Estudio del rechazo de especies iónicas en procesos de nanofiltración

Abstract

En este proyecto se estudia la modelización del transporte de especies iónicas (concretamente fosfatos y carbonatos) a través de membranas planas de nanofiltración (NF), en procesos de potabilización de aguas salobres. El fin de la investigación es la aplicación y validación de un modelo matemático predictivo del comportamiento de iones en disolución cuando se trabaje con una membrana de NF. Las pruebas experimentales se realizan en una planta piloto, a escala de laboratorio, compuesta por un módulo de membrana plana trabajando con flujo transversal, donde el permeado y el concentrado procedentes del paso por membrana son recirculados al tanque de alimentación. El sistema se alimenta con soluciones que contienen iones sodio, potasio, magnesio, amonio, cloruro, sulfato, nitrato, carbonato o fosfato. De los mencionados, se pondrá mayor énfasis en el carbonato y el fosfato, debido a que el resto de iones ya se estudiaron en proyectos anteriores. Las soluciones sintéticas de alimentación se basan en una sal dominante y una sal traza, cuya diferencia de concentración es de varios órdenes de magnitud en favor de la sal dominante. En cada experimento se hace circular la solución salina preparada por la planta piloto equipada con la membrana NF-270 de Dow Chemical, tomando muestras según se varían las condiciones experimentales. Tras realizar los experimentos, se analizan las muestras de permeado y alimentación mediante cromatografía iónica. El rechazo de los iones por parte de la membrana de NF se modeliza utilizando el Solution-Diffusion-Film Model (SDFM), un modelo matemático predictivo que tiene en cuenta los fenómenos de transporte transmembrana del soluto y la formación de una capa de polarización en la cara anterior de la membrana. Como nota adicional, se realizan también unas comprobaciones de variación del comportamiento de la membrana según el pH al cual se trabaja. Para concluir, se sugieren mejoras en la planta de pruebas: un nuevo sistema para tomar mediciones y evitar averías innecesarias, y la insonorización de la bomba de impulsión de la solución de alimentación. Se realiza un repaso sobre el impacto ambiental del proyecto, concluyendo en que éste es mínimo y se adjunta el presupuesto del total del estudio.