UNIVERSIDAD TE CNICA DE MANABI

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMTICAS, FISCAS Y

QUMICAS CARRERA DE INGENIERA CIVIL

PROYECTO DE FISCALIZACIN DE OBRAS

INTEGRANTES: ALCVAR MUOZ BENITO ALEXANDER

BERMDEZ CEDEO EDUARDO BELIZARIO

MACIAS SABANDO VIVIANA

GUILLEN GARCA MARIO GEOVANNY

SEMESTRE: DCIMO NIVEL PARALELO C

DOCENTE: ING. MARIA GUERRERO ALCIVAR

PORTOVIEJO MANAB

2015

TEMA. OBTENCION Y SINTESIS DE MEMBRANAS EMPLEANDO MATERIALES

NATURALES

OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.

Conocer mtodos para obtener membranas empleando materiales

naturales.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Determinar las ventajas de las membranas empleando materiales

naturales.

Investigar el uso que se les puede dar a las membranas empleando

materiales naturales.

Comparar las propiedades de las membranas, usando materiales

naturales de los materiales convencionales.

INTRODUCCION. Las membranas son barreras fsicas semipermeables que separan dos fases,

impidiendo su ntimo contacto y restringiendo el movimiento de las

molculas a travs de ella de forma selectiva. Este hecho permite la

separacin de las sustancias contaminantes del agua, generando un

efluente acuoso depurado.

Para la obtencin y sntesis de estas membranas se lo puede hacer de

distintas formas, como de variados materiales, en esta investigacin nos

centraremos en las membranas a partir de materiales orgnicos naturales,

Estas membranas se comenzaron a fabricar a base de polmeros que han

beneficiado a los progresos realizados en este campo, las primeras

membranas usadas fueron a partir de la celulosa y de sus derivados, aunque

estas tienen la gran desventaja de una resistencia limitada a los qumicos y

a la temperatura. Con referencia a esto si se logra perfeccionar el uso se

podr optimizar el uso de las membranas y permitir la separacin de

contaminantes que se encuentran disueltos en el agua, eliminacin de

contaminantes que se encuentran a baja concentracin, as como tambin

la ayuda para concentracin de contaminantes para su posterior

eliminacin, gracias a que su materia prima son materiales naturales no

contaminantes estas membranas tienen la cualidad de ser ms amigables

con el ambiente, aunque ms costosas por su baja industrializacin.

ANTECEDENTES. En el trabajo de Tesis Doctoral de Jaime Andrs Lara Borrego (2002) sobre

la Eliminacin de Nutrientes mediantes procesos de membrana, y la

investigacin de Cristian Guizard (1999) tambin sobre membranas pero

basados en la Clasificacin de las membranas y de los procesos que las

utilizan. Refieren En multitud de ocasiones es necesario separar unas

especies qumicas de otras con el objetivo final de purificarlas, recuperarlas,

analizarlas o seleccionarlas para que participen en una reaccin qumica.

Estas separaciones, que pueden realizarse a pequea o gran escala, se

fundamentan en diferentes tcnicas y sistemas de separacin en funcin de

la finalidad ltima de la separacin y de las especies implicadas.

Algunos ejemplos clsicos son: la purificacin de los productos fabricados

en un proceso productivo que deben separarse de otros subproductos de

reaccin y de los reactivos iniciales; la recuperacin de agentes

catalizadores de alto valor aadido o bien la eliminacin selectiva de

contaminantes ms o menos txicos. Adems, existen tambin las llamadas

separaciones analticas que son un paso previo a la medida analtica y que

permiten utilizar mtodos de determinacin menos selectivos ya que los

analitos se separan de aquellas substancias que podra actuar como

interferentes.

Se toma la decisin de generar ms y ms este tipo de membranas, pero

mejorando la obtencin de los recursos capaces de elaborarla, y que mejor

que elementos orgnicos naturales, para aquello tomando la referencia de

estas investigaciones de gran aportacin informativa, se fortificara

generando un banco capaz de almacenar informacin de la obtencin de

membranas con materiales naturales en Ecuador.

