Os processos de membrana são, a par de processos como a destilação ou a absorção, métodos de separação que permitem separar da água substâncias particuladas e moléculas orgânicas de cadeia longa. Dependendo das propriedades físicas e químicas da membrana, a água pode atravessá-la, enquanto outras substâncias são retidas.
A água de processo é repetidamente bombeada do tanque de água de processo para o módulo de membrana por uma bomba de circulação e flui sobre a superfície da membrana de ultrafiltração. A membrana tubular cerâmica, selecionada especificamente para a tarefa de filtração em questão, permite a passagem da água, mas retém macromoléculas e partículas. A água de processo entra sob pressão perpendicularmente à direção do fluxo através da membrana e flui, já purificada, para o reservatório de filtrado.
Tendo em conta o tamanho dos poros, distinguem-se vários graus de filtração
- Microfiltração: > 0,1 µm
- Ultrafiltração: < 0,1 µm
- Nanofiltração: < 2 nm
- Osmose inversa
Microfiltração
A filtragem funciona aqui, tal como na ultrafiltração e na nanofiltração, segundo o princípio do fluxo cruzado: a água a filtrar é impulsionada através do filtro sob pressão. Dependendo da aplicação, o filtro pode ser feito de aço inoxidável, plástico ou tecido.
Para que o filtro não se obstrua, é necessário criar um circuito no lado da entrada, através do qual chegue continuamente mais água ao filtro do que a quantidade que deve passar por ele. É também importante agitar a água no lado da entrada, para que não se forme uma camada que obstrua o filtro.
Ultrafiltração
A ultrafiltração atinge um grau de refinamento que permite remover até mesmo bactérias e vírus da água. Ao contrário do que acontece num processo de desinfeção, os componentes orgânicos desta dimensão são completamente removidos da água. Isto permite uma esterilização a frio, que, por exemplo, é por vezes exigida na indústria farmacêutica.
Devido à pressão da água significativamente mais elevada, são aqui utilizados filtros cerâmicos, capazes de suportar de forma duradoura as elevadas cargas.
O processo é aplicado no tratamento de água potável e de águas residuais, na purificação de água de lavagem ou de processo, por exemplo, para a remoção de tensioativos, e na indústria alimentar para a separação de proteínas.
Nanofiltração
A nanofiltração retém até as moléculas mais pequenas e iões polivalentes. Dependendo das características da membrana, é possível filtrar moléculas definidas com precisão. A nanofiltração é normalmente utilizada em conjunto com a osmose inversa.
As aplicações da nanofiltração incluem a purificação de ácidos através da separação seletiva de metais, a dessalinização, a descoloração, a concentração de soluções de processo e a separação de DQO.
Osmose inversa
A osmose inversa funciona segundo um princípio diferente. Aproveita a lei física segundo a qual as moléculas se distribuem uniformemente num líquido.
A água bruta e a água pura são separadas por uma membrana semipermeável (= parcialmente permeável). Devido às leis da física, a água pura tenderia a migrar para o lado da água bruta. A água salgada, por exemplo, atrai a água doce. Se aumentarmos a pressão no lado da água bruta, o processo inverte-se: acumula-se mais água pura no lado da água pura.
O processo é frequentemente utilizado para a dessalinização da água do mar, sendo também adequado para filtrar muitas outras substâncias indesejáveis da água, por exemplo, nitratos, nitritos, resíduos de medicamentos, vírus, bactérias, fungicidas, herbicidas, amianto, hormonas, germes, calcário ou urânio. Todas as substâncias prejudiciais à sua saúde são assim eliminadas.
