Osmosis Inversa 1

17/04/2023 www.fastclasses.amawebs.com 1

1. ÓSMOSIS INVERSA

2.CARACTERÍSTICAS

Process technology

Typical operating

pressure (bar)

Feed recovery (%)

Rejected species

MF 0.5-2 90-99.99 Bacteria, cysts, spores

UF 1-5 80-98 Proteins, viruses, endotoxins, pyrogens

NF 3-15 50-95 Sugars, pesticides

RO 10-60 30-90 Salts, sugars

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3. APLICACIONES

• SI LA PRESIÓN SE INCREMENTA POR ENCIMA DE LA PRESIÓN OSMÓTICA = ÓSMOSIS INVERSA.

• SE EMPLEA EN NUMEROSOS PROCESOS:(Puede operar a T ambiente < 60°C sin cambio de fase).

• DESALINIZACIÓN DE AGUA DE MAR AGUA DULCE.• CONCENTRACIÓN DE JUGOS DE FRUTAS Y LECHE.• RECUPERACIÓN DE PROTEINAS Y AZÚCARES DE

SUEROS DE LECHE Y CONCENTRACIÓN DE ENZIMAS.

Tratamiento Casero de Agua

Reverse osmosis unit (salt)

Softening byion exchange(hardness)


EQUIPOS

4. Ósmosis Inversa

Material de las membranas:polisulfonas

Porosidad: 100 dalton

Solo la atraviesan moléculas del tamaño

del agua o el alcohol etílico


EQUIPOS

Ósmosis Inversa


EQUIPOS

Desalcoholización por Osmosis Inversa (separación con destilación)

Tanque de vino

Calor

Agua vegetal

Vino concentrado

Alcohol

Filtro de O.I.

Destilador

Permeato

Origen FrancesAprobado Res. 24-06


EQUIPOS

•Desalcoholización por Osmosis Inversa (separación por membrana prextractiva)

Tanque de vino

Agua arrastre

+ alcohol

Agua vegetal

Vino concentrado

Agua de arrastre

Filtro de O.I.

Perextractor

Permeato

En estudio

600 a 1200 l/h

40 bar

1 bar

0,3 bar


Permeato

EQUIPOS

•Desalcoholización por Osmosis Inversa (separación con evaporador de triple-efecto)

Tanque de vino

Calor

Agua vegetal

Vino concentrado

Alcohol

Filtro de O.I.

Destilador de triple efecto

Alcohol Alcohol

Origen ItalianoAprobado Res. 3-08

Caudal de permeato: 300L/h

9 a 10º Alc.

0,2 a 0,5º Alc.


Permeato

EQUIPOS

Desalcoholización por Osmosis Inversa (separación con destilación al vacío)

Tanque de vino

Agua vegetal

Vino concentrado

Alcohol

Filtro de O.I.

Destilador al vacío

Vacío

Origen ItalianoEn estudio,

recientemente ensayadocondensador

calentadorTemp. 22ºC


Permeato

EQUIPOS

Desalcoholización por Osmosis Inversa (separación con destilación)

Tanque de vino

Agua vegetal proveniente de

CCR u otra fuente

Vino concentrado

Filtro de O.I.

A destilería CCR u

otra

Originaria de USAEn estudio,

recientemente ensayado



LOS DATOS EXPERIMENTALES MUESTRAN QUE p DE UNA DISOLUCIÓN ES PROPORCIONAL A LA CONCENTRACIÓN DE SOLUTO Y A LA T.

•N= Kg mol de soluto•Vm= volumen de agua como disolvente en m3, asociada con n Kgmol de soluto.•R= constante de los gases ideales 82,057E-3 m3*atm/Kg mol*kP= presión osmótica.• Si el soluto existe como 2 o más iones en solución, n representa el n° total de estos iones.En disoluciones más concentradas la ecuación se modifica usando el coeficiente osmótico f, el cual es una relación de la presión osmótica p que se tiene a la ideal p calculada por la ecuación.


• En disoluciones muy diluidas f = 1 y por lo general disminuye conforme la concentración se incrementa.