JUSTIFICACIN. La Tecnologa de Membranas es una disciplina relativamente joven y

dinmica que todava tiene un componente emprico importante. An hoy

en da es ciertamente difcil encontrar una definicin concluyente de

membrana que proporcione una idea clara de aquello a lo que se refiere.

Esto deriva de la gran variedad morfolgica, estructural y de composicin

que presentan los distintos materiales o dispositivos agrupados bajo el

nombre genrico de membrana. Una definicin comnmente aceptada es

la siguiente: una membrana es una regin material que acta de barrera

entre dos fluidos y que restringe o favorece el movimiento de uno o ms

componentes de los fluidos a travs de ella.

Es por dicha razn que este trabajo de investigacin pretende demostrar

mtodos para lograr la obtencin de membrana con materiales naturales o

polmeros, con el fin de poder ampliar la informacin respecto a este tema

de gran importancia para el avance tecnolgico cientfico.

MARCO TERICO. MEMBRANA.

Las membranas son barreras fsicas semipermeables que separan dos fases,

impidiendo su ntimo contacto y restringiendo el movimiento de las

molculas a travs de ella de forma selectiva. Este hecho permite la

separacin de las sustancias contaminantes del agua, generando un

efluente acuoso depurado.

Las membranas pueden definirse como un film delgado que separa dos

fases y acta como una barrera selectiva al transporte de materia. Esta

definicin incluye la de la membrana permeselectiva e implica que existe

una diferencia de potencial qumico entre las dos fases. Es muy importante

puntualizar aqu que la membrana no se define como un material pasivo,

sino como un material funcional. En otras palabras, el rendimiento de las

membranas en trminos de caudales y selectividades depende

principalmente de la naturaleza de los elementos contenidos en las dos

fases y de la fuerza directora que se aplica.

La rpida expansin, a partir de 1960, de la utilizacin de membranas en

procesos de separacin a escala industrial ha sido propiciada por dos

hechos: la fabricacin de membranas con capacidad para proporcionar

elevados flujos de permeado y la fabricacin de dispositivos compactos,

baratos y fcilmente intercambiables donde disponer grandes superficies

de membrana.

Caractersticas de los procesos de separacin con membranas:

Permiten la separacin de contaminantes que se encuentran

disueltos o dispersos en forma coloidal.

Eliminan contaminantes que se encuentran a baja concentracin.

Las operaciones se llevan a cabo a temperatura ambiente.

Procesos sencillos y diseos compactos que ocupan poco espacio.

Pueden combinarse con otros tratamientos.

No eliminan realmente el contaminante, nicamente lo concentran

en otra fase.

Pueden darse el caso de incompatibilidades entre el contaminante y

la membrana.

Problemas de ensuciamiento de la membrana: necesidad de otras

sustancias para llevar a cabo la limpieza, ajustes de pH, ciclos de

parada para limpieza del equipo.

Deficiente escalado: doble flujo-doble de equipos (equipos

modulares).

Ruido generado por los equipos necesarios para conseguir altas

presiones.

CLASIFICACIN DE LAS MEMBRANAS.

Las membranas selectivas semipermeables pueden clasificarse de acuerdo

a diferentes criterios tales como mecanismo de separacin, morfologa

fsica y naturaleza qumica.

CONFIGURACIN DE LA MEMBRANAS.

En la siguiente tabla se observan las ventajas y desventajas de las diferentes

configuraciones de las membranas de este tipo:

MATERIAL DE LA MEMBRANA.

Un polmero natural altamente disponible que puede ser usado en la

modificacin de membranas es el quitosano. La quitina se encuentra

distribuida ampliamente en la naturaleza, despus de la celulosa es el

polmero natural ms abundante.

