que no pasa a través de la membrana y que va acumulando solutos se le nombra apropiadamente “concentrado”.
Membrana vista desde el punto de vista técnico
Características de sistemas de membranas según presión y tamaño del poro
Presi ón (kPa)
MICROFILTR ACIÓN
ULTRAFILTR ACIÓN
NANOFILTR ACION
OSMO SIS INV.
100-400
200-700
1000-4000
150010000
0,004-10
0,0006-0,01
0,0004 -0,007
Tama ño 0,15-25 poro (μ)
El flujo y las características físicas de las membranas Para el uso de membranas deberemos de tener en cuenta además de todo lo contado anteriormente, ciertas características físicas que determinaran el tipo de membrana que deberemos de usar por cada operación, por ello deberemos de decir que, los factores más determinantes son los vistos en la siguiente ecuación:
Donde: Fw es el flujo ε es la porosidad
rp es el radio del poro P es la presión ρ es la densidad de masa del fluido μ es la viscosidad absoluta
T° es el factor dado por el cociente “tamaño de poro/espesor de membrana” δm es el espesor de la membrana.
De la ecuación se desprende que el coeficiente de transferencia de masa de una membrana lo determinan, por una parte, como factores de la membrana, el tamaño de poro, la porosidad, su número por unidad de superficie y su espesor y, por otra parte, la viscosidad y la densidad de masa como propiedades relativas al fluido.
http://www.uhu.es/prochem/wiki/index.php/Separaci%C3%B3n_por_Membrana http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/6233/4/03_Mem%C3%B2ria.pdf http://books.google.com.mx/books?id=Bb4J6pzmG_wC&pg=PA297&dq=separaci%C3% B3n+por+membranas+operaciones+unitarias&hl=es&sa=X&ei=iniNUtnEIc_EiwLssYCoA g&ved=0CDAQ6wEwAA#v=onepage&q=separaci%C3%B3n%20por%20membranas%20 operaciones%20unitarias&f=false http://books.google.com.mx/books?id=wrQqoXfl1UwC&pg=PA441&dq=separaci%C3%B 3n+por+membranas+operaciones+unitarias&hl=es&sa=X&ei=3niNUo2KMYPDigLi64Hw Bg&ved=0CD0Q6wEwAg#v=onepage&q=separaci%C3%B3n%20por%20membranas%20 operaciones%20unitarias&f=false p 441 http://www.gunt.de/download/adsorption_water_membrane_spanish.pdf
