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Tratamento de Água Osmose Reversa. Perguntas Freqüentes. O que é osmose?
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Perguntas Freqüentes • O que é osmose? Tendência natural dos líquidos (p.ex., água) a se deslocarem do lado menos concentrado (em soluto) para o lado mais concentrado (em soluto) de uma membrana semipermeável, até o alcance de um equilíbrio, chamado equilíbrio osmótico • Por que a filtração convencional não é uma solução para água salobra? Porque a filtração convencional não é capaz de reter material solúvel na água.
Osmose Reversa • Aplicação principal: obtenção de água dessalinizada. Em localidades áridas ou no litoral, para transformar água do mar em água potável; Em localidades onde a água obtida de poços profundos é salobra e, portanto, imprópria para o consumo humano; • Tecnologia foi descoberta, entre os anos 50 e 60:
Aplicações atuais • Hoje a tecnologia ganhou espaço no mercado: • Controle de poluentes • Segmento da biotecnologia e farmacêutico • Equipamentos que necessitam de água dessalinizada. • Grandes estações de tratamento de água de países desenvolvidos, ex. EUA. • Hemodiálise (rins artificiais)
A osmose reversa ou inversa é um processo pelo qual a água é desmineralizada através de sua passagem por uma membrana semi-permeável, sob alta pressão. A osmose reversa é o processo inverso da osmose natural! Entendendo a Osmose Reversa
Osmose - Definição Tendência natural dos líquidos (ex., água) a se deslocarem do lado menos concentrado (em soluto) para o lado mais concentrado (em soluto) de uma membrana semipermeável, até o alcance de um equilíbrio, chamado equilíbrio osmótico.
Osmose Natural • A osmose normal pode ser observada nas plantas. • A água é absorvida pelas plantas para diluir a alta concentração de sais dentro de suas células. Este é o motivo pelo qual a água é absorvida do solo quando as plantas são regadas. • Se o solo em volta da planta fosse regado com água salgada, as plantas murchariam devido a concentração de sal no meio externo ser maior que dentro dela, fazendo com que a água se movesse de dentro para fora de suas células.
Osmose Reversa • Para reverter o processo osmótico, é necessário vencer a pressão osmótica de equilíbrio através da membrana, devido ao fluxo natural tender a diluir a solução mais concentrada. • Para a obtenção de água pura deve-se então aumentar a concentração de sais dentro da célula (lado do concentrado da membrana). Para isso é necessário aumentar a pressão no lado da “água salgada” da membrana, forçando a água através dela.
Princípios de operação • A Osmose Reversa utiliza membranas que são permeáveis à água porém não aos sais e as espécies de maior peso molecular. • A Filtração de faz sob alta pressão. • É descartado cerca de 50% da vazão de entrada com alta saturação. • Os 50% utilizados é chamado de Permeado.
Tipos de Membrana • Tap Water: 0-1000 ppm de TDS (membranas usadas pelas Osmoses 3M) • Brackish Water: 1001-22000 de TDS • Sea Water: 22001 – 40000 de TDS (a água do mar tem em média 30000 de TDS)
Membranas Como se dá a interação da membrana com os diferentes contaminantes? Troca iônica Peso molecular Polaridade Como atualmente existe uma série de tipos diferentes de membrana disponíveis no mercado, estas podem ser escolhidas em função de sua melhor afinidade química com o contaminante que se deseja reter.
Osmose Reversa A osmose reversa, além da destilação, é o único processo conhecido que pode remover, efetivamente, os seguintes tipos de impurezas da água: 1- Sais dissolvidos na água 2- Material coloidal 3- Total de sólidos Dissolvidos 4- Metais Tóxicos 5- Elementos Radioativos 6- Microrganismos 7- Pesticidas e Herbicidas 8- Moléculas de compostos orgânicos pesados (peso molecular maior que 300 dalton)
As tecnologias para dessalinização • Osmose reversa • Leitos de troca iônica • Destilação • Eletrodiálise
Osmose X Destilação • Semelhança • As duas tecnologias visam a dessalinização da água. • Diferença • A Destilação consiste em evaporar e logo em seguida condensar a água, convertendo o vapor gerado em água destilada. • O processo de Osmose Reversa filtra a água por meio de membranas que retém a maior parte das moléculas dos sais nela dissolvidos.
