Las membranas de ósmosis inversa deben fabricarse en configuraciones específicas antes de poder aplicarse en sistemas de tratamiento de agua. En la actualidad, las principales configuraciones de membranas incluyen los tipos de placa-y-estructura, tubular, enrollada en espiral y de fibra hueca. Entre ellas, las configuraciones enrolladas en espiral y de fibra hueca son las más utilizadas en aplicaciones de tratamiento de agua. Por ejemplo, las membranas YIME RO adoptan una estructura enrollada en espiral, que se usa ampliamente en sistemas de ósmosis inversa.
Para configuraciones enrolladas en espiral, las membranas comúnmente utilizadas incluyen membranas de acetato de celulosa (CA) y membranas compuestas de película delgada-(TFC). Estas membranas se ensamblan en elementos de membrana, que luego se colocan dentro de un recipiente a presión para formar un módulo de membrana completo.
Las membranas utilizadas para elementos enrollados en espiral normalmente se fabrican primero como membranas de lámina plana. La estructura de una membrana de acetato de celulosa se muestra en la Figura 1. La capa superior es una capa delgada y densa (0,1 a 1,0 μm), conocida como capa de desalinización. Debajo de la capa de desalinización hay una capa de soporte porosa ligeramente más gruesa (100–200 μm). El agua puede pasar fácilmente a través de la capa densa y fluir hacia la capa de soporte porosa. La capa densa actúa como membrana semi-permeable, impidiendo eficazmente el paso de las sales y logrando la desalinización.
La estructura de una membrana compuesta se muestra en la Figura 2. Una membrana compuesta consta de tres capas: una capa de desalinización ultra-fina en la parte superior, una capa de soporte intermedia de polisulfona porosa en el medio y una tela de soporte de poliéster en la parte inferior. Debido a que la capa de soporte de poliéster es relativamente desigual y porosa, no puede soportar directamente la capa de desalinización. El tamaño de poro superficial de la capa de polisulfona se puede controlar en aproximadamente 0,015 µm. La capa de desalación tiene un espesor de aproximadamente 0,2 µm. Sostenida por la capa de polisulfona, la membrana puede soportar presiones operativas más altas y exhibe una fuerte resistencia al estrés mecánico y la corrosión química.
Para configuraciones de membranas de fibra hueca, numerosas fibras huecas hechas de membranas de poliéster aromático se ensamblan directamente dentro de un recipiente a presión, formando la unidad de desalinización básica para el tratamiento de agua - el módulo de membrana.
Ya sea una configuración enrollada en espiral o una configuración de fibra hueca, el diseño generalmente debe cumplir con los siguientes requisitos:
- Proporcione soporte mecánico adecuado para que la membrana pueda soportar la presión del agua de alimentación.
- Asegúrese de que el agua de alimentación, el concentrado y el permeado fluyan por separado, con una distribución uniforme y condiciones de flujo adecuadas, minimizando así la polarización de la concentración.
- Permita que el rechazo de sal inherente y la permeabilidad al agua de la membrana se utilicen completamente dentro de la configuración.
- Maximice la utilización efectiva de la superficie de la membrana.
En la siguiente sección, nos centraremos en la configuración enrollada en espiral comúnmente utilizada en las membranas YIME y explicaremos su estructura, así como las diferencias entre los distintos tipos de membranas.
