La tecnología de ósmosis inversa (OI) se utiliza ampliamente en la industria del tratamiento de agua, especialmente en los campos de desalinización de agua de mar, purificación de agua potable y tratamiento de agua industrial. La membrana de ósmosis inversa es el componente principal de este proceso. Permite que las moléculas de agua pasen selectivamente a través de ella, mientras retiene sales disueltas, materia orgánica, coloides y otras impurezas. Sin embargo, a medida que el sistema funciona, inevitablemente se produce ensuciamiento de la superficie de la membrana, lo que conduce a una disminución del flujo de la membrana, un mayor consumo de energía del sistema y un deterioro de la calidad del agua del efluente. Para mantener el funcionamiento estable del sistema, la limpieza en línea (CIP) se ha convertido en un método de mantenimiento eficaz.
Principales factores de ensuciamiento de las membranas
- Deposición convectivaEn un sistema de ósmosis inversa, a medida que el agua pasa a través de la membrana bajo presión, las sustancias disueltas (como sales, coloides, microorganismos, materia orgánica, etc.) y las partículas en suspensión son retenidas por la membrana. Durante este proceso, el movimiento convectivo del agua sobre la superficie de la membrana hace que estas sustancias retenidas se depositen gradualmente sobre la superficie de la membrana. Esta deposición de sustancias causada por convección se denomina deposición convectiva. Es la principal causa de ensuciamiento de la membrana de ósmosis inversa.
- Polarización por concentraciónLa polarización de la concentración se refiere al fenómeno en el que, durante el proceso de separación, la solución en el líquido de alimentación pasa a través de la membrana bajo presión y los solutos (iones o solutos de diferentes pesos moleculares) quedan retenidos, lo que hace que la concentración en la interfaz de la membrana y la solución a granel o cerca de la región de interfaz de la membrana aumente. Bajo la influencia del gradiente de concentración, los solutos se difundirán desde la superficie de la membrana a la solución a granel, formando una capa límite, que aumenta la resistencia del fluido y la presión osmótica local, lo que conduce a una disminución en el flujo de permeación del solvente. La polarización de la concentración acelera el ensuciamiento de la membrana. Debido a la polarización de la concentración, la concentración de soluto cerca de la superficie de la membrana aumenta rápidamente, lo que provoca un aumento en la resistencia del fluido de la capa límite (o presión osmótica local), lo que conduce a una disminución en la fuerza impulsora de la transferencia de masa y da como resultado la deposición de ensuciamiento.
- Retención de sustancias interceptadasLas sustancias interceptadas aceleran la acumulación de suciedad en las membranas. Por ejemplo, en las membranas espirales y en las membranas de láminas planas, hay una capa de malla de plástico entre los canales de alimentación que sostiene la membrana y aumenta la turbulencia, pero también provoca la interceptación. Los contaminantes quedan bloqueados por la malla y se depositan rápidamente.
¿En qué circunstancias es necesaria la limpieza?
El sistema de ósmosis inversa debe limpiarse antes de que la membrana se ensucie demasiado, ya que esto aumentará la dificultad de limpieza. La membrana de ósmosis inversa debe limpiarse inmediatamente cuando se produzcan las siguientes condiciones durante el funcionamiento:
- Bajo presión normal de agua de alimentación, el flujo de permeado disminuye entre un 10% y un 15% respecto del valor normal;
- Para mantener un flujo de permeado normal, la presión del agua de alimentación aumenta entre un 10% y un 15% después de la corrección de temperatura;
- La calidad del agua permeada disminuye entre un 10% y un 15% y el paso de sal aumenta entre un 10% y un 15%;
- La diferencia de presión entre las diferentes etapas del sistema aumenta significativamente.
¿Cómo realizar limpieza online?
La limpieza en línea es un método de limpieza de elementos de membrana sin desmontarlos, que normalmente incluye los siguientes pasos:
Análisis de contaminantes
Los contaminantes más comunes de la ósmosis inversa incluyen incrustaciones inorgánicas, óxidos metálicos, incrustaciones insolubles en ácido, incrustaciones de sílice, etc. Para abordar eficazmente estos diferentes contaminantes, se deben emplear métodos de limpieza adecuados. La selección incorrecta de productos químicos y métodos de limpieza a veces puede exacerbar la contaminación del sistema de membrana. Por lo tanto, es necesario determinar el tipo de suciedad en la superficie de la membrana antes de limpiarla. Están disponibles los siguientes métodos de análisis:
- Realizar una prueba de pérdida por ignición para calcular la relación de materia orgánica e inorgánica en los contaminantes en función del cambio de peso antes y después de la quema, para determinar el tipo de contaminación.
- Analizar los tipos y contenidos de elementos utilizando espectroscopia de fluorescencia de rayos X (XRF) y espectroscopia de difracción de rayos X (XRD) para determinar los principales componentes de los contaminantes inorgánicos.
- Combinar la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y la cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS) para caracterizar e identificar las especies químicas de contaminantes, obteniendo así información sobre la composición orgánica de los contaminantes de la membrana.
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