Particularmente, los exoesqueletos de camarn contienen una alta

concentracin de quitina, de la cual es posible obtener quitosano a travs

de un proceso de Ndesacetilacin. Debido a la presencia en su estructura

de grupos amino e hidroxilo, el quitosano es capaz de interactuar y formar

complejos con iones metlicos.2 Segn Pearson los ligandos se clasifican en

bases y cidos duros y blandos, esto de acuerdo al tamao y electrones de

valencia firmemente unidos, los cidos duros se unen con mayor fuerza a

las bases duras, y los cidos blandos hacen lo mismo con las bases blandas.

De acuerdo a lo anterior se prev una interaccin de los grupos amino e

hidroxilo con los cationes Ca+2 y Na+1 considerados como bases duras y

cidos duros respectivamente, a continuacin algunas de sus

modificaciones:

Membrana de Polopropileno (3M)

Quitosano (Aldrich)

Benzofenona (Aldrich)

cido acrlico (Aldrich)

Acido aceitico (Fermont)

Las membranas de polipropileno exhiben un elevado potencial debido a sus

variadas aplicaciones, sin embargo, tienen un carcter hidrofbico que

limita sus usos; sta es la razn por la que es necesario realizar

modificaciones, siendo los polmeros naturales una alternativa para la

modificacin de stas membranas. Las membranas de polipropileno al ser

modificadas con compuestos polimricos naturales se ofrecen como una

alternativa de soporte de partculas de plata, ya que cuentan con grupos

polares, los cuales pueden coordinar los iones plata para su posterior

reduccin con extractos naturales.

Las membranas de polipropileno modificadas pueden ser utilizadas como

soporte de nanopartculas de plata, resultando un mtodo sencillo de

sntesis, permitiendo coordinar a los iones de manera eficiente por la

presencia de los grupos polares, logrando estabilizar a las partculas

metlicas formadas, adems el uso de extractos naturales para la sntesis

de partculas de plata, hace ha este mtodo un procedimiento efectivo,

econmico y amigable con el medio ambiente.

El proceso de reduccin de iones plata con compuestos naturales vs NaBH4

generan un mayor control sobre el tamao y dispersin de las partculas

metlicas, siendo la infusin de t negro la alternativa ms eficiente para

lograr el propsito planteado.

POLMEROS.

Se fabrican de plsticos no celulsicos (polmeros sintticos), tales como

acrilatos o Psf.

Los polmeros de la cuales se hacen las membranas de MF son

generalmente cristalinos, mientras que los que usan para hacer membranas

de UF son polmeros amorfos (vidriados). Los polmeros cristalinos

muestran alta resistencia qumica y estabilidad trmica.

CERMICAS.

Las membranas cermicas estn hechas por sinterizacin de materiales

inorgnicos. Generalmente esta clase de membranas no muestran algunos

de los defectos de las membranas hechas de materiales sintticos, aunque

la resistencia de las membranas cermicas de MF es algo mejor que las

membranas de UF.

LA FORMACIN DE TORTA.

La acumulacin de partculas sobre las paredes de las membranas lleva a la

formacin de una torta que se puede considerarse como una segunda

membrana, cuya resistencia hidrulica se aade a la resistencia inicial de la

membrana y eventualmente conduce a una reduccin de caudal.

LAS DIFERENTES CATEGORAS DE MEMBRANAS.

MEMBRANAS ARTIFICIALES.

Los materiales utilizados en la obtencin de membranas pueden ser de

naturaleza orgnica, inorgnica o mixta inorgnica-orgnica. La obtencin

y la sntesis del material de la membrana se hace en funcin de su aplicacin

futura. Cada proceso a membrana necesita de membranas que presenten

propiedades particulares. Por ejemplo, la micro ultrafiltracin necesitan de

materiales porosos mientras que los materiales densos se adaptan a las

membranas de smosis inversa de separacin de gases. En cuanto a las

condiciones de operacin, las membranas inorgnicas se prefieren sobre las

orgnicas en los procesos que ocurren a altas temperaturas, en presencia

de solventes orgnicos o cuando se requieren condiciones de limpieza muy

drsticas.

