tratamento de Água osmose reversa. perguntas freqüentes o que é osmose? tendência natural dos...

Tratamento de ÁguaOsmose Reversa

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.

•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:

Osmose Reversa

• 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)

Aplicações atuais

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.

Fluxo Osmótico x Osmose Reversa

Água

Pura

Solução

Salina

Fluxo osmótico

MembranaSemi-permeável

Água

Pura

Solução

Salina

Equilíbrio osmótico

MembranaSemi-permeável

Pressão Osmótica(Altura)

Água

Pura

Solução

Salina

Osmosis Inversa

MembranaSemi-permeável

Pressão

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)

Conhecendo uma Osmose

PLD PBA

Módulo de membrana

Manômetro

Motor Bomba Válvula Solenóide

da Água de Alimentação

Água

Produzida

Água de Alimentação

Água de

Rejeito

Válvula de Flushing

Válvula de Controle de Pressão/Vazão

Pressostatos

WFS-HP

Fluxograma Instalação

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 osmose reversa 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.

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.

Ultrafiltração (UF)

• 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...

Nanofiltração (NF)

Retenção em MF, UF, NF e RO

Espécies PesoMolecular(Daltons)

Tamanho

(nm)

Espécies Retidas (faixa de utilizaçãoprática)

MF UF RO

Leveduras e Fungos

Bactérias - Células

Coloides

Virus

Proteínas

Polisacarídeos

Enzimas

Açúcares simples

Orgânicos

Ions inorgânicos

10 - 10 4 6

10 - 10 4 6

10 - 10 4 6

200 - 400

100 - 500

10 - 100

10 - 10 3 4

300 - 10

100 - 10

30 - 300

2 - 10

2 - 10

2 - 5

0,8 - 1,0

0,4 - 0,8

0,2 - 0,4

4

3

NF (HF)

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.

A maximização do uso da membrana se dá, pela soma da pré-filtração e da geometria de fluxo tangencial presente nas osmoses reversas.

A importância da pré-filtração

Permeado

Concentrado

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 )

Linha HP

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 )

Linha Ecohouse

Projetos Especiais