tratamento membranas - apresentacao

Apresentao do PowerPoint

Tratamento de gua por Membranas

Trabalho Tratamento de gua para Abastecimento

1. Introduo

Podemos dizer que o tratamento por membranas baseado no conjunto de mtodos e propriedades referentes ao transporte de matria atravs de materiais de permeabilidade seletiva.


Uma membrana pode ser dada como uma barreira que permite a transferncia de substncias entre duas solues diferentes.


2. Objetivo

A Tecnologia de Membranas tem como objetivo melhorar a eficincia no tratamento de diferentes tipos de qualidade de agua, seja ela potveis, no potveis ou salobras.


3. Tipos De Membrana

Os processos de tratamentos de membrana mais conhecidos so de 4 tipos. Divido em Nanofiltrao, Microfiltrao, Ultrafiltrao, Osmose Reversa.


4. Eficincia

O tratamento por Membranas apresenta uma maior eficincia dentre as tecnologias convencionais devido a um melhor desempenho podendo representar uma economia significativa em todo o processo. Por uma menor rea ocupada e trabalhando com uma concentrao de slidos muito maiores do que tratamentos convencionais estabelece assim um modo de tratamento mais eficiente.


5. Histrico

O estudo sobre membranas inicia-se em meados da dcada de 50, tendo suas primeiras aplicaes comerciais sobre a dessalinizao de aguas salobras por meio de eletrosdilise

J no final da dcada de 60 a Osmose reversa ( um fenmeno natural que ocorre quando duas solues, de concentraes diferentes so separadas por uma membrana semi-permevel) teve sua primeira unidade comercializadas.


Atualmente o uso de membranas filtrantes est largamente disseminado na indstria.As membranas so utilizadas em linhas de produo, para, por exemplo, clarificar cerveja, sucos ou separar as protenas do leite. Outra aplicao de membranas que est crescendo muito na indstria a produo de gua de processo de alta qualidade e o emprego de sistemas de membrana para tratamento e reuso de guas residirias. Tratamento de gua por Membranas

6. Definio de Membrana

Um filme fino que separam duas solues e atuam como barreiras seletivas para o transporte componentes destas, solues. Est separao pode ocorrer a partir de dois fatores:

1) Modificao dos tamanhos dos poros.2) Alterao das propriedades fisioqumicas dos polmeros componentes das membranas.


7. Principio Operao

A membrana um elemento funcional, ela depende da composio qumica dos solutos, da quantidade de materiais particulados existente na gua a ser tratada e da energia aplicada. Logo divide um volume liquido em um volume de produto e um volume de rejeito.


Para que ocorra transporte de um material atravs de uma membrana necessrio um tipo de fora motriz (Energia) agindo sobre ela. As formas de energia motora mais usada no mercado so atravs gradiente potencial qumico e/ou potencial eltrico.De acordo com a morfologia da membrana o transporte pode ser dado por difuso ou conveco- Nas separaes de misturas moleculares e particuladas,- Na liberao controlada de agentes ativos - Em reatores com membranas e rgos artificiais

Tratamento de Agua por Membranas8. Classificao de Membranas

As membranas podem ser classificadas como:

Fluxo PermeadoEm funo da fora motriz empregadaCapacidade SeletivaDensas ou PorosasIsotrpicas ou anisotrpicas

Tratamento de Agua por MembranasFluxo Permeado

Representa a vazo (volumtrica, mssica ou molar) de permeado por unidade de rea de membrana.

Tratamento de Agua por Membranas

B) Em funo da fora motriz empregada

1. Processos cuja fora motriz o GRADIENTE DE PRESSO Microfiltrao Ultrafiltrao Nanofiltrao Osmose Inversa2. Processos cuja fora motriz o GRADIENTE DE CONCENTRAO

Pervaporao Permeao de gases Dilise

3. Processos cuja fora motriz o GRADIENTE DE POTENCIALELTRICO

Eletrodilise

Tratamento de Agua por MembranasC) Capacidade SeletivaDepende do processo em questoTendo a Fora Motriz como gradiente de presso a capacidade seletiva da membrana medida atravs de um Coeficiente, neste caso, Coeficiente de Rejeio (R). Definido pela relao entre entrada da soluo (Alimentao do sistema) (Co) e sua concentrao no permeado (Cp).

