sábado, 25 de dezembro de 2010

TRATAMENTO DE ÁGUA - OSMOSE REVERSA

TRATAMENTO DE ÁGUA - OSMOSE REVERSA


Qualquer processo de tratamento de água, tem como objetivo a separação de um solvente de um soluto. Um processo de separação é um processo que permite separar componentes de uma mistura, tanto em pequena escala, como nos laboratórios, quanto em grande, como nas estações de tratamento, e diversas outras. Existem diversos processos, destinados a fins diferentes sendo que dentre os processos de separação de um soluto destacam-se:

• Destilação

• Decantação

• Evaporação

• Filtração

• Flotação

• Processos de separação por membranas

Vamos nos concentrar no processo de separação por membranas, também denominada osmose inversa, onde as membranas retêm partículas cujo diâmetro varia entre 1 e 10 Å, sendo 1 angstrom = 1.0 × 10-10 metros

As partículas retidas são solutos de baixa massa molecular como sais ou moléculas orgânicas simples, e sendo a água um solvente inorgânico, polar, chamado frequentemente de "solvente universal" tem facilmente dissolvidas muitas substâncias.

Para que seja possivel ocorrer ocorrer a separação por membranas, deve-se aplicar uma grande pressão sobre o meio aquoso, o que contraria o fluxo natural da osmose. Por essa razão o processo é denominado osmose reversa.

Os usos da osmose reversa são diversos, sempre relacionados à separação de ions. Dentre os quais destaca-se:

Dessalinização de água do mar: Tanto para consumo humano quanto para outros processos, onde a membrana de Osmose Reversa pode reduzir a concentração de cloreto de sódio de 35.000 mg/L para 350 mg/L.

Irrigação: Um dos problemas da agricultura é a acumulação de sais no solo em função da irrigação com água de rios ou poços. A partir de certo patamar os sais tornam-se nocivos às plantações. A Osmose Reversa é capaz de remover este excesso de sais de forma economicamente viável.

Alimentação de caldeiras: Caldeiras exigem água puríssima, pois a evaporação da água causa a incrustração da superfície dos tubos pelos sólidos presentes na mesma, reduzindo a transferência de calor, aumentando o consumo de combustível e o risco de explosões. A osmose reversa, têm sido o tratamento mais utilizado nestes casos.

Produção de produtos químicos: Hospitais, conglomerados farmacêuticos e laboratórios utilizam o processo de Osmose Reversa para garantira máxima pureza em seus produtos. Processos de hemodiálise são alimentados com água desmineralizada ou destilada.

Recuperação de águas residuais na indústria: Concentração de sucos, proteínas e vinho na indústria alimentícia.

A osmose Reversa

Osmose pode ser descrita como um movimento físico de um solvente através de uma membrana semipermeável, baseada na diferença do potencial químico entre duas soluções separadas por essa membrana.

O exemplo a seguir serve como demonstração e esclarecimento desta matéria. Um recipiente de boca larga com água, conforme fig. 1 é dividido no meio por uma membrana semipermeável. A linha tracejada representa a membrana semipermeável. Iremos definir a membrana semipermeável como falta de capacidade para difundir qualquer outra substância, além do solvente, neste caso moléculas de água.

                                                                        Figura 1

Agora adicionaremos um pouco de sal de cozinha (NaCl) à solução de um lado da membrana (Fig. 2). A solução de água salgada tem um maior potencial químico, do que a solução de água do outro lado da membrana. Num esforço para equilibrar a diferença no potencial químico, a água começa a difundir pela membrana, de uma lado através da água, e de outro lado para a água salgada. Este movimento é a Osmose. A pressão exercida por esta transferência de massa é conhecida pela pressão osmótica.

                                                           Figura 2

A difusão da água irá continuar até que uma das duas reservas seja conhecida. Uma reserva pode ser a solução essencialmente de equilíbrio, pelo menos até que ao ponto em que a diferença restante no potencial químico é compensado pela resistência ou perda de pressão de difusão pela membrana. A outra reserva é que a coluna em elevação de água salgada exerce pressão hidrostática suficiente para limitar outras difusões. Observando-as, podemos mensurar a pressão osmótica da solução, observando o ponto em que a pressão principal impede outras difusões.

Exercendo uma pressão hidráulica maior do que a soma da diferença de pressão osmótica e a perda de pressão da difusão pela membrana, podemos utilizar a água para difundir na posição contrária (Fig. 3), na solução de maior concentração. Isto é a osmose reversa. Quanto maior for a pressão aplicada, mais rápida é a difusão. Utilizando a osmose reversa, estamos aptos a concentrar diversos solutos, tanto dissolvidos como dispersos em uma solução.

                                                                           Figura 3

Tipos de Membranas

Existem vários tipos de membranas, podendo ser citadas as do tipo:

1. - Acetato de Celulose

2. - Poliamidas Aromáticas-Aramidas

3. - Poliamidas Hidrazidas: por serem fibras finas e ocas, possuem uma estrutura, mas fechada, possibilitando trabalhar com água do mar com salinidade de 45.000 ppm.

4. - Poliamida de composição avançada

5. - Polisulfonas – polisulfonadas:

Desempenho das Membranas

As causas abaixo podem alterar o desempenho e o tempo de vida das membranas utilizadas como osmose reversa.

1. - pH da água: a variação de pH nas faixas fortemente ácidas ou fortemente alcalinas afeta as diferentes membranas utilizadas.

2. - Temperatura: As membranas de acetato de celulose se hidrolizam, quando a temperatura da água excede 30º.

3. - Compactação ou Deformação Física: estes problemas podem acontecer nas membranas, quando as pressões de bombeamento da água bruta excedem de 90 kgf/cm2.

4. - Cloro livre: sendo o cloro livre um agente oxidante energético, ele pode afetar a maioria das membranas, sendo nestes casos, necessária a decloração da água bruta.

5. - Fouling: É produzido no interior da membrana, pela associação de sólidos suspensos e material biológico.

6. - Incrustações: na malha de membrana, a água bruta precipita dureza temporária, carbonato de cálcio e hidróxido de magnésio e dureza permanente, sulfato de cálcio. A dureza temporária é impedida de precipitar, trabalhando-se com valores de pH da água bruta, entre 4,5 – 5,0. A dureza permanente é impedida de precipitar, dosando-se continuamente, um antiincrustante específico para sulfato de cálcio.


Vídeo:

Um ovo é colocado no xarope de milho durante 60 minutos para mostrar osmose. O óvulo é então colocado em água doce para mostrar o efeito inverso.

Um comentário:

  1. A MSX do Brasil trabalha com o tratamento de água - Osmose Reversana Região da Praia Grande.
    A Osmose Reversa é a aplicação de uma pressão superior à pressão osmótica do lado da solução mais concentrada. No caso de o solvente ser água, a membrana permitirá apenas a passagem da mesma, retendo todo e qualquer material que esteja nela diluído, resultando em uma água ultra-pura.
    http://www.msxdobrasil.com.br/servico/industrial/osmose-reversa/29-15

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