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para el que se han propuesto dife-rentes soluciones, algunas de lascuales tienen su origen en los cir-cuitos de agua de refrigeración y degeneración de vapor en instalacio-nes industriales. En ellas, tradicio-nalmente se han utilizado los an-tiincrustantes, como sustancias in-hibidoras que reducen o impidenlas precipitaciones en diferentespartes de las unidades de proceso.Es por lo que aprovechando esa ex-periencia y conocimientos, la pri-mera opción para evitar las incrus-taciones salinas en las instalacionesde ósmosis inversa (OI) fue utilizaridénticas sustancias inhibidoras.No obstante, como quiera que talessustancias pueden ser demasiadoagresivas para las membranas, nue-vos sistemas o sustancias inhibido-ras han sido y son permanentemen-te desarrollados, para mejorar laeficiencia de las plantas de OI.

En la figura 1 representamos es-quemáticamente como bloqueselementales cada una de las etapasen las que podemos aglutinar demodo general no exhaustivo, losfactores que inciden en la econo-mía de la OI, los cuales se exami-narán siguiendo el orden presenta-do en el diagrama de flujos.

El agua alimentada al sistemaafecta a la economía en función desu origen, ya que si la procedenciaes de pozo normalmente estará li-bre de partículas suspendidas y de

2. Factores que inciden en la economía de la OI

El agua considerada como di-solvente universal posee la carac-terística de integrarse con la in-mensa mayoría de las sustanciascon las que entra en contacto. Espor lo que puede encontrarse unagran variedad de sustancias disuel-tas en ella, siendo esto función dediferentes factores, entre ellos lapresión, la temperatura y obvia-mente el origen del agua.

El término dureza del agua esutilizado para significar la cantidadde sales que contiene disueltas. Yen la misma forma que la durezadel agua se alcanza en función dela presión y de la temperatura, am-bas propiedades pueden ser utiliza-das para invertir el proceso; así pordisminución de la presión, por in-cremento de la temperatura o am-bas, el agua puede separarse de ladisolución, alcanzándose simultá-neamente concentraciones de lassales que podrían exceder su po-tencial solubilidad, produciéndose,en tal caso, deposiciones mineraleso incrustaciones en los recipientesu otras partes de las instalaciones.En similar forma, por utilizaciónde una superficie (membrana) ca-paz de excluir solutos y disolvente,y aplicación, por ejemplo, de sufi-ciente presión, el agua puede serseparada de las sales, resultando uncomportamiento equivalente al ci-tado anteriormente.

La generación de incrustacionesminerales ha sido y es un problema

1. Introducción

Ensuciamiento de membranasen plantas de ósmosis inversa

P. SusialDpto. de Ingeniería de Procesos.

Universidad de las Palmas de Gran Canariay E. Soriano

Dpto. de Ingeniería Química y Nuclear.Universidad Politécnica de Valencia

Se analizan los parámetros queinciden en el rendimiento de las

plantas de ósmosis inversa. Sedescribe y revisa tipológicamenteel ensuciamiento y su control. Se

indican diferentes posibilidadespara abordar la reducción del

ensuciamiento de las membranasy se examina el trabajo de losdiferentes agentes utilizados,

durante y después de operar lasinstalaciones industriales.

Tratamiento de Aguas

Ingeniería Químicawww.alcion.es

dividual o conjuntamente con al-guno de los anteriores.

La necesidad de aplicar presio-nes altas o medias depende de lossólidos totales disueltos en el aguaa tratar y del caudal que se circule,afectando económicamente a laoperación de OI, por lo que en fun-ción de ello se selecciona la bomba.Usualmente las bombas utilizadasserán centrífugas de una etapa, dedesplazamiento positivo o centrífu-gas multietapa. Aunque para la se-lección de la bomba de alta presiónse precise primero especificar lacapacidad y presión de trabajo, noobstante, su coste inicial, sus costesde operación y mantenimiento, asícomo su eficiencia y sus materialesconstructivos serán parámetros queinciden en una óptima selección.

En una planta de OI, el elemen-to crítico que asegura y determinael funcionamiento de la instalaciónes la membrana; además influyesobre los parámetros de diseño pa-ra conseguir el agua producto. Sucomportamiento estará afectadopor diferentes factores, unos serándependientes de sus característicasmorfológicas, por lo que no debenalterarse, mientras que otros de-penderán de su disposición, y sepodrán parcialmente modificar,por ejemplo con la finalidad de ob-tener más cantidad o calidad delagua producto. Sin embargo, exis-ten otros factores, indirectamenterelacionados con las membranas osu configuración, por ejemplo, pre-tratamiento, mantenimiento, modode operar la instalación, recupera-ción energética del rechazo,… enlos que si se deberá interactuar, yaque podrán mejorar notoriamentela eficiencia de la planta, al permi-tir asegurar la calidad y cantidaddel producto, además de controlarel consumo energético.

