Operação de Sistemas com Membranas

CARACTERÍSTICAS DAS FIBRAS OCAS DE ULTRAFILTRAÇÃO:

a) Membranas na geometria cilíndrica, do tipo fibras ocas (Figura 1);

b) Material das fibras ocas: poli (éter sulfona);

c) Diâmetro externo das fibras: entre 0,8 e 0,9 mm;

d) Fibras com camada seletiva externa;

e) As fibras de UF apresentam 95,0% de retenção efetiva para compostos com massa molar superior a 50 kDa;

f) A filtração ocorre de fora para dentro das fibras;

g) O extrato ultrafiltrado escoa pelo interior das fibras;

h) Material de construção dos módulos: PVC soldável;

i) Pressão de operação: dependente do extrato a ser processado no equipamento. A pressão crítica para cada tipo de extrato deve ser determinada;

j) Pressão máxima de operação: 5 bar;

l) Temperatura máxima de operação: até 55,0°C;

m) pH: 2,0 a 13,0.

CARACTERÍSTICAS DAS FIBRAS OCAS DE MICROFILTRAÇÃO:

a) Membranas na geometria cilíndrica, do tipo fibras ocas;

b) Material das fibras ocas: poli(imida);

c) Diâmetro externo das fibras: entre 0,9 e 1,0mm;

d) Fibras com camada seletiva externa;

e) Tamanho médio dos poros na superfície externa das fibras: 0,4 µm (Figura 1);

f) Retenção de 99,99% dos microrganismos e dos sólidos suspensos presentes no extrato a ser processado;

g) A filtração ocorre de fora para dentro das fibras;

h) O microfiltrado escoa pelo interior das fibras;

i) Pressão de operação: dependente da corrente a ser processada no equipamento. A pressão crítica para cada tipo de corrente de alimentação deve ser determinada;

j) Pressão máxima de operação: 5 bar;

l) Temperatura máxima de operação: até 55,0°C;

m) pH: 2,0 a 13,0.

≋ Contactores a Membrana

Dispositivos que usam uma membrana para criar uma grande área de contato entre duas fases (gás-líquido) sem que elas se dispersem.

Como Funciona

Uma fase flui por um lado da membrana e a outra pelo outro. A transferência de massa ocorre através dos poros sem que as fases se misturem.

Aplicações Típicas

Degaseificação de água (remoção de O2 e CO2), carbonatação de bebidas, extração líquido-líquido sem emulsificação.

Vantagens

• ✔ Sistema compacto
• ✔ Controle operacional preciso
• ✔ Alta área de transferência de massa
• ✔ Sem risco de inundação ou emulsificação

≋ Pervaporação

Processo de separação de misturas líquidas onde o permeado é removido como vapor, eficaz para misturas azeotrópicas.

Como Funciona

Um componente permeia preferencialmente através da membrana e evapora no lado do permeado, que é mantido sob vácuo.

Aplicações Típicas

Desidratação de solventes (etanol, isopropanol), remoção de compostos orgânicos voláteis (VOCs) da água, separação de misturas orgânico-orgânico.

Vantagens

• ✔ Alta seletividade
• ✔ Não adiciona contaminantes
• ✔ Economia de energia vs. destilação
• ✔ Processo contínuo

≋ Osmose Inversa (RO)

O processo com a maior capacidade de rejeição. Remove praticamente todos os sais dissolvidos e contaminantes, produzindo água de altíssima pureza.

Como Funciona

Aplica uma pressão superior à pressão osmótica da solução, forçando a água a passar pela membrana no sentido inverso ao fluxo natural, deixando os sais para trás.

Aplicações Típicas

Dessalinização de água do mar, produção de água ultrapura para indústrias (farmacêutica, semicondutores), purificação de água para consumo.

Vantagens

• ✔ Qualidade de água excepcional
• ✔ Tecnologia comprovada e confiável
• ✔ Rejeição de sais superior a 99%
• ✔ Remoção de todos os contaminantes

≋ Nanofiltração (NF)

Processo intermediário entre UF e Osmose Inversa, com poros de 1 a 10 nanômetros. Remove íons multivalentes (dureza) e moléculas orgânicas de baixo peso molecular.

Como Funciona

Opera com pressões mais altas que a UF. Separa componentes com base no tamanho e na carga elétrica, permitindo a passagem de íons monovalentes.

Aplicações Típicas

Abrandamento de água, dessalinização parcial, remoção de pesticidas, reciclagem de águas residuais.

Vantagens

• ✔ Menor consumo de energia que a RO
• ✔ Preserva minerais (íons monovalentes)
• ✔ Alta rejeição de íons divalentes
• ✔ Ampla gama de aplicações

≋ Ultrafiltração (UF)

Semelhante à microfiltração, mas com poros menores (0,01 a 0,1 micrômetro), capaz de reter vírus e macromoléculas como proteínas.

Como Funciona

Utiliza pressão hidrostática para forçar a passagem do solvente através da membrana, enquanto solutos de alto peso molecular são retidos.

Aplicações Típicas

• Indústria de laticínios (concentração de proteínas)
• Tratamento de água potável
• Pré-tratamento para osmose inversa
• Recuperação de corantes

Vantagens

• ✔ Remoção de vírus
• ✔ Operação em baixas temperaturas
• ✔ Excelente qualidade do permeado
• ✔ Alta seletividade

Microfiltração (MF)

Processo de separação por membrana que remove partículas suspensas, bactérias e sólidos coloidais na faixa de 0,1 a 10 micrômetros. Opera com baixas pressões.

Como Funciona

A água ou o fluido é forçado a passar através de uma membrana microporosa. As partículas maiores que os poros são retidas na superfície da membrana.

Aplicações Típicas

• Clarificação de sucos e vinhos
• Tratamento de efluentes (pré-tratamento para RO)
• Esterilização a frio de produtos farmacêuticos
• Separação de emulsões óleo/água

Vantagens

• ✅ Alta taxa de fluxo
• ✅ Remoção eficiente de bactérias
• ✅ Baixo consumo de energia
• ✅ Operação simples