Tratamento de Agua por MembranasAssim quando R=0 a concentrao da espcie em questo, no permeado, igual a sua concentrao na alimentao, ou seja, a membrana no apresenta nenhuma capacidade seletiva para est espcie. Por outro lado, R=1 significa que a espcie em questo no esta presente no permeado, ou seja, a membrana foi capaz de rejeit-la completamente.


D) Densas ou Porosas

Nas membranas porosas, a separao ocorre em funo do tamanho das partculas de uma mistura. Assim, enquanto as partculas de menor tamanho atravessam os poros da membrana, as de maiores dimenses so retidas pela membrana. Por sua vez, as membranas densas no possuem poros, sendo que a separao dos componentes de uma mistura ocorre em funo da afinidade destes pelo polmero que forma a membrana. Isto , quanto maior a afinidade, maior a velocidade com que o componente difunde atravs da membrana. Tratamento de Agua por MembranasE)Isotrpicas ou anisotrpicas

As membranas isotrpicas possuem a mesma morfologia em toda a sua espessura.Anisotrpicas possuem uma pele, regio muito fina e mais fechada (possuindo poros ou no), suportada em uma camada porosa (suporte poroso).


9. Membranas Anisotrpicas

Estas membranas fazem parte de um conjunto filtrante onde a camada mais fina responsvel pela filtrao conctada a uma estrutura mais grossa e mais porosa dando o suporte e estabilidade mecnica.Tratamento de Agua por MembranasMembranas Assimtricas: So produzidas com um mesmo tipo de material e constituem a maioria das membranas de microfiltrao e ultrafiltrao.


Membranas Compostas: A pelcula fina superficial constituda de um material diferente da estrutura de suporte, que realmente uma membrana assimtrica. Considera uma membrana de baixa presso so utilizadas no processo em osmose reversa e nano filtrao.


Orgnicas e Inorgnicas: As membranas podem ser produzida a partir de polmero orgnico ou inorgnico. Devido ao alto custo o setor de saneamento utiliza basicamente polmero orgnico dentre eles:


10. Formatos das Membranas

As membranas mais utilizadas no mercado possuem duas configuraes:Formato de Folhas Planas usadas na osmose reversa e na nanofiltrao


) Formato Cilndrico usadas na Microfiltrao e UltrafiltraoTratamento de gua por Membranas

Membrana De Fibra ticaMembranas Tubulares de Polmero Orgnico11. Mdulos

Os mdulos so denominadas como estrutura de suporte das membranas nos equipamentos de filtrao, que tem como funcionalidade a remoo efetiva do material retido na lavagem.Variam de acordo com as diferentes necessidades de presso de operao das membranas e a quantidade de slidos em suspenso a serem removidos.


10.1Tipo de Mdulos

Modulo TubularNo mdulo de membranas tubulares, as membranas encontram-se no interior de um tubo, feito de um material especial que serve de suporte s membranas. O fluxo da gua de alimentao ocorre de dentro para fora uma vez que as membranas tubulares esto no interior de um tubo.


B) Mdulo Capilar

as membranas funcionam como uma barreira seletiva que suficientemente resistente presso de filtrao.Neste caso o fluxo de filtrao pode ocorrer nos dois sentidos (de dentro para fora ou de fora para dentro).


C) Modulo Fibra Oca

No mdulo de fibras ocas, o diametro das membranas menor que 0.1 mc. Por esta razo h uma chance elevada de ocorrer colmatao na membrana. Este tipo de mdulos apenas podem ser utilizados para tratar uma gua com baixo teor em slidos suspensos.Tratamento de gua por Membranas

D) Modulo Espiral (Spiral Wound)

Duas camadas de membranas, colocado em redor de um tubo colector.Este envelope de membranas esto dispostas em torno de um tubo central para onde o permeado drenado Isto faz com que o acondicionamento das membranas tenha uma densidade mais elevada.


