Tecnologia a membrana

Le membrane si comportano come una parete selettiva di separazione. Alcune sostanze possono passare attraverso la membrana, mentre altre sostanze sono catturate.
La filtrazione di membrana può essere usata come alternativa alla flocculazione, alle tecniche di depurazione da sedimenti, adsorbimento (filtri a sabbia e filtri a carbonio attivo, scambiatori ionici), estrazione e distillazione.

Ci sono due fattori che determinano la affettività di un processo di filtrazione a membrana; selettività e rendimento. La selettività è espressa come parametro denominato fattore di separazione o di ritenzione (espresso dall'unità l/m2*h). Il rendimento è espresso come parametro detto flusso continuo (espresso dall'unità l/m2*h). La selettività ed il rendimento sono membrana-dipendenti.

 

La filtrazione con membrana si può dividere in micro ed ultra filtrazione da una parte e nano filtrazione e osmosi inversa (RO o iper filtrazione) dall'altra.
Quando la filtrazione con membrana è usata per la rimozione di particelle più grandi, sono applicate la micro filtrazione e l'ultrafiltrazione. A causa del carattere aperto delle membrane il rendimento è alto mentre le differenze di pressione sono basse.
Quando si devono rimuovere i sali dall'acqua, sono applicate la nanofiltrazione e l'osmosi inversa. La nano filtrazione e le membrane a RO non funzionano secondo il principio dei pori; la separazione avviene attraverso diffusione tramite la membrana. La pressione che richiesta per realizzare la nano filtrazione e l'osmosi inversa è molto superiore alla pressione richiesta per micro ed ultra filtrazione, mentre il rendimento è molto più basso.

La filtrazione con membrana ha un certo numero di vantaggi sulle tecniche di depurazione dell'acqua esistenti:

· è un processo che può avvenire a basse temperature. Ciò è pricipalmente importante perché permette il trattamento di
materia sensibile al calore. Ecco perchè tali applicazioni sono molto usate per la produzione alimentare.
· è un processo a basso consumo energetico. La maggior parte dell'energia che necessaria è usata per pompare i liquidi attraverso la membrana. La quantità totale di energia usata è inferiore se confrontata alle tecniche alternative, come l'evaporazione.
· il processo può essere facilmente espanso.

Gestione di processo dei sistemi di filtrazione a membrana

I sistemi di filtrazione con membrana possono essere controllati sia nei flussi morti che incrociati. Lo scopo dell'ottimizzazione delle tecniche di membrana è il raggiungimento della più alta produzione possibile per il piu' lungo periodo di tempo, con i livelli accettabili di inquinamento.

Sistemi di membrana

La scelta di un sitema con un certo tipo di membrana è determinata da moltissimi aspetti, quali i costi, rischi di intasamento della membrane, le opportunita' di imacchettamento per densità e di pulizia. Le membrane non sono mai applicate come una lamina piana, perché tale grande superficie inplica spesso alti costi di investimento. Ecco perchè i sistemi sono densamente costruiti, per permettere di mettere una grande superficie di membrana nel più piccolo volume possibile. Le membrane sono implementate in parecchi tipi di moduli. Esistono due tipi principali, detti sistema tubolare di membrana ed il sistema di membrana a lamina & piastra. I sistemi tubolari si dividono in mambrane tubolari, capillari e a fibre cave. Le membrane alamina & piastra si dividono in membrane a spirale e mambrane a forma di cuscino.

Durante i processi di filtrazione con membrana lo sporcamento è inevitabile, anche con un pre-trattamento efficace. I tipi e gli importi dello sporamento dipendono da molti fattori differenti, quali qualità dell'acqua dell'alimentazione, il tipo di membrana, il materiale della membrana e il proggetto e il controllo del processo.

Particelle, biosfogliamento e sfaldatura sono i tre tipi principali di sporcamento della membrana. Tali contaminanti causano ina maggiore richiesta di carico di lavoro, per essere in grado di garantire una continua capacita' delle mambrane. Ad un certo punto la pressione aumentera' talmente da non essere piu' economicamente e tecnicamente responsabile.
 

Pulizia delle membrane

Ci sono diverse tecniche di pulizia per la rimozione dello sporcamento di membrana. Tali tecniche sono lavaggio in corrente, lavaggio in contro-corrente, lavaggio ad aria e lavaggio chimico, e qualsiasi combinazione di tali metodi.

Sistemi di gestione membrane

Membrane di forma tubolare

Membrane a piastra & cornice