Sistema osmosis inversa

Los equipos de osmosis inversa pueden prosperar la calidad del agua, se han utilizado en forma extensiva para transformar el agua salina en agua de consumo, para tratar agua de desecho y para recobrar las sales disueltas en agua en procesos industriales. Día tras día, estos sistemas de purificación de agua son más populares en el mercado por la creciente preocupación de las personas por los contaminantes del agua que afectan a la salud y aquellos químicos que no son “peligrosos” para la salud pero que aportan olor, sabor o bien color al agua que toman. Las personas que están considerando en instalar un sistema de purificación de agua en su hogar, deben primero hacer pruebas del agua para determinar cuales son los contaminantes de su agua.

Reducir los contaminantes a través de la osmosis inversa

El tratamiento por osmosis inversa reduce la concentración de sólidos totales disueltos, incluyendo una pluralidad de iones, metales y partículas muy pequeñas en suspensión como los asbestos. La osmosis inversa asimismo elimina contaminantes orgánicos, ciertos limpiadores y pesticidas concretos.

Es un procedimiento efectivo para reducir la concentración de sólidos totales disueltos y muchas impurezas del agua. En la tabla de abajo se describen ciertos compuestos más habituales que son eliminados por éstos equipos. Estos compuestos podrían, o bien no, estar presentes en el agua que llega a su casa. La capacidad de retención de cada compuesto depende del género de membrana utilizada en el equipo y las condiciones de empleo.

Pese a que los sistemas de osmosis inversa pueden eliminar todos y cada uno de los microorganismos del agua, es recomendable que solo sean utilizados para tratar agua microbiológicamente apta (que no presente bacterias coliformes). Ciertos sistemas de osmosis inversa pueden ser utilizados para quitar los protozoos del agua (como Cryptosporidium y Giardia) y tienen el certificado de la organización internacional NSF.

Los sistemas de osmosis inversa no eliminan todos y cada uno de los contaminantes del agua. Los gases disueltos como el oxígeno y el dióxido de carbono (que no son contaminantes) pueden atravesar la membrana, aunque desafortunadamente el sulfuro de hidrógeno (un gas que huele muy mal) puede atravesar la membrana. La osmosis inversa no es un procedimiento muy efectivo en reducir trihalometanos (THMs), ciertos pesticidas y otros químicos orgánicos volátiles.

Partículas y microorganismos retenidos por la osmosis inversa.

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El proceso de osmosis

Para entender como funciona la osmosis inversa primero es preciso comprender el proceso de osmosis. Este proceso ocurre en nuestras células, en las células de las plantas y de todos y cada uno de los organismos. A modo ilustrativo se representa en la siguiente imagen una pecera con agua, que está separada en 2 partes por una lámina muy fina (membrana), que tiene muchos poros de un tamaño exageradamente pequeño. Las moléculas de agua pueden pasar por medio de los poros de la membrana, mas las partículas que se hallen en el agua no son suficientemente chicas para hacerlo, entonces quedan atrapadas de un lado de la pecera y no pueden pasar al otro.

filtro membrana osmosis inversa

Nota.

Las membranas no solo impiden el paso de partículas por el tamaño de sus poros, también tiene mucha relevancia la naturaleza del material con que están hechas, por poner un ejemplo las membranas de celulosa no dejan el paso de partículas cargadas de forma negativa por el hecho de que son repelidas por la superficie de la membrana. El origen de esta repulsión se debe a fuerzas de atracción y repulsión que se producen entre las moléculas y partículas.

Una solución, es una mezcla homogénea de múltiples componentes, por servirnos de un ejemplo una solución podría ser agua con sal o bien agua con azúcar (otro ejemplo sería el agua de mar, puesto que es una solución de agua y múltiples géneros de sales). En el ejemplo de la imagen, la solución (el líquido que llena la pecera) podría ser agua con sal; el cloruro de sodio (nombre químico de la sal común) estaría representado como las partículas que no atraviesan la membrana.

¿Que pasaría si ponemos de un lado de la pecera una solución concentrada (que tiene mucha sal) y al otro lado una solución bastante diluida (con poca sal)?

