As Membranas Acionadas Por Pressão Para Tratamentos De Águas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

Disciplina: Tópicos de Doutorado Engenharia Ambiental

Aluna: Paloma Benedita da Silva

Artigo:

Neste artigo é possível ter o conhecimento de processos de membranas acionadas por pressão para tratamentos de águas residuais e para produção de água potável, são apresentadas várias técnicas que utilizam membranas, com quais materiais cada uma é feito e suas aplicações.

        Para que se tenha um controle sobre os tratamentos de águas existem regulamentações que exigem um monitoramento cuidadoso da qualidade da água, além de desenvolvimento dos tratamentos. Atualmente investigações para que os fluxos sejam diretamente despejados nas águas superficiais, ao invés do sistema de esgoto público. Os processos utilizados para os tratamentos são coagulação, floculação, tratamentos biológicos e filtração. Para a filtração, os processos de membranas são bastante utilizados para a remoção de uma ampla quantidade de componentes, como as técnicas de microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa.

O processo de filtração por membrana acionado por pressão, usa a diferença de pressão entre o lado da alimentação e do permeado como condutor de força para transportar o solvente através da membrana. Esses processos são classificados pelo tamanho dos poros, tamanho e carga das partículas ou moléculas retidas e a pressão exercida na membrana. De acordo com Mulder (1996), um produto de boa qualidade, moderadas temperaturas podem ser usadas, não há a necessidade de adicionar produtos químicos, além de ser de fácil utilização são algumas das vantagens dessa técnica.

As membranas de microfiltração (MF) só podem ser usadas como barreira se medidas contra a desinfecção forem tomadas contra o crescimento de bactérias. Os materiais utilizados são hidrofóbicos como politetrafluoroetileno, polipropileno, polietileno, ésteres de celulose, que são preparados por sintetização, alongamento ou inversão de fase.

As membranas de ultrafiltração (UF) tem os poros menores e permeabilidade é menor que na MF, sendo necessários o uso de pressões mais altas, é usada para remover grandes quantidades dissolvidas que constituem as maiores moléculas. Os materiais utilizados são polissulfona, poliacrilonitrila e afins, copolímeros, que são obtidas através da inversão de fase.

As membranas de nanofiltração (NF) tem os poros menores ainda que na UF, é utilizada para a remoção de orgânicos relativamente pequenos. É utilizado o mecanismo de Donnan é necessário para que aconteça a filtração. Os materiais utilizados são poliamido aromáticos, polissulfona, polissul, e por isso requer altas pressões para fona sulfonada e acetado de celulose.

A membrana de osmose reversa é densa, sem poros definidos onde a permeação é acontece mais lentamente. Os materiais utilizados são de celulose triacetato, poliamida aromática ou polimerização interfacial de poliamida.

        Existem as membranas cerâmicas que podem ser utilizadas em microfiltração e ultrafiltração, pois, tem estabilidade química, térmica e mecânicos se comparados aos materiais poliméricos. O tamanho do poro é relativamente alto e podem ser de materiais como zircônia, titânio, sílica e alumínio. Também tem as membranas orgânico-minerais que são intermediários entre os cerâmicos e os poliméricos e é composta por uma matriz polimérica de grãos de zircônia. Nos últimos anos foram adicionadas membranas metálicas que são usadas na microfiltração, são resistentes a temperaturas e ambientes corrosivos, além de ter uma vida útil mais longa.

Essas membranas foram um grande avanço principalmente para indústrias que fazem uso de uma grande quantidade de água e procuram fontes alternativas de água.

Sobre os mecanismo e modelagem de rejeição as membranas de MF e UF tem estrutura porosa, como a separação depende do tamanho dos poros e do tamanho dos componentes a serem retidos, para MF o tamanho dos poros e dado pelo fabricante e UF o corte de peso molecular é utilizado. Nestes casos a rejeição aumentam com o peso das moléculas. Para NF o transporte ocorre por uma combinação de convecção e difusão, o fluxo de água é baixo quando a pressão é baixa e o contrário também é valido, a rejeição aumenta com a pressão. A modelagem da NF é análoga a de MF e UF, usando a lei de Darcy de forma adequada.

Dentre as aplicações temos a do tratamento de aterro lixiviado e águas residuais de uma estação de compostagem. O aterro lixiviado é possui uma mistura de poluentes orgânicos e inorgânicos, com tratamento é difícil e depende muito da idade do aterro e sua composição. Numa indústria na Alemanha, foi utilizado osmose reversa com membranas tubular para minimizar os entupimentos no primeiro estágio e membrana espiral no segundo estágio. Após completo ciclo foi visto que seria necessário a troca do OR no primeiro estágio por uma unidade de NF para que assim a rejeição seja menor, e o consumo de energia na NF é menor.