Tratamento de Água
Osmose Reversa
• 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.
Perguntas Freqüentes
•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
dessalinizada.
que
necessitam
de
água
• 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 semipermeável, sob alta pressão.
A osmose reversa é o processo inverso da
osmose natural!
Entendendo a Osmose Reversa
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 - Definição
• 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.
Osmose Natural
Fluxo osmótico
Equilíbrio osmótico
Osmosis Inversa
Pres são
Pres são Osm ótica
(Altura)
Água
Solução
Água
Solução
Água
Solução
Pura
Salina
Pura
Salina
Pura
Salina
M em brana
Se m i-perm e ável
M em brana
Se m i-perm e ável
M em brana
Se m i-perm e ável
Fluxo Osmótico x 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.
Osmose Reversa
• 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.
Princípios de operação
•
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)
Tipos de Membrana
Módulo de membrana
Pressostatos
PLD
Manômetro
Válvula de
Controle de
Pressão/Vazão
PBA
Água
Produzida
Válvula de
Flushing
Água de
Rejeito
Água de
Alimentação
Válvula Solenóide
da Água de Alimentação
Motor
Bomba
WFS-HP
Conhecendo uma Osmose
Fluxograma Instalação
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.
Membranas
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)
Osmose Reversa
• Osmose reversa
• Leitos de troca iônica
• Destilação
• Eletrodiálise
As tecnologias para dessalinização
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 X Destilação
• 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.
Osmose Reversa x Benefícios
• 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 )
Porque do Elevado Preço
• 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)
Membranas de filtração ou
semi-permeáveis
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.
Microfiltração (MF)
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)
Es pé cie s
Pe s o
M ole cular
(Daltons )
Tam anho
(nm )
Es pé cie s Re tidas
(faixa de utilização
prática)
MF
Leveduras e Fungos
Bactérias - Células
Coloides
Virus
Proteínas
Polisacarídeos
Enzimas
Açúcares simples
Orgânicos
Ions inorgânicos
4
6
10 - 10
10 4 - 106
10 4 - 106
200 - 400
100 - 500
10 - 100
UF
10 3 - 104
300 - 104
100 - 103
30 - 300
2 - 10
2 - 10
2-5
0,8 - 1,0
0,4 - 0,8
0,2 - 0,4
Retenção em MF, UF, NF e RO
NF
RO (HF)
•
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 importância da pré-filtração
A maximização do uso da membrana se
dá, pela soma da pré-filtração e da
geometria de fluxo tangencial presente
nas osmoses reversas.
Concentrado
Permeado
A importância da pré-filtração
• 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
A Eficiência do Processo
• 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 )
Modelos 3M Disponíveis
Linha HP
• 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 )
Modelos Ecohouse Disponíveis
Linha Ecohouse
Projetos Especiais