Por último, el postratamientoque puede no ser necesario, gene-ralmente implica como mínimo unadesgasificación para eliminar eldióxido de carbono generado por unpretratamiento ácido para controlarlos carbonatos, así como una co-rrección del pH para dispensar elproducto ligeramente neutro y redu-cir la posibilidad de corrosión en loscircuitos de distribución del agua

materia coloidal debido a que seráel propio suelo quien se encargaráde realizar una filtración, con loque la prefiltración no será necesa-ria o lo será mínimamente. Ade-más, los parámetros físico-quími-cos no presentan grandes cambiospor variaciones estacionales. Porel contrario, las aguas superficia-les o el agua del mar se caracteri-zan por elevados niveles de partí-culas suspendidas, así como porvariaciones microbiológicas y es-tacionales. De otra parte, mientrasque las aguas procedentes de pozomostrarán parámetros analíticosrazonablemente estables y buenaconstancia en la temperatura, lonormal no será encontrar esa cons-tancia en agua de mar.

Considerando lo anterior, puedeestimarse que un pretratamientodel agua alimentada será conve-niente para reducir la presencia departículas suspendidas y materiacoloidal, así como para eliminarmateria orgánica y/o biológica. Porconsiguiente, la operación de pre-tratamiento del agua alimentada alsistema de OI debe ser reconocidacomo un proceso vital para asegu-rar, largos y sucesivos periodos detrabajo de las plantas, menor nece-sidad de utilizar productos quími-cos para la limpieza de las mem-branas, mayor rendimiento de laplanta, y por tanto, menores costesdel agua producto.

Si el pretratamiento no es ade-cuado, el ensuciamiento de lasmembranas puede presentarse lle-

gando incluso a ocasionar su dete-rioro total. De tal modo que la pri-mera intención de un pretratamien-to en la OI es minimizar el ensucia-miento. Si, a pesar de todo, no con-seguimos evitar el ensuciamiento,se generan disminuciones de la pro-ducción, puede aumentar el paso desales y se verifica una pérdida decarga, con lo que la presión eficazserá menor [1]. Necesariamente,ello obligará a incrementar la pre-sión aplicada para mantener el de-seado caudal de permeado, produ-ciéndose como consecuencia unmayor consumo energético.

El primer método utilizado paraprevenir en OI el ensuciamientopor incrustaciones es la disminu-ción de la potencial capacidad deprecipitación de aquellas sales quepuedan provocarlo, por ejemploCO3Ca, pudiendo ser controladaspor adición de ácido. Las operacio-nes básicas de coagulación-flocu-lación-filtración serán otro posiblemétodo a contabilizar con el obje-tivo de reducir las partículas sus-pendidas y la materia coloidal. Noobstante, pueden ser suficientes, lasimple filtración, también la clora-ción e incluso la adición de bisulfi-to sódico. Igualmente, han sido en-sayados como pretratamientos laultrafiltración, intercambio iónicoy la electrodiálisis. La utilizaciónde productos químicos genérica-mente denominados antiincrustan-tes, independientemente del modode actuar, será otro posible métodoa utilizar, y que habitualmente es elmayoritariamente aplicado, sea in-

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Partículas coloidesóxidos y sales

orgánicos microorganismos

Polímeros configuración

producción paso de sales

Postratamiento

Desgasificacióncontrol de pH desinfección

mineralización

Recuperaciónenergética

Caudal presión

eficiencia

Origenanalítica

temperatura

Pretratameinto

MEMBRANAS

RECHAZO

PRODUCTO

BOMBA DE ALTA PRESIÓN

ALIMENTACIÓN

Figura 1.Diagrama debloques yfactores quedeterminan lasoperaciones deacondiciona-miento enplantas de OI

ducente a disminuir el ensucia-miento generará beneficios econó-micos en el rendimiento de la ins-talación de OI.

El fenómeno del ensuciamientode las membranas puede conside-rarse constituido globalmente poruna secuencia de etapas [1]. En pri-mer lugar, se verifica la acumula-ción de solutos y/o sustancias en lasuperficie de la membrana. Estaacumulación facultará que los solu-tos puedan ser adheridos por adsor-ción superficial e integrados en lasuperficie de la membrana porefecto de la presión aplicada.Desde ese momento, se podrán de-sarrollar sucesivas acumulacionesy/o crecimientos de los solutos, seanorgánicos, inorgánicos o biológicos,que provocarán a largo plazo unadegradación de la capa activa quecaracteriza a la membrana.

