Água (Separação por Membranas )

Universidade Federal do Espirito Santo Departamento de Engenharia Civil Fundamentos de Engenharia Ambiental

Sistema de Separao por MembranasAnselmo Leal, Iara Lorenzoni, Rosiane Camargos e Saulo Viana

2012/1

Agenda

Introduo Principais Processos de Separao por Membrana Materiais para fabricao das Membranas Projeto Operao Equipamentos

Processo Convencional de Tratamento de gua

http://caroldaemon.blogspot.com.br/2010/06/como-funciona-uma-estacao-de-tratamento.html

Filtrao vs Separao por Membranas

Fonte: http://200.144.189.97/phd/default.aspx?id=69&link_uc=disciplina Prof. Mierzwa

Principais Processo de Separao por MembranasMicrofiltrao (MF) Ultrafiltrao (UF) Nanofiltrao (NF) Osmose Reversa (OR) Eletrodilise (ED) Pervaporao (PV)http://c2o.pro.br/vis_int_agua/x905.html

Microfiltrao

So utilizados para remover de slidos em suspenso at bactrias da gua a tratar. Pode ser produzida em duas formas de fluxo distintas: dead end (perpendicular) ou crossflow (tangencial)

Fonte: http://www.finep.gov.br/prosab/4_esgoto_ufsc.htm

Microfiltrao

Fora Motriz Presso Hidrulica (0,3 a 1,7 bar) Mecanismo de separao Baseado na diferena de tamanho entre os contaminantes e os poros das membranas (Efeito de Peneiramento) Classe da Membrana Membranas Porosas (0,1 at 3m)http://www.pammembranas.com.br/arquivos/1274982923Especifica%C3%A7%C3%A 3o%20de%20Membranas%20de%20MF.pdf

Principais Aplicaes

Clarificao de bebidas Tratamento de gua Tratamento de efluentes industriais e domsticos Tratamento de emulses de leo e gua Processos de concentrao e separao na indstria de alimentos

http://www.pam-membranas.com.br/index.asp?page_id=20

Ultrafiltrao

Mtodo mais eficiente para produo de gua de alta pureza. Possui poros muito pequenos, no classificando assim por tamanhos.

Fonte: http://www.vipsolucoes.com.br/ultrafiltracaobaixo-custo.html Fonte: http://www.lenntech.com.pt/ultrafiltracao/plantas-uf.htm

Ultrafiltrao

Fora Motriz Presso Hidrulica (0,7 a 6,9 bar) Mecanismo de separao Baseado na diferena de tamanho entre os contaminantes e os poros das membranas (Efeito de Peneiramento) Classe da Membrana Membranas Porosas (0,001m at 0,05m)http://www.tiabrasil.com.br/metodos-filtracao.php

Principais Aplicaes

Indstria de laticnios (tratamento do soro do leite) Indstria de alimentos (separao de amido e protenas) Indstria mecnica e metalrgica (tratamento de emulses de leo e gua e efluentes) Separao de Pesticidas Tratamento de gua


Nanofiltrao

Utilizada quando a Osmose reversa e a Ultrafiltrao no so as melhores escolhas para separao. Atua nas aplicaes de separao tais como: desmineralizao, remoo de cores e dessalinizao

Fonte:http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?Itemid=386&id=221&option=com_content&task =view

Nanofiltrao

Fora Motriz: Presso Hidrulica (5 a 35 bar) Mecanismo de separao Baseado na diferena de tamanho entre os contaminantes e os poros das membranas (Efeito de Peneiramento) Classe da Membrana Membranas Intermediria - porosa e densa (ordem de 0,001m)

Principais Aplicaes

Tratamento de gua Operaes industriais para concentrao de sucos de frutas, aucares e leite Separao de Pesticidas

http://www.tiabrasil.com.br/metodos-filtracao.php

Osmose reversa

Purificao de gua nas mais diversas aplicaes. Reduo de sais dissolvidos em guas salobras para uso potvel. Reduo de sais dissolvidos em afluentes industriais para reuso posterior.

Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/osmose-reversa-na-dessalinizacao-das-aguas-dos-mares.htm

Osmose reversa

Fora Motriz Presso Hidrulica (3,4 a valores prximos de 80 bar) Mecanismo de separao Baseado na solubilidade e difusividade dos materiais nas membranas Classe da Membrana Membranas no porosa ou densa (dimetro menor que 0,001m)

Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/osmose-reversa-na-dessalinizacao-das-aguas-dos-mares.htm

Principais Aplicaes

Dessalinizao de gua salina e salobra Produo de gua ultrapura Tratamento de Efluentes Separao de Pesticidas


Eletrodilise


Eletrodilise

Fora Motriz Corrente Eltrica

http://www.hidrodex.com.br/servicos/desmineralizadores/

Mecanismo de separao Baseado nas cargas eltricas das espcies a serem separadas (efeito eletroqumico) Classe da membrana: Eletricamente carregadas ou membranas de troca inica

Principais Aplicaes

Produo de gua potvel Concentrao de sais Tratamento de efluentes

http://www.quimica.com.br/revista/qd398/desmineralizacao1.htm

Pervaporao

Processo utilizado para separao seletiva de solventes, por meio da reduo da presso de vapor em um dos lados da membrana


Pervaporao

Fora Motriz Presso Hidrulica Classe da membrana Membranas no Porosas (densas)

Dependendo do contaminante as membranas podem ser hidrofbicas ou hidroflicas


Principais Caractersticas dos Processos


CAPACIDADE DE SEPARAO DOS PRINCIPAIS PROCESSOS


MF ou UF

Remover ou concentrar slidos presentes em uma corrente liquida Substituio dos sistemas convencionais de tratamento

No necessria a adio de produtos qumicos para agregar as partculas; possvel obter uma gua tratada com qualidade equivalente ou superior;

OR ou UF ou MFDesinfeco

Reduo da carga de microrganismos presentesReduo do uso de agentes qumicos na desinfeco; Reduo do potencial de formao de subprodutos;

Escolha do Material para fabricao das Membranas Membranas SintticasOrgnicas

Inorgnicas

Polmeros Propriedades trmicas, qumicas e mecnicas Permeabilidade Durabilidade

Maior Estabilidade qumica e trmica Processos de MF e UF Materiais Cermicos Metlicos Vtreos Zeolticos

Escolha do Material para fabricao das Membranas - OrgnicasPorosas

No Porosas (Densas)

Requisitos de processamento Potencial de ocorrncia de depsitos Estabilidade trmica e qumica

Seletividade Fluxo

Troca-inica

Utilizao de Polmeros que contm grupos inicos Ligaes cruzadas

Polmeros Utilizados na Fabricao de Membranas


Projeto dos Sistemas


Capacidade e Limitao de cada processo Separao de slidos suspensos; Separao de compostos orgnicos com peso molecular elevado; Separao de espcies dissolvidas; Conhecimento das Caracterstica do Produto que se deseja obter Qualidade da alimentao Vazo Recuperao de gua no sistema


Capacidade de produo das membranas Nmero de membranas Nmero de Vasos de Presso


Configurao das membranasTipo Planar

Tipo Tubular

http://labvirtual.eq.uc.pt

Configurao das membranas

Tipo Fibras Ocas Tipo Espiral


Operao

Operao

A separao por membrana envolve separar componentes (bactrias, protenas, sais dissolvidos) de um fluxo forando a passagem do mesmo sob presso sobre a superfcie de uma membrana ocorrendo separao seletiva dos componentes, sob o efeito de uma fora motriz.


http://www.dbdfiltros.com.br

Filtrao por Membrana: Normal (dead-end) e Tangencial (crossflow) Filtrao Normal Acmulo de Partculas Menor Eficincia Desempenho da Membrana Seletividade (R= 1 CP/CF ) Fluxo

Princpios e aplicaes de processos de separao por membranas inorgnicas Fonte: Marcelo Henrique Armoa e Miguel Jafelicci Jr

Fonte: http://www.dbdfiltros.com.br

Modos de Operao

Contnuo: parte da corrente do retido reaproveitada para o tanque de alimentao ao mdulo.

