Membranas de Filtração (revisão bibliográfica)

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Tabela 1.1: Apresentação dos principais conceitos de membranas. (Fonte: MELO et al,

2004)

Processo de separação

Tipo de membrana

Força motriz

Mecanismo de separação

Tamanho dos poros (nm)

Aplicações

Microfiltração (MF)

Microporosas

Pressão 0,1 – 1 bar

Exclusão por tamanho de partícula

5000- 50

Remoção de partículas (clarificação, esterilização)

Ultrafiltrarão (UF)

Microporoas e assimétricas

Pressão 0,5 – 5 bar

Exclusão molecular

50 – 3

Separação de macromoléculas em solução

Diálise (D)

Microporosas simétricas

Gradientes de concentração

Solução/difusão

10 – 0,1

Separação de sais e pequenos solutos de soluções macromoleculares

Eletrodiálise (ED)

Membranas homogêneas de permuta catiônica e aniônica

Gradientes de potencial elétrico

Transporte de contra-íons através de membranas com carga elétrica

10 – 0,1

Dessalinização de soluções iônicas

Nanofiltração (NF)

Assimétricas integrais e compostas

Pressão 15 – 40 bar

Exclusão molecular.

Solução/difusão

5 – 0,5

Remoção de pequenos solutos orgânicos e dessalinização parcial

Osmose inversa (OI)

Assimétricas integrais e compostas

Pressão 20 – 100 bar

Solução/difusão

1 – 0,1

Dessalinização

Pervaporação (PV)

Assimétricas e simétricas

Gradientes de concentração

Solução/difusão

Purificação de solventes e concentração de pequenos solutos orgânicos

Permeação gasosa (PG)

Homogêneas

Gradientes de concentração e pressão

Solução/difusão

Separação de mistura de gases

Segundo Habert, Borges e Nobrega (2006), a caracterização de PSM pode se dar por dois parâmetros:

- O fluxo permeado, que representa a vazão (volumétrica, mássica ou molar) de permeado por unidade de área da membrana.

- A capacidade seletiva da membrana a qual dependendo do tipo de processo pode ser definida de diferentes formas. Para processos cuja força motriz é o gradiente de pressão a capacidade seletiva da membrana, em relação a uma dada espécie, é medida através do Coeficiente de Rejeição (R), definido por uma relação entre a concentração da espécie na alimentação (Co) e sua concentração no permeado (Cp), como representado na Figura 1.2.

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Figura 1.2: Mecanismo de funcionamento simplificado da membrana. (Fonte: Portal de laboratórios virtuais de processos químicos)

Logo, as membranas podem ser classificas em duas grandes categorias: densas e porosas. E é a característica da superfície que entrará em contato com a solução que será separada que define sua categoria. (HABERT; BORGES; NOBREGA, 2006)

Além de sua classificação em densa ou porosa as membranas podem ainda ser classificadas em isotrópicas ou anisotrópicas, onde isotrópica é aquela membrana que possui característica estrutural perdurante sobre toda a sua extensão e anisotrópica quando há mais de uma característica estrutural sobre a extensão da membrana. (BAKER, 2004, tradução nossa)

Ainda as membranas densas-anisotrópicas podem ser classificadas em composta e integral. Quando se tem o mesmo tipo de componente a membrana se é denominada integral e quando a membrana se é formada por mais de um componente se denomina composta. (BAKER, 2004, tradução nossa). A Figura 1.3 representa uma forma esquematizada para compreender esse conceito de separação das membranas.

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Figura 1.3: Classificação das membranas quanto a morfologia. (Fonte: HABERT; BORGES; NOBREGA, 2006)

Vantagens, desvantagens e mercado do PSM

O mercado de PSM, cresce cada vez mais com o passar dos anos, talvez a principal causa disto, seja as diversas vantagens do processo, como: economia de energia, devido a sua separação ocorrer sem mudanças de fases; ser mais seletiva que processos comuns; possuem processos simples de operação que não necessita de intensiva mão-de-obra e também na separação de compostos termolábeis, para fim de purificar produtos ou recuperar células em biotecnologia. (HABERT; BORGES; NOBREGA, 2006)

Tendo em vista, que o segmento do PSM que mais se destaca, devido aos recursos limitados é o de tratamento e dessalinização da água do mar, aonde “existem também