Considerando que el ensucia-miento está gobernado por factoresrelacionados con la alimentación(temperatura, pH, concentración yproducto de solubilidad de las sa-les), con la capacidad de adsorcióndel sistema (superficie, composi-ción de la membrana) y con el fun-cionamiento hidrodinámico (velo-cidad de circulación, rugosidad dela superficie), la prevención del en-suciamiento puede conseguirseaplicando algunas estrategias, entreellas, la disminución de la conver-sión; no obstante, ésta no resultarápor lo común económicamenteaceptable, ya que se estará redu-ciendo el caudal del permeado.También podrá aumentarse la velo-cidad de circulación de la alimenta-ción al sistema, trabajando en flujoturbulento, en lugar de hacerlo en elhabitual régimen laminar. Sin em-bargo, esta estrategia aumentará elconsumo de energía y disminuirá elgrado de recuperación, por lo queen general tampoco será económi-camente viable.

Algún pretratamiento deberá rea-lizarse en función de la procedenciay análisis del agua alimentada, yaunque se reducirá el ensuciamientono será eliminado totalmente. Es porello que surge la necesidad de inte-grar en el proceso, dentro de la eta-pa de pretratamiento, la utilizaciónde inhibidores, dispersantes o retar-

producto. Ocasionalmente pudieraser necesaria una desinfección, conalternativas como la adición de clo-ro, ozono,… o por aplicación de ra-diación ultravioleta.

En OI como consecuencia delproceso, el sistema genera un re-chazo, cuya concentración puedeestar comprendida entre 2 y 8 ve-ces la concentración de la alimen-tación. Ello es función de la con-versión a la que trabaja la planta,así como de las características ycomportamiento de la membranarespecto al rechazo.

Debido a lo anterior, las salesinorgánicas presentes en el agua atratar pueden exceder su productode solubilidad y precipitar en la su-perficie de la membrana generandoincrustaciones. Físicamente, al serbalanceada la materia del proceso,pudiera no ser justificable la preci-pitación de solutos. Por lo que pa-ra comprender la posibilidad deprecipitación salina, es necesariorealizar una interpretación del fe-nómeno, relacionada con la exis-tencia de las diferentes fuerzas mo-trices preponderantes en la opera-ción. De una parte, la presión apli-cada será la fuerza impulsora quefaculta la obtención del permeado,por consiguiente, la capa límiteque contacta o está situada en la in-mediata proximidad de la membra-na verá incrementada su concen-tración. Por otro lado, el procesodifusivo del soluto debido al gra-diente de concentración estableci-do entre la disolución cercana a lamembrana y la correspondiente alseno de la disolución, tenderá aequilibrar la diferente concentra-ción. Sin embargo, como quieraque este último es un proceso mu-cho más lento que el generado porla presión aplicada, inevitablemen-te en las proximidades de la super-ficie de la membrana, sí podrán al-canzarse concentraciones de solu-to, que pudieran rebasar el produc-to de solubilidad de las sales;mientras que al mismo tiempo, sepodrá observar que la concentra-ción en el rechazo, aun siendo muysuperior a la de la alimentación,

3. El ensuciamiento delas membranas

normalmente será inferior a la lí-mite (producto de solubilidad) pa-ra que se inicie la precipitación.

La precedente explicación esútil para comprender que algo si-milar sucederá con otras diferentessustancias, como productos orgá-nicos, partículas coloidales y mi-croorganismos, como consecuen-cia de la mayor preponderancia dela fuerza aplicada respecto al arras-tre o la retrodifusión de las mis-mas, por lo que igualmente se veri-ficarán sobreconcentraciones detales sustancias sobre la superficiede la membrana, de tal modo quese produce su precipitación sobrela misma zona.

En general, todos los fenómenosdescritos, actuando simultánea o in-dependientemente, provocan el en-suciamiento de las membranas [2],y como se ha indicado, afecta nega-tivamente tanto a la capa activa co-mo a los parámetros de transporte.

Como quiera que tales deposi-ciones de productos orgánicos,partículas coloidales y microorga-nismos, pueden estimarse equiva-lentes a las generadas por los pre-cipitados inorgánicos, para abordaradecuadamente un problema deensuciamiento de las membranas,se deberá reconocer e identificar suorigen; por ejemplo, el ensucia-miento de origen orgánico requeri-rá un tratamiento diferente al re-querido por un ensuciamiento bio-lógico o bioensuciamiento.

En cualquier caso, independien-temente de su origen, el ensucia-miento de las membranas obligaráa detener la producción y realizaruna adecuada limpieza de las mis-mas, hasta restablecer en la medidade lo posible las condiciones depermeación y rechazo originales.El consumo energético específicoaumenta como consecuencia dedetener la producción para la ope-ración de limpieza, se consumenproductos químicos para lavar yrestablecer las condiciones de tra-bajo iniciales, y debido a la agresi-vidad de los productos químicosutilizados durante la limpieza, esde esperar que la vida operativa delas membranas se reduzca. Porconsiguiente, toda estrategia con-

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velocidad de crecimiento cristalinoo modificando el tamaño y formade los cristales de las sales, aunquetambién se postula que probable-mente generan fuerzas de cizallacausantes de la ruptura o distorsiónde los núcleos cristalinos, e inclusose describe una cierta capacidad deactuación como dispersantes, de talmodo que son capaces de mantenerlas partículas coloidales y los sóli-dos suspendidos en disolución.