5. TIPOS DE MEMBRANAS PARA OSMOSIS INVERSA

• ACETATO DE CELULOSA= tipo asimétrico, se fabrica con una película compuesta.

• Una capa densa de espesor 0,1 a 10 mm, poros extremadamente finos. Soportan una película más gruesa ( 50 a 125 mm) de una esponja microporosa con poca resistencia a la permeación. Tienen la capacidad de bloquear el paso de moléculas de soluto muy pequeñas.


• En la desalinización la membrana rechaza la sal como soluto y permite el paso del agua, que la atraviesa y actúa como disolvente.

• Los solutos mejor excluidos por esta membrana son: NaCl; NaBr; CaCl2 y Na2SO4; sacarosa y sales de tetralquilamoniaco.

• Limitaciones de esta membrana:• Sólo se pueden usar en disoluciones acuosas y se

deben emplear a T < 60°C.


• Membrana de poliamida aromática – PERMASEP• Hecha de fibra hueca muy fina• Se usa industrialmente en operaciones continuas a

valores de pH de 10 a 11.• Se han sintetizado muchas otras membranas

ANISOTRÓPICAS de polímeros sintéticos, algunas de las cuales pueden usarse en disolventes orgánicos a elevadas T y pH o bajos.


6. ECUACIONES DE FLUJO• Mecanismos de transporte:• 1. Membranas suaves: capaces de retener solutos

de 10°A de tamaño aún menores. El transporte es por difusión.

• El soluto y solvente migran por difusión molecular dentro del polímero debido a la diferencia de presión aplicada.

• 2. Membranas macroporosas: retiene partículas mayores de 10°A se presenta un mecanismo tipo tamiz.

• El disolvente se mueve a través de los microporos


Lo hace básicamente en FLUJO VISCOSO y las moléculas de soluto son lo bastante pequeñas para pasar a través de los poros y se llevan por convección con el disolvente.

7. MODELO DEL TIPO DE DIFUSIÓNA) Difusión del disolvente a través de la membrana

Flujo disolvente

Flujo soluto


Nw- Flujo especifico de disolvente (agua) Kg/s*m2

Pw- Permeabilidad de la membrana al disolvente Kg de disolvente/s*m2*atm

Lm- Espesor de la membrana, mAw- Constante de permeabilidad Kg disolvente/s*m2*atm

DP-P1 – P2, diferencia de presiones hidrostáticas con P1 como la presión ejercida en la alimentación y P2 en la disolución del producto.


Dp- p1 – p2 (presión osmótica ejercida en la alimentación – presión osmótica de la disolución producto); atm

Dw- Difusividad del disolvente en la membrana, m2/s

Cw- Concentración promedio del disolvente en la membrana, Kg disolvente /m3.

Vw- Volumen molar del disolvente m3/Kg mol de disolvente.

R- Constante de los gases ideales 82,057E-3 m3*atm/Kgmol*K

T- Temperatura en K1- Alimentación o lado de aguas arriba de la membrana.

2- Lado de aguas debajo de la membrana, producto.


B) DIFUSIÓN DEL SOLUTO A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

Ns-Flujo especifico del soluto, Kg soluto/s*m2.Ds-Difusividad del soluto en la membrana en m2/sKs= Cm/C; coeficiente de distribución= Concentrac ión soluto en la membrana/Concentrac ión soluto en disolución.

As-Constante de permeabilidad del soluto, m/s.C1-Concentración del soluto aguas arriba o disolución en la alimentación (concentrado) Kg soluto/m3.

C2-Concentración del soluto aguas abajo en la disolución del producto (permeato) Kg soluto/m3.


8. BALANCE DE MATERIA EN E.E. PARA EL SOLUTO

• Soluto que se difunde por la membrana = Cantidad de soluto que sale aguas abajo (permeato)

Cw2-Concentración del disolvente en la corriente (2) permeato, Kg disolvente/m3.

En la ósmosis inversa el soluto rechazado (R), se define como la relación de la diferencia de concentraciones a través de la membrana, entre la concentración en el seno de la alimentación o lado concentrado (fracción de soluto remanente en la corriente de alimentación).

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