E) Modulo Placa Estruturadaas membranas esto compactadas juntas no interior da unidade, encontrando-se dispostas numa placa slida. O espao entre as placas dependem da concentrao de slidos totais dissolvidos na gua a tratar. Tratamento de gua por Membranas

11. Operao

A operao do modulo simples.A agua bruta e bombeada para o dentro do modulo sob presso por uma vlvula instalada na sada do modulo, na canalizao de rejeito, controla a presso dos canais de agua bruta dentro do modulo. Permitindo manter a presso atravs das membranas sobre valores predeterminados.




Ultrafiltrao (UF)

Aultrafiltrao umprocesso de separao por membranasem que a fora diretriz a diferena de presso atravs da membrana e os poros da membrana consegue reter macromolculas.

Suas aplicaes estar na Concentrao do retido, no fracionamento de solutos, normalmente protenas onde uma das protenas atravessa a membrana e outra retida, na purificao do solvente, na purificao de gua para consumo humano e no tratamento de esgotos.


Nanofiltrao (NF)

ANanofiltrao uma tcnica de separao por membrana onde seu campo de aplicao est situado entre a Osmose Reversa e a Ultrafiltrao, essa tcnica retm os sais bivalentes com 0,001m molecular e requer presso de trabalho entre 10 a 25 BAR.

Nos dias de hoje muito comum utilizao desta tecnologia em purificao de guas, processo de abrandamento de gua, descolorao e eliminao de micros poluentes; nos processos industriais aNanofiltrao utilizada para separar componentes especficos desejveis ou indesejveis do processo, tais como os agentes de colorao e tambm utilizada nos processos de extrao de produtos vegetais em soluo alcolicas e aquosas.


Diferena entre a Ultrafiltrao e NanofiltraoO que distingue aosmose inversada ultrafiltrao o tamanho das partculas que so retidas pela membrana e as caractersticas da prpria membrana, a primeira densa e a segunda, micro porosa.

Em ultrafiltrao, as membranas retm partculas cujo dimetro varia entre 10 e 200 , as partculas retidas so macromolculas que contribuem pouco para a presso osmtica, pelo que esta no to elevada como em osmose inversa, por este motivo, a diferena de presso hidrosttica no precisa de ser to elevada como em osmose inversa e varia entre 2 e 10 atm podendo, eventualmente, atingir valores de cerca de 25 atm.Tratamento de gua por Membranas

Como o soluto composto por molculas de elevada massa molecular, a viscosidade da soluo depende da concentrao, a difusividade do soluto baixa e a soluo pode gelificar acima de uma determinada concentrao.

No interior da camada limite de massa adjacente membrana, a concentrao elevada e a viscosidade muito maior que no seio do retido.A velocidade diminui com o aumento da viscosidade e o transporte de massa da membrana para o seio do retido baixa. A gelificao ocorre junto membrana onde a concentrao mais elevada.


Osmose inversa (OI)Aosmose inversaouosmose reversa umprocesso de separaoem que umsolvente separado de umsolutode baixa massa molecular por uma membrana permevel ao solvente e impermevel ao soluto, ocorrendo quando se aplica uma grande presso sobre este meio aquoso, o que contraria o fluxo natural da osmose, sendo assim o processo denominado osmose reversa. Na osmose inversa, as membranas retm partculas cujo dimetro varia entre 1 e 10 (2), sendo as partculas retidas solutos de baixa massa molecular como sais ou molculas orgnicas simples.


na Irrigao onde um dos problemas da agricultura a acumulao de sais no solo em funo da irrigao com gua de rios ou poos, a partir de certo patamar os sais tornam-se nocivos s plantaes, sendo assim a Osmose Reversa capaz de remover este excesso de sais de forma economicamente vivel;na alimentao de caldeiras; na produo de produtos qumicos: Hospitais, conglomerados farmacuticos e laboratrios utilizam o processo de Osmose Reversa para garantira mxima pureza em seus produtos. Processos de hemodilise so alimentados com gua desmineralizada ou destilada;na recuperao de guas residuais na indstria; concentrao de sucos, protenas e vinho na indstria alimentcia.



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