Los primeros productos quími-cos utilizados como inhibidores delas incrustaciones de CO3Ca ySO4Ca fueron los polifosfatos, piro-fosfato potásico y hexametafosfatosódico. Por ejemplo, el hexameta-fosfato sódico conjuntamente apli-cado con ácido ha sido durante mu-chos años el antiincrustante másutilizado en las plantas de OI. Noobstante, bien por la poca toleranciade algunas membranas a trabajar abajos pH, incluso por utilizar las de-nominadas membranas de baja pre-sión, también por la tendencia delhexametafosfato a hidrolizarse co-mo ortofosfato que puede reaccio-nar con calcio para precipitar comofosfato cálcico, así como por la po-ca eficacia del hexametafosfato pa-ra actuar de inhibidor con otras sa-les solubles, es por lo que se hacenecesario desarrollar para las insta-laciones de OI, antiincrustantes conuna mejor capacidad de actuación.

De tal modo que como fosfatoderivados en la forma de políme-ros, se pueden clasificar dentro delgrupo de los polifosfatos, ademásdel conocido polihexametafosfatode Calgon Co., también el polifos-fato de cadena lineal Aqua.Mag deKjell Co. y el polifosfonatoDequest 2060 de Monsanto Co.

Los actuales inhibidores (Tabla I)proporcionan una capacidad paraprevenir la formación de incrusta-ciones que es dependiente de variosparámetros, entre ellos su formula-ción química y concentración. Seestán utilizando organofosfatos, porejemplo, fosfobutano tricarboxila-tos, hexametilen diamino tetrameti-len fosfonatos, amino trimetilen fos-fonatos, hidroxi etilen difosfonatos;así como polímeros sintéticos, porejemplo, poliacrilatos, polimaleatos,poliamino polieter metilfosfonatos,

dadores del ensuciamiento orgánicoo inorgánico, ya que ésta será la op-ción que permitirá mejorar la econo-mía del sistema.

No obstante, debido a las carac-terísticas del agua, así como por lascondiciones de operación de laplanta, será posible que se presen-ten condiciones adecuadas para elcrecimiento biológico. De otra par-te, es conocido que el ensuciamien-to biológico puede ser precursortanto de la corrosión, como de lasincrustaciones, y en general deposi-ciones de otras sustancias [3, 4], ycomo quiera que el bioensucia-miento, tradicionalmente ha sidocontrolado con diferentes biocidas,por ejemplo hipoclorito sódico, bro-mo líquido y más actualmente conmezclas orgánicas de cloro y bro-mo, por todo ello, empieza a ser fre-cuente que los fabricantes de pro-ductos inhibidores generen o com-binen sus productos con propieda-des tales que les capaciten para con-trolar el ensuciamiento biológico.

Justificado el interés en controlartodo tipo de incrustaciones duranteel funcionamiento de las plantas deOI, resulta fundamental predecir laposibilidad de aparición de las mis-mas. Ello puede estimarse mediantedeterminaciones analíticas del aguaalimentada, considerando la con-versión del sistema, el límite de so-lubilidad de las sales y el pH delagua, así como por utilización dediferentes indicadores, por ejemplo,los índices de Langelier o el de es-tabilidad de Stiff-Davis. Sin embar-go, éstos son procedimientos conlos que no pueden establecerse defi-niciones específicas, sino que úni-camente ofrecen estimaciones, y és-tas adolecen del adecuado rigor quees necesario para tal formulación.

El trabajo experimental realizadohasta ahora, sobre sales individualesy sus mezclas, está permitiendo de-sarrollar procedimientos predictivosque se basan en la consideración deefectos cruzados entre las diferentessustancias y del denominado efectode ion común. Actualmente, se han

4. Agentes que controlan el ensuciamiento

elaborado modelos asociativos delos iones que contabilizan los ante-riores efectos, y permiten calcular elpotencial o la capacidad de generarincrustaciones en diferentes circuns-tancias [5]. Con la misma idea se es-tán formulando modelos matemáti-cos que utilizan algoritmos genéti-cos [6], los cuales permiten obtenersoluciones óptimas globales, parapoder predecir la dosis de inhibidornecesaria que evitará la incrusta-ción. El modelo matemático desa-rrollado por Calgón Co. ha utilizadola investigación experimental obte-nida durante doce años, pues se pen-só que tan ingente trabajo experi-mental era necesario para disponerde una suficiente base de datos.Además el modelo utiliza propieda-des químicas, geométricas y mole-culares del sistema en el que el inhi-bidor habrá de trabajar.

