Unidade de Pré-tratamento de Osmose Inversa

A osmose inversa (OI) é um método de filtragem que remove muitos tipos de moléculas e iões de grandes dimensões de soluções através da aplicação de pressão à solução quando esta está de um lado de uma membrana seletiva. O resultado é que o soluto é retido no lado pressurizado da membrana e o solvente puro consegue passar para o outro lado. Para ser “seletiva”, esta membrana não deverá permitir que moléculas ou iões grandes através dos seus poros (buracos), mas devem permitir que componentes mais pequenos da solução (como o solvente) passem livremente.

Tendo isto em consideração, é vital para a preservação da qualidade da membrana do seu sistema de osmose inversa realizar o pré-tratamento de quaisquer materiais que possa danificar ou reduzir a eficácia da membrana em si. Estes materiais podem causar danos ao longo do tempo, outros podem destruir a membrana por completo.

A Osmose Inversa é mais conhecida pela sua utilização na purificação de água potável a partir de água do mar, removendo o sal e outras substâncias das moléculas da água. Este é o processo inverso ao de osmose normal, em que o solvente se desloca naturalmente da zona de baixa concentração de soluto, para a zona de elevada concentração do soluto. O movimento do solvente puro para equilibrar as concentrações de soluto de cada lado de uma membrana gera pressão e esta é a “pressão osmótica”. A aplicação de uma pressão externa para inverter o fluxo natural do solvente puro constitui assim o processo de osmose inversa.

O processo é semelhante à filtragem de membrana. Porém, há diferenças essenciais entre osmose inversa e filtragem. O principal mecanismo de remoção na filtragem por membrana é tensão, ou exclusão por tamanho, pelo que o processo pode teoricamente atingir uma exclusão perfeita de partículas, independentemente de parâmetros operacionais como a pressão de entrada e a concentração. No entanto, a osmose inversa envolve um mecanismo difusor para que a eficiência de separação seja dependente da concentração, pressão e taxa de fluxo de água do soluto.

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Pré-tratamento

O pré-tratamento é importante quando se trabalha com membranas de OI e nanofiltragem (NF) devido à natureza do seu design em espiral. O material é projetado de forma a apenas permitir o fluxo através do sistema em apenas um sentido. Como tal, este design em espiral não permite a lavagem invertida ou a utilização de jatos de ar para limpar a sua superfície e remover sólidos. Uma vez acumulados, os materiais já não poderão ser removidos da superfície das membranas, ficando estas altamente sujeitas a incrustações (e consequente perda de capacidade produtiva). Portanto, é necessário pré-tratamento para qualquer sistema de OI ou NF.

O pré-tratamento em sistemas de OI de água do mar tem quatro componentes essenciais:

• Retenção de sólidos: Os sólidos presentes na água devem ser removidos e a água deve ser tratada para evitar incrustações das membranas por partículas finas ou crescimento biológico, bem como reduzir o risco de danos a componentes de bombas de alta pressão.

• Filtragem de cartucho: Geralmente, os filtros com corda de propileno são utilizados para remover partículas entre 3 - 5 microns.

• Dosagem: Biocidas oxidantes, como o cloro, são adicionados para eliminar bactérias, seguidos por dosagem de bissulfitos para desativar o cloro, o que pode destruir uma membrana de composto de película fina. Também existem inibidores de bio-incrustações, que não matam as bactérias, apenas as impedem de desenvolver viscosidades na superfície da membrana.

• Ajustamento de pH de pré-filtragem: Se o pH, dureza e alcalinidade da água de abastecimento resultam numa tendência de aparecimento de depósitos quando se concentram no fluxo de rejeição, é injetada uma dose de ácido para manter os carbonatos na sua forma de ácido carbónico solúvel.

           CO_3-2 + H₃O+ = HCO₃- + H₂O
           HCO₃- + H₃O+ = H₂CO₃ + H₂O

• O ácido carbónico não pode ser combinado com cálcio para formar depósitos de carbonato de cálcio. A tendência para formação de depósitos do carbonato de cálcio é estimada usando o índice de saturação de Langelier. A adição de demasiado ácido sulfúrico para controlar depósitos de carbonatos pode resultar em formações de depósitos de sulfato de cálcio, sulfato de bário ou sulfato de estrôncio na membrana de OI.

• Anti-incrustantes de pré-filtragem: Os inibidores de depósitos (também conhecidos como anti-incrustantes) previnem a formação de todos os depósitos em comparação aos ácidos, que apenas previnem a formação de carbonato de cálcio e de depósitos de fosfato de cálcio. Além de inibirem os depósitos de carbonatos e fosfatos, os anti-incrustantes previnem os depósitos de sulfatos e fluoretos, matérias coloidais dispersas e óxidos de metais e podem ainda ser usados produtos específicos para evitar formações de sílica.

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Aplicações:

• Tratamento de Água Potável
• Água de Elevada Pureza
• Água de Processamento Industrial 
• Reciclagem e Reutilização de Água

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