Osmose Reversa x Benefícios • Elimina a agressividade da água salgada, que corrói tubulações e equipamentos, exigindo, por exemplo, que todos os tubos, bombas e reservatórios sejam construídos em aço inoxidável ou em plásticos resistentes ao sal; • Elimina a elevada alcalinidade da água salgada, que provoca o entupimento, pela formação de placas salinas, de tubulações e válvulas; • Constitui-se uma alternativa que contorna o elevado consumo de energia demandada nos destiladores, lembrando-se que, quando é empregada energia solar, o processo não funciona em períodos de sol encoberto.
Porque do Elevado Preço • Os materiais e a confecção das membranas empregadas na osmosereversa resultaram de sofisticadas pesquisas tecnológicas, ligadas à indústria espacial. • Em todo o mundo, existem talvez cinco ou seis fabricantes dessas membranas, dentre os quais a Monsanto, que desenvolveu pioneiramente a tecnologia, mediante contrato com a NASA. • A membrana utilizada nas Osmoses Cuno são fabricadas pela Dow Quimica. ( Filmtec )
Membranas de filtração ou semi-permeáveis • Membranas semi-permeáveis: Transferência da água (preferencialmente) sob o efeito de um gradiente de pressão. • São geralmente classificadas de acordo ao tamanho dos seus poros: Microfiltração (MF), Ultrafiltração (UF), Nanofiltração (NF), Osmose Reversa (RO), Hiperfiltração (HF)
Microfiltração (MF) Estas membranas não modificam ou alteram a composição da solução, removendo somente os sólidos em suspensão, colóides, bactérias, etc. Não existe nenhum fenômeno de pressão osmótica, ou de polarização pela concentração. Conseqüentemente, o entupimento é devido a acumulação das partículas na superfície dos poros do meio filtrante. A filtração é feita a fluxo radial, e raramente a fluxo tangencial.
Ultrafiltração (UF) As membranas empregadas em ultrafiltração possuem uma estrutura que somente permite a rejeição dos solutos de maior tamanho (macro-moléculas), e conseqüentemente todos os outros tipos de particulados tais como vírus e bactérias. As vazões especificadas para água pura diminuem drasticamente principalmente por incrustação de colóides na membrana e pela adsorção de diversos solutos, que tendem a precipitar pela elevada concentração dos sais na superfície de filtração.
Nanofiltração (NF) • A nanofiltração é um desenvolvimento recente, sendo uma variação das membranas de osmose reversa, com as seguintes características: • A passagem de sais monovalentes é relativamente alta: entre 30 e 60% • A passagem de sais bivalentes é substancialmente menor: entre 1 e 5% • A passagem de solutos orgânicos é do mesmo nível que nas membranas de RO • A osmose reversa vai além da nanofiltração...
A importância da pré-filtração • Como as membranas empregadas na OR são de elevado custo, por se em importadas, estas devem ser resguardadas e seu uso econômico deve se limitar à retenção dos diminutos materiais não retidos nos processos anteriores. • Nesse sentido, os pré-filtros protegem a integridade física da membrana e contribuem para que não haja incrustações em sua superfície, geradas principalmente pelo acúmulo de sólidos. • Se a água de alimentação da osmose for clorada, esta necessariamente, precisa ser filtrada com carvão ativado, pois o cloro é incompatível com a maioria das membranas.
Concentrado Permeado A importância da pré-filtração A maximização do uso da membrana se dá, pela soma da pré-filtração e da geometria de fluxo tangencial presente nas osmoses reversas.
A Eficiência do Processo • O processo de filtração por osmose reversa gera dois fluxos: • Fluxo de permeado: fluido filtrado • Fluxo de rejeito: concentrado de descarte • Por existir o rejeito, o processo não é 100% eficiente
Modelos 3M Disponíveis • Modelos: • HP 150 – 150 GPD ou 567 litros/dia • HP 300 – 300 GPD ou 1135 litros/dia • HP 600 – 600 GPD ou 2270 litros/dia • HP 900 – 900 GPD ou 3400 litros/dia • HP 1200 – 1200 GPD ou 4540 litros/dia ( Volumes para Permeado )
Modelos Ecohouse Disponíveis • Modelos: • EOR 200 – 200 litros/dia • EOR 500 – 500 litros/dia • EOR 1000 – 1000 litros/dia • EOR 2000 – 2000 litros/dia • EOR 5000 – 5000 litros/dia ( Volumes para Permeado )
