Membranas para nanofiltración y ósmosis inversa preparadas por fundición simultánea de dos soluciones poliméricas

Membranes for Nanofiltration and Reverse Osmosis Prepared by Simultaneous Casting of Two Polymer Solutions

El objetivo de este trabajo es investigar la preparación de membranas anisótropas compuestas en una sola etapa, mediante la técnica de fundición simultánea de dos soluciones poliméricas (acetato de celulosa (AC)/acetona/formamida (26,3/50/23,7 % p/p) y AC/polivinilpirrolidona/dimetilformamida (15/10/75 % p/p)). La precipitación de las soluciones se siguió mediante experimentos de transmisión de luz. También se informa del efecto del baño de precipitación del periodo de exposición sobre las propiedades de la membrana. Todas las membranas se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido y experimentos de permeación. Los experimentos de RO y NF se llevaron a cabo utilizando 5.000 μg/g (ppm) de solución acuosa de NaCl y 5 g/L de solución acuosa de polietilenglicol (PEG), 6 KDa, respectivamente. Además, para reducir los defectos en la capa superior, las membranas se sumergieron en un baño de agua a 90°C durante 60 minutos. El análisis de la morfología de la membrana indica que es posible obtener una adhesión completa de las dos capas. Este resultado está relacionado con las condiciones de transferencia de masa, que deberían retrasar la precipitación en las regiones cercanas a la interfaz de las soluciones poliméricas. En cuanto al rendimiento de las membranas en experimentos de OI y NF, los flujos de permeado son comparables a los observados con membranas comerciales (7-465 L/h.m²). La retención de solutos varió entre el 24 y el 63% para el NaCl, y entre el 53 y el 82% para el PEG. Estos resultados señalan el potencial de aplicación a escala técnica de las membranas de doble capa.

INTRODUCCIÓN

Los procesos de separación por membranas (PSM) pueden utilizarse en un gran número de aplicaciones en distintos ámbitos, como la industria médica, biológica y farmacéutica, química y alimentaria[1-3]. La ósmosis inversa (OI) es un PSM ampliamente utilizado en desalinización, reutilización y tratamiento de aguas, y está demostrando ser una alternativa muy viable para resolver el problema de la escasez mundial de agua potable, que es una preocupación creciente en este nuevo milenio. Aunque la OI es un proceso que ya se utiliza a escala industrial, aún existen algunas limitaciones que pueden superarse con el desarrollo de nuevas generaciones de membranas. La nanofiltración (NF), por su parte, es un PSM capaz de promover separaciones de moléculas en un amplio rango de pesos moleculares, y puede utilizarse en la industria de la química fina (separación de moléculas orgánicas), así como en la recuperación de moléculas con alto valor añadido (fármacos, enzimas y biocatalizadores). La clasificación de este proceso (NF) es todavía reciente, su mercado está aún en desarrollo y se caracteriza por la falta de membranas de alta eficacia.

El desarrollo de membranas anisótropas por los investigadores LOEB y SOURIRAJAN[4], mediante el proceso de inversión de fases, se considera el principal hito para llevar las MMP a escala industrial.