En todo caso, se ha indicadoque cuando se alcanza una sobre-concentración, tal que se excede elproducto de solubilidad de las sa-les, la aparición de incrustacioneses posible. El mecanismo por elcual el fenómeno tiene lugar no es-tá claramente identificado [7]. Noobstante, se postulan una serie deetapas concordantes con las gene-ralmente establecidas para el ensu-ciamiento, y similares a las desa-rrolladas para la operación básicade cristalización. Es por ello, queen función de la temperatura, con-centración de la alimentación, con-versión de la operación y rechazode la membrana, podrán alcanzarsecondiciones de sobresaturaciónque permitirán la aparición de nú-cleos cristalinos, los cuales si lascondiciones indicadas no se modi-fican, podrán crecer y desarrollarsehasta precipitar y formar el cristalde la sal correspondiente [8, 9].

En aguas salobres CO3Ca ySO4Ca serán comúnmente las salespara las cuales estará indicado elpretratamiento. En agua de mar lassales a considerar serán CO3Ca,SO4Ba, SO4Sr, F2Ca y SiO2. Pretra-tamiento que como se ha citado,aglutina la aplicación de diferentesantiincrustantes, los cuales puedendiferenciarse por una forma de ac-tuar no totalmente definida. Porejemplo, algunos de ellos actúancomo inhibidores, afectando a la

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Nombre Rango Densidad Formulación Función Empresade pH

Tripol 8010 Acido acrílico. Inhibidor de Ca, Ba, Sr, Trisep Co.Sin fosfatos y sin fosfonatos carbonatos y sulfatos

Tripol 8510 Mezcla de un copolímero del Inhibidor de sulfatos Trisep Co.ácido acrílico y fosfatos orgánicos.

Titan ASD 200 No contiene fosfatos Inhibidor y estabilizante para PWT Co.ni fosfonatos. carbonatos, fosfatos, sulfatos, No contribuye al crecimiento aluminio, hierro y coloides.biológico.

MSC 75 Inhibidor de incrustaciones de RainDance WaterSulfatos y óxidos. Sys

Dispersante de sílice, coloides y materia orgánica

No. 340 8,5 1,25 Mezcla de fosfonato y Inhibidor de incrustaciones Nu-Calgonglicol (etilen glicol) Wholesalers, Inc

GC-1041 4,5-5,5 Ester fosfato aniónico Inhibidor de incrustaciones de Green Countrycarbonato y sulfato Chem

A 181 Inhibidor y dispersante AWC Products & Services

BPS 319 Mezcla de dos ácidos fosfóricos Inhibidor Buckman Laboratories

Aquatreat Acido poliacrílico Antiincrustante de carbonato y Alco ChemicalAR900A sulfato de calcio

Aquatreat Copolímero del ácido Antiincrustante para condiciones Alco ChemicalAR-980 policarboxílico extremas

NKC-910 Fosfonato. Inhibidor de las incrustaciones Taiwan K.K. Corpy de la corrosión

NKC-920 Mezcla de sulfonatos, carboxilatos Antiincrustante y dispersante Taiwan K.K. Corp.y grupos no iónicos

Osmoprot S-36 8-9 1,3 Compuesto del ácido polimaleico, Inhibidor de sales alcalinas P. A. S. del Aguano contiene fosfatos ni fosfonatos, no se hidroliza, estable al cloro

Pasilit AI-102 3,5-4,5 Disolución del ácido fosfinocarboxílico, incompatible Inhibidor de sales alcalinas P. A. S. del Aguacon ácidos y bases fuertes

Dytek(R) EP 1,3-Pentanodiamina Inhibidor de incrustaciones de Ca Duponty de la corrosión

PAR/6001-GE 7 1,2 Poliacrilatos Antiincrustante, estabilizante e Hispaquímica S.L.inhibidor de la corrosión

Cilit-K-187 1,2 Derivados de fósforo Antiincrustante para sales Cadipesde Ca y Mg

Cilit-3100 1,17 Polímero orgánico Antiincrustante y dispersante Cadipesde sales de Ca y Mg

Cilit-3200 1,11 Mezcla de polímeros orgánicos Antiincrustante para sales de Cadipesy fosfonatos Ca y sílice

PermaTreat 191 10.5 1,36 Fosfonato (sal sódica de un Antiincrustante e inhibidor Permacare ácido fosfónico) España

RPI - 3000A 4.8-5,3 1,14 Organofosfato neutralizado con Antiincrustante Ropur Ag.ácido poliacrílico (sal sódica)

Tabla I. Especificaciones de antiincrustantes comerciales utilizados para controlar el ensuciamento en la ósmosis inversa

inherentes a las circunstancias ope-ratorias de una instalación de OI.Por consiguiente, deben realizarserutinas periódicas de limpieza delas membranas, y en todo caso es-tarán recomendadas, en los si-guientes casos [12]:

1. Cuando para condicionesconstantes de la alimentación seobserve un significativo aumentode la conductividad del permeado.