Este caso semeja no ser tan simple, en tanto que las 2 soluciones no se mezclan de manera libre, sino hay una membrana de por medio. Sabemos que la tendencia natural es que las dos soluciones tengan exactamente la misma concentración ¿Qué podría dejar que esto ocurra? La respuesta no es muy compleja y seguramente Ud. ya la haya pensado. Como se esquematiza en la imagen, el agua pasa de la solución diluida a la solución concentrada. De este modo, al perder agua la solución de la izquierda (que originalmente era la más diluida), aumenta su concentración, pues tiene exactamente la misma cantidad de partículas en un volumen menor de agua. La solución de la derecha (que era la más concentrada), al percibir agua reduce su concentración pues tiene exactamente la misma cantidad de partículas en un volumen mayor de agua (recordemos que las partículas no pueden atravesar la membrana). De este modo, se genera un flujo neto de agua debido a la diferencia de concentraciones entre 2 soluciones separadas por una membrana semipermeable, y este proceso lleva por nombre ósmosis.

proceso osmosis inversa

En el proceso de osmosis inversa, se aplica una presión a la solución concentrada y de este modo no solo se impide que ocurra la osmosis, sino se invierte el proceso (de ahí el nombre). Con la suficiente presión, se consigue agua pura que es como “exprimida” mediante la membrana desde el lado concentrado al lado diluído (del revés que en la osmosis). Las sales disueltas en agua, que se hallan como iones, son repelidas por la membrana. El agua purificada se guarda en un tanque y las impurezas retenidas se descartan en un flujo de agua y no se amontonan como en los filtros tradicionales (imágenes tres y cuatro).

La membrana de osmosis inversa, asimismo deja que estos equipos efectúen una “ultra-filtración”, impidiendo el paso de partículas de pequeñísimo tamaño, incluyendo microorganismos que son físicamente muy grandes para pasar por los poros de la membrana. Las membranas pueden retener compuestos de 0,0001 a 0,1 micrones (millones de veces más chicos que la pestañita de una persona).

proceso de osmosis inversa

Diseño de los equipos de osmosis inversa

Si bien el proceso de osmosis inversa es muy simple, un sistema de tratamiento de agua que utilice esta tecnología es bastante complejo. La mayor parte de estos equipos son instalados en el sitio de empleo, lo más frecuente es en la cocina, de manera que el agua para cocinar y tomar se consiga de allí. Los sistemas de osmosis inversa que tratan toda el agua que entra a las tuberías de la casa son muy costosos y de operación compleja.

instalacion de osmosis inversa

 

Un equipo propio  consiste en filtros de “pre” y “post” tratamiento, el tanque de almacenaje, el grifo que provee el agua tratada y evidentemente de la membrana. En muchas ocasiones los equipos cuentan con una bomba que deja producir una presión mayor de agua. Los pre-filtros de sedimentos son esenciales para eliminar las partículas de tamaño parcialmente grande (como granos de arena) que podrían dañar o bien tapar la membrana de osmosis o bien la bomba. Otros equipos utilizados en hogares que disponen de agua exageradamente “dura”, cuentan con ablandadores de agua. Si el agua contiene cloro o bien otros químicos oxidantes como el bromo, es preciso un prefiltro de carbón activado para resguardar la membrana, la que es sensible a éstos químicos.

Para eliminar determinados pesticidas y soluciones orgánicas, se precisa un post-filtrado con carbón activado en el sistema, el que además de esto retiene los compuestos que le dan mal olor y sabor al agua. Si se quiere eliminar altos niveles de químicos orgánicos como trihalometanos, compuestos orgánicos volátiles, cloraminas, se precisa de un filtro de carbón activado de “contacto prolongado”, los que tienen como elemento filtrante carbón activado compactado (en lugar de granulado); se trata de un “post” filtro, en tanto que se halla después de la membrana y antes del tanque de almacenaje.

El tanque de almacenaje, los tubos y el grifo han de ser de plástico, acero inoxidable o bien otros materiales no tóxicos. El bajo pH y contenido mineral del agua tratada puede llegar a corroer los tubos de cobre o bien bronce (dejando la liberación de plomo en el agua).

El material de las membranas

Los materiales más frecuentes de las membranas de la osmosis inversa son poliamida o bien celulosa; por su parte, existen múltiples géneros de celulosa: acetato de celulosa, triacetato de celulosa o bien combinaciones de los dos. Las membranas son finísimas y están hechas de fibras sintéticas de los materiales descritos.

membrana de osmosis inversa

La capacidad de la membrana de osmosis inversa está dada por cuanto volumen de agua puede tratar al día. Típicamente, las membranas que se utilizan en sistemas para hogares, pueden intentar cuarenta a ciento treinta litros por día; entonces, bajo condiciones estándar de operación, el llenado de un tanque de almacenaje de diez litros podría llevar de dos a seis horas. Las membranas hechas de acetato o bien triacetato de celulosa son generalmente utilizadas en equipos para hogares y si se precisa de cantidades muy grandes de agua tratada se utilizan las membranas de poliamida.

Las membranas asimismo tienen diferentes porcentajes de retención de elementos, los que se calculan para cada contaminante separadamente o bien asimismo se pueden calcular como porcentaje de retención de sólidos totales disueltos. Los dos géneros de membranas (poliamida y celulosa) tienen altos porcentajes de retención (por arriba del noventa por ciento). Las membranas de celulosa tienen costes más alcanzables y toleran el cloro.