Los mtodos de preparacin de las membranas difieren en funcin del

material escogido y de la tcnica utilizada para obtener una geometra

determinada de la membrana: plana, tubular o fibra hueca. El fritado se

puede aplicar a los polvos de cermica o de polmeros con el fin de obtener

materiales porosos o capas delgadas soportadas. Tambin es posible

obtener materiales porosos a partir de materiales densos. En este caso la

porosidad se obtiene al atacar selectivamente al material mediante

mtodos fsicos qumicos. Otros mtodos de preparacin se aplican

particularmente a los polmeros orgnicos como el estirado de pelculas

preformadas, la inversin de fases a partir de soluciones de polmeros o la

polimerizacin interfacial de una capa sobre un soporte poroso.

Muchos tipos de estructura de los materiales de las membranas resultan de

diferentes mtodos de preparacin. En la siguiente figura se muestran las

diferentes estructuras encontradas en las membranas artificiales.

LAS MEMBRANAS ORGNICAS.

Los materiales de las membranas a base de polmeros se han beneficiado

de los progresos realizados en el campo de los polmeros sintticos en los

ltimos treinta aos. Las primeras membranas artificiales se prepararon a

partir de la celulosa y de sus derivados. Estas membranas se utilizan todava

pero presentan una resistencia limitada a los productos qumicos y a la

temperatura. Por el contrario, los polmeros sintticos ms recientes tienen

una resistencia qumica y trmica ms elevada que la de la celulosa. Los

principales polmeros utilizados en la fabricacin de las membranas

comerciales se muestran en la siguiente tabla.

Principales polmeros sintticos utilizados en las membranas comerciales y

sus aplicaciones.

LAS MEMBRANAS INORGNICAS.

La utilizacin de membranas inorgnicas es relativamente reciente y son

actualmente objeto de desarrollos importantes. Esto es el resultado de las

propiedades intrnsecas de las membranas inorgnicas que son ms

resistentes mecnicamente, trmicamente y qumicamente que las

membranas orgnicas. Las membranas cermicas constituyen la categora

de membrana inorgnica ms utilizada. Los otros tipos son las preparadas

a partir de vidrio, de carbn de metal. Aqu se describir particularmente

el modo de preparacin y las caractersticas estructurales de las

membranas cermicas.

Al igual que para las membranas orgnicas, la estructura de las membranas

debe estar adaptada a los diferentes procesos de separacin. Es ms, estas

membranas deben operar bajo condiciones muy exigentes para el material

(altas temperaturas, solventes orgnicos, medios corrosivos). Por esta

razn es que se utilizan principalmente las cermicas refractarias

preparadas a partir de la almina, el zirconio el xido de titanio. De todas

formas otros materiales como la cordierita, la mulita, el carburo de silicio,

el nitruro de silicio, el silicio y el vidrio borosilicato se han usado en la

fabricacin de membranas inorgnicas. Se debe sealar tambin que por

limitaciones del material cermico, la geometra tubular es la mejor

adaptada en la fabricacin de este tipo de membranas. Las membranas

cermicas presentan una estructura a la vez compuesta y asimtrica que

resulta de la superposicin de varias capas porosas depositadas sobre un

soporte macroporoso.

BIBLIOGRAFA. Tesis Doctoral. Jaime Andres Lara Borrego, Ingeniero Civil. Eliminacin de

Nutrientes mediantes procesos de membrana. Madrid, 2002

Cristian Guizard. Clasificacin de las membranas y de los procesos que las

utilizan. Venezuela, 1999.

http://blog.condorchem.com/tratamiento-de-aguas-residuales-tipos-de-

membranas-de-filtracion-y-posibles-configuraciones/

http://www.uaeh.edu.mx/investigacion/productos/6211/membranas.pdf

Anexos