2. Cuando a temperatura cons-tante del flujo alimentado sea ne-cesario aumentar un 8% o más lapresión, para poder mantener y res-tablecer el caudal de permeado.

3. Cuando a caudal y temperatu-ra constantes de la alimentación, lapresión diferencial suba más del25%.

4. Después de seis meses deoperación en condiciones normalesdel agua alimentada o después detres meses si las condiciones fue-ran anormalmente adversas.

Teniendo presente las particula-res condiciones en OI respectos aotros procesos industriales, los mé-todos de limpieza y restauración delas membranas normalmente im-plican la utilización de productos yequipos, por lo que la operación delimpieza puede ser aglutinada den-tro de alguna de las tres siguientescategorías: química, física y físico-química.

El método de limpieza físicaimplica la utilización de procedi-mientos mecánicos [13], hidráuli-cos [14] o neumáticos [15]; mien-tras que el método de limpieza quí-mica, generalmente predominante,aplica diferentes productos quími-cos, por lo que la utilización com-binada con alguno de los anterioresdará lugar al método mixto de lim-pieza de las membranas.

Los productos comerciales(Tabla II) utilizados para realizar lalimpieza de las membranas de OI,en general están constituidos portodas o algunas de las siguientessustancias:

1. Sales, ácidos y bases.2. Agentes secuestrantes y que-

lantes.3. Agentes emulsificantes (ten-

sioactivos).

mostrando un buen control de las in-crustaciones tanto de carbonatos co-mo de sulfatos. Específicamente, lospoliacrilatos también proporcionanun cierto control de los iones metá-licos, tienen propiedades dispersan-tes y son térmica e hidrolíticamenteestables [10]. Con la incorporaciónde copolímeros, se está desarrollan-do una nueva generación de antiin-crustantes sujetos a patentes.Precisamente para mejorar tanto laspropiedades dispersantes respecto alos coloides como la capacidad deestabilización de los iones metáli-cos, ya que los óxidos e hidróxidosmetálicos son potenciales generado-res de incrustaciones.

Entre los antiincrustantes de po-liacrilato pueden citarse Aquafeed600 (AF 600) para controlar las de-posiciones calcáreas, y de la mismafamilia el Aquafeed 100 (AF 100)que además permite controlar porestabilización iones metálicos (Fe,Al, Mn), ambos de BFGoodrichCo.; así como el Flocon 100 dePfizer Co., y el Cynamer P70 deCyanamid Co. Como organofosfa-tos disponemos del EL-2438; comomezclas de carboxilatos el EL-5500y una mezcla entre un policarboxila-to y un fosfonato es el EL-5600, to-dos ellos de Calgon Co.

Los nuevos inhibidores del ensu-ciamiento han demostrado que per-miten operar las plantas de OI con ni-veles de SiO2 en el orden de 500ppm, es decir, unas cinco veces ma-yor que como hasta ahora era común,sin que se observen deposiciones desílice coloidal. La importancia de ellono es debida únicamente a la dificul-tad de predecir el ensuciamiento quepueden originar tanto la sílice coloi-dal como la soluble, sino que estánpermitiendo trabajar las membranascon aguas subterráneas, en las quelos niveles de sílice son muy altos,mientras que la salinidad puede serhasta diez veces menor que el aguade mar, por lo que se puede trabajarla OI con baja presión.

Estas nuevas generaciones de an-tincrustantes patentados, que actúancomo inhibidores de distintos agen-tes de precipitación, son por otraparte frecuentemente implementa-dos con diferentes biocidas para pre-servar y proteger el crecimiento bio-

lógico, ya que el inhibidor por símismo no es capaz de realizar talfunción, así como con tensioactivospara poder operar como dispersan-tes, lo que les faculta para reducirlos sólidos suspendidos y el ensucia-miento coloidal, pues trabajan deforma tal, que se adsorben en la su-perficie de las partículas reduciendosu aglomeración.

No obstante lo anterior, algunosaspectos han de considerarse pararesolver problemas específicos enlos pretratamientos según Walton[11]. Algunos de los más impor-tantes son:

1. El uso de ciertos fosfatos uti-lizados como antiincrustantes esti-mula la actividad biológica.

2. La utilización de biocidas or-gánicos para controlar el creci-miento biológico, frecuentementegenera lodos orgánicos. Algunasveces resultan incompatibles condeterminados antiincrustantes.

3. El empleo de floculante paracontrolar partículas suspendidaspuede generar ensuciamiento porflóculos coloidales de Fe y de Al.

