Nano filtrazione ed Osmosi Inversa

Nano filtrazione

La nano filtrazione è una tecnica che ha prosperato durante gli ultimi anni. Oggi, la nano filtrazione è pricipalmente applicata nelle fasi del processo di purificazione dell'acqua potabile, come rimozione delle micro sostanze inquinanti, addolcimento dell'acqua e decolorazione. Durante i processi industriali la nano filtrazione applicata per la rimozione di componenti specifiche, quali gli agenti coloranti. La nano filtrazione è un processo legato alla pressione, durante il quale avviene la separazione, basata sulla dimensione delle molecole. Le membrane realizzano la separazione. Tala tecnica e' pricipalmente applicata per la rimozione delle sostanze organiche, quali le micro sostanze inquinanti e gli ioni multivalenti. Le membrane di nano filtrazione hanno una moderata ritenzione dei sali univalenti.

Altre applicazioni per la nano filtrazione sono:
· Rimozione dei pasticidi dall'acqua freatica
· Rimozione dei metalli pesanti dall'acqua reflua
· Ricicleggio dell'acqua reflua nelle lavanderie
· Addolcimento
· Rimozione dei nitrati

Osmosi Inversa (Reverse Osmosis - RO)

L'osmosi inversa si basa sulla fondamentale tendenza all'equilibrio. Due liquidi che contengono diverse concentrazioni di solidi dissolti e che entrano in contatto si mescolano fino a raggiungere una concentrazione uniforme. Quando questi due liquidi sono separati da una membrana semi permeabile (che si lascia attraversare dal liquido, mentre dissolti i solidi rimangono intrappolati), il liquido che contiene la concentrazione più bassa passa attraverso la membrana nel liquido che contiene la concentrazione piu' alta di solidi dissolti. (Binnie e.a., 2002)
Dopo un po' il livello dell'acqua sarà più alto da un lato della membrana. La differenza di l'altezza è denominata pressione osmotica.
Esercitando una pressione sulla colonna fluida, che eccede la pressione osmotica, si otterrà l'effetto opposto. I liquidi sono spinti indietro attraverso la membrana, mentre i solidi dissolti rimangono indietro nella colonna. Usando questa tecnica, una  grande quantita' di contenuto salino può essere rimosso dall'acqua.

1                     2                     3

1. L'acqua fluisce da una colonna a basso contenuto di solidi dissolti ad una colonna ad alto contenuto di solidi dissolti.
2. La pressione osmotica e' la pressione usata per fermare il flusso dell'acqua dal fluire attraverso la mambrana, in ordine di creare equilibrio
3. Ragguingendo una pressione che eccede la pressione osmotica il flusso dell'acqua verra' invertito: l'acqua fluisce dalla colonna ad alto contenuto di solidi dissolti a quella a basso contenuto di solidi dissolti.

L'osmosi inversa è una tecnica pricipalmente applicata durante la preparazione dell'acqua potabile. Il processo di preparazione dell'acqua potabile dall'acqua marina salata è comunemente noto. Oltre a cio', l'osmosi inversa è applicata per la produzione di acqua ultra pura dall'acqua e di acqua per alimentazione delle caldaie. Inoltre è applicata nel settore alimentare (concentrazione di succo di frutta, zucchero e caffè), nell'industria galvanica (concentrazione di acqua reflua) e nell'industria lattiera (concentrazione del latte per la produzione del formaggio).

Riassumendo, la applicazioni dell'osmosi inversa sono:
· Addolcimento dell'acqua
· Produzione di acqua potabile Drinking water production
· Produzione dell'acqua di processo
· Produzione di acqua ultra pura (industrie elttroniche)
· Concentrazione di solventi molecolari per l'industria alimentare e lattiera

Il pre-trattamento dell'acqua di alimentazione per la nano filtrazione o le installazioni di osmosi inversa influenza notevolmente le prestazioni dell'installazione. La forma di pre-trattamento richiesta dipende dalla qualità dell'acqua di alimentazione. Lo scopo del pre-trattamento consiste nella riduzione del contenuto della materia organica e della quantità di batteri, così come nell'abbassamento del MFI.

Il materiale organico e la quantita' di batteri dovrebbero essere il piu' basso possibile per prevenire il cosiddetto biofouling della membrana. L'appicazione di un pretrattamento ha parecchi benefici:
· Le membrane hanno vita piu' lunga quando viene realizzato un pre-trattamento
· Il tempo di produzione dell'istallazione aumenta
· I compiti di gestione diventano piu' semplici
· I costi di manodopera sono ridotti

A fianco al trattamento preparatorio si può effettuare un dosaggio chimico (acido, anti-scalante), per evitare la sfaldatura e la precipitazione di solidi insolubili, come il carbonato di calcio ed il solfato del bario sulla superficie della membrana.
Gli acidi applicati sono acido cloridrico (HCl) ed acido solforico (H₂SO₄).
L'acido solforico è il prodotto chimico il più ampiamente usato a questo fine. Tuttavia, l'acido cloridrico è sempre piu' applicato perché l'acido solforico può influenzare negativamente la velocità di sporcamento di una membrana. Quando l'acqua di alimentazione contiene quantità elevate di ioni solfato, l'acido cloridrico va a sostituire l'acido solforico. In questo caso il dosaggio di acido solforico aumenterebbe le probabilità sfaldamento da ioni solfato sulle membrane. (Baker, 2000)

Qui di seguito sono schamatizzate le principali tecniche di pre-trattamento e la sostanze che si riducono durante tali processi.

A fianco ai matodi sopra menzionati esistono altri modo per depurare l'acqua alimentata, come disinfezione e filtrazione a carboni attivi.

Microfiltrazione e ultrafilrazione

Membrane a osmosi inversa

Agenti chimici per osmosi inversa

Tecnologia di membrana