Separación por Membranas: Principios y Aplicaciones de la Osmosis Inversa, Diapositivas de Procesos Químicos

¡Descarga Separación por Membranas: Principios y Aplicaciones de la Osmosis Inversa y más Diapositivas en PDF de Procesos Químicos solo en Docsity!

Tema 5. Otras tecnologías

de separación

5.1 Separación por membranas

Tecnológico Nacional de México M.C.Y. M. Hernández C.

Competencia específica a desarrollar:

• Identifica procesos que involucren la fluidización, separación por membranas, ósmosis inversa, ciclones e hidrociclones y lavadores de gases, con base a su acción de separación de cada uno de ellos.

5.1 Separación por membranas

• Es un término genérico para una serie de procesos de separación diferentes y muy característicos.
• Todos ellos se utiliza una membrana.
• Trabaja sin la adición de productos químicos, con un uso relativamente bajo de la energía y conducciones de proceso fáciles y bien dispuestas.
• Una membrana actúa como una barrera semipermeable.
• La separación ocurre porque la membrana controla la cantidad de movimiento de varias moléculas entre dos fases líquidas, dos fases gaseosas o una fase líquida y una gaseosa.
• Las dos fases suelen ser miscibles.
• La membrana impide el flujo hidrodinámico normal.

5.1 Separación por membranas

• Es un proceso que puede ocurrir a baja temperatura. Esto es principalmente importante porque permite el tratamiento de los materiales sensible al calor (alimentos).
• ·Es un proceso de bajo coste energético. La mayor parte de la energía requerida es la necesaria para bombear los líquidos a través de la membrana. La cantidad total de energía utilizada es mínima comparada con las técnicas alternativas, tales como evaporación.
• ·El proceso puede ser fácilmente ampliado.

Un poco de historia…

• Los primeros estudios relacionados con membranas se remontan al siglo XVIII.
• El físico francés Jean Antoine Nollet ( 1700 - 1770 ) fue el primero en acuñar la palabra “ósmosis” para describir el permeado del agua a través de un diafragma, estableciendo los principios básicos de dicho proceso en 1748.

Clasificación

1. Difusión de gas en un sólido.
2. Permeación de gas a través de una membrana.
3. Permeación de un líquido (diálisis)
4. Ósmosis inversa.
5. Ultrafiltración.
6. Cromatografía por permeación en gel.

1. Difusión de gas en un sólido poroso

• Una fase gaseosa está presente en ambos lados de la membrana, que es un sólido microporoso.
• Las velocidades de difusión molecular de las numerosas moléculas de gas dependen del tamaño de los poros y de los pesos moleculares.

2. Permeación de gas a través de una

membrana.

3. Permeación de un líquido o diálisis

• Los solutos pequeños de una fase líquida se difunden fácilmente debido a las diferencias de concentración a través de una membrana porosa hacia la segunda fase líquida (o fase gaseosa).
• El paso de las moléculas grandes a través de la membrana es más difícil.
• Este proceso de membrana se ha aplicado en separaciones de procesos químicos como en la separación del H 2 SO 4 de los sulfatos de níquel y cobre en solución acuosa, en el procesamiento de alimentos y en los riñones artificiales.
• En la electrodiálisis, la separación de iones ocurre al imponer una diferencia de fem (fuerza electromotriz) a través de la membrana.

4. Ósmosis Inversa.

• Entre la solución de soluto y disolvente y un disolvente puro se coloca una membrana que impide el paso del soluto de bajo peso molecular. El disolvente se difunde hacia la solución por ósmosis.
• En la ósmosis inversa se impone una diferencia de presión inversa que ocasiona que el flujo del disolvente se invierta como en la desalinización del agua de mar.
• Este proceso también se usa para separar otros solutos de bajo peso molecular, como sales, azucares y ácidos simples de un disolvente (generalmente agua).

5. Procesos de membrana de ultrafiltración

• En este proceso se utiliza la presión para lograr una separación de moléculas mediante una membrana polimérica semipermeable.
• La membrana distingue los diferentes tamaños moleculares, formas o estructuras químicas y separa los solutos de peso molecular relativamente alto, como proteínas, polímeros, materiales coloidales como minerales, etc.
• La presión osmótica suele ser despreciable debido a los altos pesos moleculares.

Otra clasificación (filtración)

1. Microfiltración

2. Ultrafiltración

3. Nanofiltración

4. Ósmosis Inversa