4. La aplicación de oxígeno uoxidantes pudiera ocasionar preci-pitaciones de hierro y azufre.

5. Los ácidos minerales emplea-dos como antiincrustantes generandióxido de carbono que puede serutilizado durante el crecimientobiológico por determinadas bacte-rias (autotróficas).

6. El carbón activo empleadopara declorar y eliminar materiaorgánica es un excelente medio pa-ra el desarrollo bacteriano.

Por consiguiente, a la necesidadde adecuados pretratamientos yparticularmente la utilización deantiincrustantes y biocidas se de-ben añadir apropiados y periódicosprotocolos de limpieza de lasmembranas de OI.

Se han enumerado los diferen-tes tipos de ensuciamiento y proce-dimientos de control; no obstantetodos o algunos de ellos tienen po-sibilidad real de aparecer, pues son

5. Agentes utilizadospara la limpieza de las membranas

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Nombre Rango Densidad Formulación Función Empresade pH

MSC P-02TM 2,0-3,0 Limpieza de incrustaciones Ca, RainDance WaterBa, Sr, Carbonatos,

Sulfatos, óxidos de metales Sys. Co.

MSC P-07TM 6,5-7,5 Limpieza de partículas, coloides, RainDance Water MSC P-11TM 10,5-11,7 sílice, orgánicos y biológicos Sys. Co.

Glyclean 1,25 Acido glicólico Limpieza de incrustaciones de Dupont(Acido Hidroxiacético) carbonatos y precipitados metálicos

TriClean 212TF 11,5 Limpieza y eliminación sedimentos Trisep Co.orgánicos y biológicos.

TriClean 210 Bajo pH Limpieza de incrustaciones de Trisep Co.carbonato de calcio, óxidos metálicos y sulfatos.

Lavasol Medio Mezcla biodegradable de Limpieza de incrustaciones, metales PWT Co. polielectrolitos. y contaminantes orgánicos

OptiClean Mezcla biodegradable de Limpieza de incrustaciones, metales PWT Co.polielectrolitos y contaminantes orgánicos

Calclean HD 1,09 Metasilicato sódico e Detergente para limpieza. Nu-Calgon hidróxido potásico Wholesalers, Inc

Clean 8000 Penetrante orgánico Agente de limpieza y dispersante. Buckman Laboratories

Aktaflo-S Alquil fenol oxietilado. Tensioactivo Baroid Prod.

Thermo-Plus Ácido graso poliaminado. Tensioactivo Baroid Prod.

GC-1800 6-8 1.002 Agente superficial no iónico Tensioactivo Green Country Chem.

EZ-MUL-NTE Aceite poliaminado de cadena larga Emulsionante Baroid Prod.con un soporte de ácido graso.

Invermul-NT Mezcla de aceite de cadena larga Emulsionante Baroid Prod.oxidado con ácido graso polianinado.

Trimulso Mezcla de tensioactivos iónicos Emulsionante Baroid Prod.y no iónicos.

Aquatreat DNM30 Fungicida y bactericida Alco Chemical

No. 85 6,5 1,08 Polioxietileno (dimetilimino) etileno Microbiocida Nu-Calgon (dimetilimino) dicloroetileno. Wholesalers, Inc

Troskil Gluteraldehido. Formaldehido/mezcla Control bacteriano (biocida) TR Oil Servicesde aminas. Compuestos de fósforo.

PAR/6200-CA 2-4 1,1 5 Cloro 2 Metil 4 Isotiazolin 3 Ona Microbiocida Hispaquímica S.L.

Aldacide-G Solución de gluteraldehido Microbiocida Baroid Prod.

BioGuard ACS Control de la actividad microbiana PWT Co.inhibiendo el crecimiento celular y la adhesión superficial.

Tabla II. Productos para limpieza y acondicionamiento de la operación con membranas de ósmosis inversa

Membranes in Drinking and Ind. Water Production,2, 389 (2000).

[2] Kramer, J.F. y Tracey, D.A.; Proc. IDAConference, Abu Dhabi, 4, 33 (1995).

[3] Characklis, W.G.; Biotechnology andBioengineering, 22, 1923 (1981).

[4] Obuekwe, C.O.; Westlake, C.W.S.; Cook, F.D.y Costerton, J.W.; Appl. Environ. Microbiol., 41,766 (1981).

[5] http://www.frenchcreeksoftware.com

[6] Rogers, D. y Hopfinger, A.J.; J. Chem. Inf.Comp. Sci., 34, 854 (1994).

[7] Shiling, H.; Amy, T.K. y Mason, B.T.; AppliedGeochemistry, 14, 17 (1999).

[8] Baker, J.S.; Judd, S.J. y Parsons, S.A.;Desalination, 110,151 (1997).