Descontnuo: Nesta operao o permeado recolhido continuamente e a corrente de retido reintroduzida no tanque de alimentaohttp://labvirtual.eq.uc.pt

Equipamentos

EQUIPAMENTOS

Componentes variam de acordo com a necessidade dos clientes

PRINCIPAIS ELEMENTOS QUE COMPE OS SISTEMAS FILTROS: So utilizados no Pr tratamento Filtros tipo cartucho e tipo bag: esses filtros so indicados para sistemas de baixa capacidade.

Filtros cartucho e bagFontes: http://www.mkgbrasil.com.br, http://www.technicon.com.br

EQUIPAMENTOS

Filtros de meio granular: so indicados para sistemas de grande capacidade

Filtro granular Fonte: http://www.purichem-eg.com

EQUIPAMENTOSBOMBAS: Gera a fora motriz de todo o processo Baixa ou Alta Rotao Centrfugas: de simples estgio ou mltiplos estgios.

Bombas centrfugas de simples estgio. Fontes: http://www.maquimotor.com.br, http://www.hvcbombas.com.br

As bombas de simples estgio e baixa rotao possibilitam uma presso mxima de 10 bar.

EQUIPAMENTOS

As bombas de mltiplos estgios permitem obter presses de at 26 bar e em casos extremos podem chegar a 70 bar.

Bombas centrfugas de mltiplos estgios. Fontes: http://www.ebah.com.br , http://portuguese.alibaba.com

EQUIPAMENTOS

Bombas de deslocamento positivo

Bomba de deslocamento positivo Fonte: http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/

Preferencialmente deve ser implantado bombas centrfugas nos sistemas. A escolha inadequada de uma bomba, pode gerar consumo de energia alm do necessrio.

EQUIPAMENTOSVLVULAS Fazem o controle do fluxo atravs dos componentes. Possibilita a realizao de manobras como fluido. Dispositivo de segurana .

Principais tipos de vlvula no mercado: Vlvulas de Bloqueio

Vlvula esfera Fonte: http://www.ethosequipamentos.com.br

Vlvula borboleta Fonte: http://www.e-valve.com

Vlvula gaveta Fonte: http://www.ethosequipamentos.com.br

Vlvula diafragma Fonte: http://www.manuntencaoesuprimentos.com.br

EQUIPAMENTOSPrincipais tipos de vlvula no mercado: Vlvulas de Controle

Vlvula globo Fonte: http://www.trapval.com.br

Vlvula reguladora de presso Fonte: http://www.grupoumf.com

Principais tipos de vlvula no mercado: Vlvulas de Segurana

Vlvula gaveta Fonte: http://www.trapval.com.br

Vlvula de alvio e quebra vcuo Fonte: http://www.zanardo.com.br

EQUIPAMENTOS

MEDIDORES DE VAZO

Acompanham o desempenho do sistema. possvel obter informao para ajuste das condies operacionais e verificar a taxa de recuperao de gua do sistema

Principais tipos de medidores de vazo disponveis no mercado:

Rotmetro e tipo turbina Fonte: http://www.rioflux.com.br

Medidor magntico Fonte: http://www.incontrol.com.br

EQUIPAMENTOS

MANMETROS Essenciais para monitoramento do sistema, pois a fora motriz a presso hidrulica. Importante para ajuste de vlvulas e operao. Sua instalao feita na descarga de bombas, alimentao e sada de concentrado dos vasos de presso

ManmetroFonte: http://www.delltech.com.br

Plantas de osmose reversa Grande capacidade (< 70 m/h) e mdia capacidade (

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