Uno de los procesos de tratamiento de agua más efectivo en la actualidad es el sistema de ósmosis inversa. El principal objetivo de la aplicación de estos sistemas es obtener agua libre de iones, partículas contaminantes y apta para su uso, ya sea a nivel industrial, comercial o doméstico.
En esta nueva entrada de blog te contaremos qué es y cómo funcionan los sistemas de ósmosis inversa, acompáñanos a leer.
¿Qué es la ósmosis inversa (OI)?
La ósmosis es un fenómeno de difusión pasiva en el que dos soluciones con diferente concentración se separan por una membrana semipermeable, y se usa un solvente para difundir a través de la membrana del líquido de menor al de mayor concentración hasta equilibrarlas.
Es decir, si tenemos dos disoluciones de agua y sal separadas por una membrana semipermeable, que solo deja pasar al líquido, el agua se movería de la disolución de menor concentración a la de mayor concentración gracias al fenómeno de ósmosis, sin tener que aplicar energía externa.
Ahora bien, la ósmosis inversa es un proceso fisicoquímico que, como su nombre lo indica, trabaja de forma inversa al proceso anterior. A través de una membrana semipermeable se pasa el agua desde un punto de disolución de mayor concentración a uno de menor concentración para lo cual es necesario aplicar una fuerza de empuje superior a la presión osmótica en dirección opuesta a la que lleva el fenómeno de ósmosis.
¿Qué es la presión osmótica?
En una disolución, la sustancia que está en mayor proporción se conoce como solvente, y la sustancia en menor proporción se conoce como soluto y, por ende, esta última se encuentra disuelta en el solvente. Regularmente el solvente está en estado líquido y el soluto puede ser también líquido o estar en forma sólida o gaseosa.
Los medios acuosos tienen diferentes concentraciones de uno o varios solutos. La concentración de solventes y solutos permite clasificarlos en hipotónico (menor concentración de soluto respecto al medio), hipertónico (mayor concentración de soluto respecto al medio) e isotónico (concentración similar a la del medio).
El solvente ejerce presión sobre la cara de la membrana donde hay menor concentración hacia el compartimiento de mayor concentración. Esta presión se conoce como osmótica.
Funcionamiento del sistema de ósmosis inversa
La ósmosis inversa atrapa las partículas al hacerlas pasar por una serie de mallas o membranas de diferentes tamaños. Es importante no confundir este proceso con el de filtrado físico, ya que en la OI el agua avanza por una serie de tuberías a alta presión para ir en contra de la presión osmótica y atrapar las partículas en las membranas.
El proceso de ósmosis inversa es fisicoquímico porque retiene moléculas disueltas por medio de la fuerza física, pero también se utilizan productos químicos como anti-incrustantes, limpiadores, biocidas, entre otros.
En las membranas quedan atrapados los solutos, que suelen ser elementos más pesados y partículas suspendidas como:
- Iones univalentes (90%-95%)
- Iones divalentes (95%-99%)
- Sustancias inorgánicas como aluminio, zinc, cobre, calcio, hierro, sulfato, nitrato o magnesio
- Compuestos orgánicos como pesticidas o herbicidas
- Microorganismos como bacterias
El solvente pasa al otro lado de la membrana semipermeable, mientras que los elementos pesados que quedaron atrapados se pueden recuperar.
Aplicaciones de los sistemas de ósmosis inversa
- Potabilización de aguas salobres
- Alimentación de agua a calderas
- Tratamiento de aguas residuales
- Tratamiento de agua para cerveceras y bebidas saborizadas
- Purificadoras de agua
- Agua purificada para la industria alimentaria
- Agua desmineralizada para procesos industriales
- Acondicionamiento de agua para recubrimientos
- Convertir el agua salada en agua potable
- Recuperación de metales pesados del agua
Membranas de ósmosis inversa
La membrana de ósmosis inversa es crucial en el sistema. Suelen fabricarse con acetato de celulosa, poliamidas o celofán. El material de fabricación de las membranas se relaciona directamente con su capacidad de filtración, la cual va de un 50% a un 98%. El porcentaje de partículas que no logran filtrarse suelen pasar por otras etapas para ultrapurificación del agua en la que se retiren partículas, virus y bacterias.
En general, las membranas de ósmosis inversas se fabrican con varias capas de material, las cuales tienen infinidad de poros pequeños para filtrar el agua. Estos poros tienen la capacidad de filtrar hasta 0.0001 micras.
Productos químicos para ósmosis inversa
En algunos casos se requiere del uso de productos químicos tanto para la limpieza de las membranas, como del sistema de ósmosis inversa y para acabar con los agentes nocivos que pudieron quedar presentes en el agua.
Entre las suciedades más comunes en el agua encontramos incrustaciones de sílice, carbonato de calcio, sulfato de calcio, material orgánico y biológico, metales pesados, óxidos metálicos, por mencionar algunos.
Algunos químicos que se usan para los sistemas de ósmosis inversa son los antiincrustantes, biocidas y limpiadores que mejoren el rendimiento del sistema y, al mismo tiempo, reduzcan los costos energéticos y proporcionen mejores resultados en el tratamiento de aguas.
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