[9] van de Lisdonk, C.A.C.; van Paassen, J.A.M.y Schippers, J.C.; Proc. Conf. On Membranes inDrinking and Ind. Water Production, 2, 141(2000).

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[11] Walton, N.R.G.; Desalination, 82, 281 (1991).

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[14] Sheppard, J.O. y Thomas, D.G.; Desalination,8, 1 (1970).

[15] Virgina, S.A. y Shippey, F.; MembraneSystem, Westlake Village, Calif., Report No.CEL-CR-78010 (1978).

Agradecimientos

A la Consejería de Educación, Cultura y Deportesdel Gobierno de Canarias (P.S.)

4. Agentes de humectación ymojado.

5. Codisolventes.

Cada uno de los anteriores gru-pos tiene un papel específico du-rante la operación de limpieza, asílas sales básicas neutralizan conta-minantes ácidos, por ejemplo losácidos grasos libres son transfor-mados en jabones, mientras que lassales básicas como el silicato sódi-co y los fosfatos realizan funcionesadicionales. Los silicatos se utili-zan como agentes de limpieza porsu significativa capacidad disper-sante al disminuir las deposicionesde precipitados. Además, son inhi-bidores de la corrosión metálica.Mientras que los fosfatos de sodioy potasio actúan como agentes de-tergentes, particularmente en el ca-so de iones metálicos. Ellos pro-mueven una eficiente limpieza alatrapar los iones que originan ladureza del agua.

Las sales de Ca, Mg, Fe puedenformar deposiciones en las diferen-tes partes de las instalaciones. Losagentes quelantes son especialmen-te formulados para atrapar estos io-nes. El tipo de agente y su eficaciaes función del pH, temperatura ycapacidad de estabilización delcomplejo que genera con los ionesatrapados. Por ejemplo, el glucona-to de sodio es parcialmente efecti-vo para atrapar al Ca y muy eficazpara captura al Fe en medio básico.

Los agentes tensioactivos puedenser hidrofílicos o hidrofóbicos. Es-tos productos auxilian en la elimina-ción y estabilización de aceites yprevienen su redeposición. Existendos tipos, aniónicos y no-iónicos.Los aniónicos están constituidos poralquil-aril-sulfonatos, esteres fosfa-tados y alcoholes sulfonados. Losno-iónicos pueden estar constituidospor alquil-fenol-etoxilatos lineales oalcohol-etoxilatos secundarios, asícomo por copolímeros de los óxidosde etileno y propileno. En generallos aniónicos son utilizados comoagentes humectantes y los no-ióni-cos como agentes emulsificantes ycontroladores de espumas. Mientrasque los codisolventes orgánicos, quetambién suelen formar parte de lasformulaciones en los agentes delimpieza, fundamentalmente con

ellos se persigue reducir la tensiónsuperficial del agente de limpieza,mejorando la solubilidad de los ten-sioactivos y estabilizando las emul-siones.

Entre los preparados químicosutilizados para la limpieza de mem-branas (Tabla II) se deben citar al-gunos de firmas comerciales, con-trastados por su eficacia, por ejem-plo Ultrasiel 50 de Henkel WG y es-pecíficamente para la limpieza porbioensuciamiento, Floclean 511 obien Floclean 882, ambos de ArgoScientific. El bioensuciamiento tam-bién puede ser reducido aplicandotensioactivos aniónicos combinadoscon preparados enzimáticos, así co-mo por utilización de detergentesenzimáticos+EDTA. Mientras queempleando productos químicos, hansido ensayados: detergente cáusticoa pH=12, seguido de ácido peracéti-co y peróxido de hidrógeno apH=12; así como la recirculación debisulfito sódico; o bien la mezclaEDTA al 2% y ácido cítrico estabili-zado con amoníaco a pH=7 ha re-sultado ser muy eficaz para disolversulfatos y carbonatos de calcio.

Respecto de los contaminantesno solubles en ácido, por ejemplo,ácido cítrico, y siempre que sea po-sible, posteriormente las membra-nas se pueden lavar con una solu-ción de borax+EDTA+fosfato tri-sódico. En ese orden, después deuna limpieza con ácido cítrico, lasmembranas de poliamida podránser restauradas con polivinil metileter y ácido tánico.

No obstante, para proceder a lalimpieza de las membranas, se hade considerar el tipo y grado de en-suciamiento así como la composi-ción de la membrana, por lo que lacompatibilidad de productos quí-micos con la membrana, así comola rutina definitiva de limpieza de-be consultarse previamente con elfabricante de las membranas, pues-to que sólo él conoce las posiblesmodificaciones sobre materiales ymétodos durante la fabricación.

[1] Al-Ahmad, M.; F.A. Abdul Aleem, F.A.;Mutiri, A. y Ubaisy, A.; Proc. Conf. On

6. Bibliografía

INGENIERIA QUIMICA

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