FILTRAÇÃO POR MEMBRANAS

O processo de filtração tangencial é um processo inovador que permite maior tempo de operação minimizando a necessidade de paradas para limpeza, conferindo assim ao sistema de filtração maior produtividade e confiabilidade.

Devido a essas características esse processo é largamente utilizado em diversos processos industriais nas mais diversas indústrias, como as de alimentos, sucos, bebidas, têxtil, água, química, biotecnologia, entre outras. É também uma ótima alternativa para tratamento de efluentes e reuso de água, contribuindo para a preservação ambiental.

Membranas são barreiras feitas com alta tecnologia, que permitem a passagem seletiva de materiais de acordo com seu tamanho, formato e características. As membranas possuem várias configurações e são selecionadas de acordo com as necessidades especificas de cada aplicação.



O sistema de separação designado tangencial (cross-flow), consiste em uma corrente de alimentação passando sob pressão sobre uma membrana colocada em paralelo com a corrente fluida. Uma porção da alimentação passa através da membrana com a pressão aplicada, desde que seus componentes sejam menores que os poros da membrana. Essa porção que atravessa a membrana é chamada de permeado.

A corrente que não passa pela membrana arrasta da sua superfície os materiais que não permearam. Esta corrente é chamada de concentrado.

A vazão de alimentação deve ser bem maior que a de filtração para reduzir o "fouling" (sedimentação) da membrana.



Tipos de Separação Tangencial

Existem 4 principais processos de separação por membranas atualmente aplicados para separações de entre líquido/líquido e líquido/sólido:

Microfiltração (MF); Ultrafiltração (UF); Nanofiltração (NF); Osmose Reversa (OR).

A aplicação de cada um é determinada pelas características do produto a ser filtrado. Para cada um dos processos citados existem vários graus de separação e várias configurações de membranas incluindo: espiral; fibra oca e tubular.

Microfiltração

Microfiltração é um processo onde as pressões aplicadas são consideradas baixas (10-100 psig) e é utilizada para a separação de materiais em suspensão, colóides, vírus, bactérias de uma corrente aquosa.

A microfiltração retém sólidos suspensos com partículas grandes, deixando passar sólidos suspensos com partículas muito pequenas e material dissolvido. Faixa de abertura dos poros: 0.1 micron até 3 micron.



Aplicações Microfiltração

Clarificação de Sucos

Clarificação de Vinhos

Clarificação de Caldos de Fermentação

Tratamento de Efluentes Industriais

Recuperação de solução de soda cáustica (Solução CIP)

Potabilização de água

Outros

Ultrafiltração

Ultrafiltração é um processo onde as pressões aplicadas são consideradas medias (30-150 psig) em uma faixa um pouco maior que as pressões de microfiltração.

A Ultrafiltração é utilizada para a separação de solutos de grande peso molecular de soluções aquosas sendo considerada uma membrana semipermeável. Obtemos desta forma um permeado claro livre de sólidos suspensos.

A Ultrafiltração retém proteínas, polissacarídeos, óleos emulsionados, material particulado, vírus, bactérias, colóides e sólidos suspensos, deixando passar a maioria dos surfactantes, água, sais minerais, ácidos e álcalis. Faixa dos poros: 0.005 - 0.1 micron; 1K - 500K MWCO.



Aplicações Ultrafiltração

Gelatina (concentração)

Plasma (concentração)

Leite e Soro de queijo (concentração de proteínas)

Despirogeneização de Soluções

Purificação de Soluções e extratos

Concentração de Heparina e Condroitin

Água Potável

Clarificação de Sucos e xaropes

Efluente Oleoso

Pintura Eletroforética. (Eletrocoat paint)

Tratamento de efluentes industriais e municipais

Outros

Nanofiltração

Nanofiltração é um processo onde as pressões vão de médias a moderadamente altas (50-450 psig).

Neste processo os íons monovalentes passam livremente pela membrana e os íons multivalentes e matéria orgânica de baixo peso molecular são retidos.

Usualmente as aplicações da Nanofiltração incluem abrandamento de água, dessalinização de tinturas, recuperação de soluções acidas e cáusticas e remoção de cor.

A Nanofiltração retém sais divalentes e matéria orgânica, deixando passar sais monovalentes, água, soluções ácidas e alcalinas. Faixa de poros entre a UF e a OR.



Aplicações Nanofiltração

Recuperação de lactose e açúcares

Concentração de Soro do Leite com redução parcial do teor de sais

Dessalinização de Tintas (Indústria Têxtil)

Reciclagem de Soluções de limpezas Cáusticas e Ácidas (CIP)

Abrandamento de Água

Concentração e dessalinização de Antibióticos

Outros

Osmose Reversa

Osmose Reversa é usada para separação de sais minerais dissolvidos de uma corrente de água, incluindo sais monovalentes, produzindo desta forma água pura.

As pressões aplicadas nestes sistemas são de moderadas a altas (80-1200 psig). As membranas de OR são fabricadas com diferentes índices de rejeição, o que permite selecionar a membrana mais apropriada para a aplicação requerida.

A Osmose Reversa retém sais orgânicos, deixando passar moléculas em uma faixa de 5 Angstroms (0.0005 micron) ou 100 MWCO.



Aplicações Osmose Reversa

Potabilização e Desmineralização de Água

Concentração de Soro de Leite

Polimento de Condensado de Evaporado

Concentração de Sais

Outros

Filtração Híbrida

Para correntes líquidas com baixo teor de sólidos suspensos quando a filtração é usada para um polimento, pode-se usar este processo que é resultado do uso combinado da técnica da Filtração Tangencial com a Filtração Convencional (dead end).

A filtração Híbrida ocorre em duas fases: a filtração é iniciada como no processo convencional, isto é: toda a corrente a ser filtrada atravessa a membrana, ficando retido na superfície da membrana o material em suspensão e saindo do outro lado da mesma o filtrado (permeado) livre das impurezas.

Quando o material em suspensão acumulado sobre a superfície da membrana atingir um determinado valor inicia-se a segunda etapa do processo: a contra lavagem durante a qual uma pequena fração do permeado limpo é bombeada de volta para a limpeza da superfície da membrana, ao mesmo tempo em que a água bruta é bombeada paralelamente a superfície da membrana arrastando toda a sujeira ali acumulada.

A vantagem desta técnica é poder reduzir o consumo de energia, comparado com o processo de Filtração Tangencial, pois não requer a circulação constante do líquido sobre a superfície da membrana.