As membranas de osmose reversa (RO) são amplamente utilizadas no tratamento de água. Ao aplicar pressão externa ao lado concentrado da água de alimentação para superar a pressão osmótica, eles permitem que o solvente passe pelo lado diluído, alcançando a separação de solvente e soluto. Durante a operação de RO, a polarização da concentração e a incrustação da membrana são inevitáveis, com incrustações sendo o principal fator limitando o desempenho da membrana e a vida útil do serviço.
À medida que as membranas RO lidam com a água de alimentação, elas são expostas a uma variedade de contaminantes. Com o tempo, isso inevitavelmente leva a entupimento e incrustação, causando um declínio no fluxo de água, capacidade reduzida de tratamento, menor rejeição de sal e recuperação e redução da vida útil da membrana.
Tipos de incrustação
A incrustação da membrana de RO geralmente pode ser categorizada em incrustação física, incrustação química e incrustação biológica.
Incrustação física:
Causados por sólidos suspensos e partículas coloidais (por exemplo, sílica) na água de alimentação depositando na superfície da membrana e bloqueando os poros da membrana.
Incrustação química:
Causado por compostos inorgânicos e orgânicos que adsorvem nos poros da membrana ou dentro dos poros da membrana.
- Incrustação inorgânica: principalmente de metais e óxidos metálicos, ou sais com moderação solúvel, como sais de cálcio, sais de bário e sais de magnésio.
- Incrustação orgânica: causada por ácidos húmicos, proteínas, carboidratos e outras matérias orgânicas que formam um filme na superfície da membrana.
Incrustação biológica
Causados pelo crescimento e reprodução de microorganismos como fungos, moldes e algas. Os microorganismos podem se estabelecer na superfície da membrana, liberar matéria orgânica para formar uma camada de gel e secretar substâncias que promovem a cristalização de compostos inorgânicos e adesão da matéria orgânica. Isso geralmente acelera a ocorrência de uma incrustação inorgânica orgânica-.
Causas de incrustação
A formação de incrustações está intimamente relacionada à qualidade da água de alimentação e às condições operacionais e é influenciada principalmente por:
- Concentração de íons, pH e temperatura da água de alimentação
- Deposição de contaminantes: Como a maioria das água de alimentação permeia através da membrana para o lado da água do produto, o fluxo concentrado restante facilita a adsorção e a deposição de contaminantes na superfície da membrana.
- Polarização da concentração: Durante a operação, a concentração de soluto perto da superfície da membrana aumenta, criando um gradiente de concentração e camada limite. Quando as concentrações locais excedem os limites da solubilidade, ocorre a precipitação, bloqueando a passagem da água e reduzindo o fluxo.
Se a incrustação não for abordada em seus estágios iniciais, pode levar a deterioração de desempenho significativa e muitas vezes irreversível da membrana.
Características de progressão e distribuição incrustantes
O processo de incrustação normalmente segue esta sequência:
- A matéria orgânica deposita primeiro na superfície da membrana.
- À medida que a água de alimentação se torna mais concentrada, os compostos inorgânicos precipitam no topo da camada orgânica, formando incrustação composta orgânica -inorgânica.
- A incrustação biológica pode se desenvolver ainda mais, exacerbando o bloqueio.
A distribuição de incrustações geralmente mostra padrões distintos:
- Elementos de chumbo (seção de entrada): Mais propenso a incrustações orgânicas, incrustação de óxido de metal e incrustação coloidal.
- Elementos da cauda (seção de saída): Mais provável de experimentar escala e deposição de sílica.
Além disso, o processo de design, materiais e fabricação de elementos de membrana podem influenciar o desenvolvimento da incrustação.
