Primeiro, vamos discutir os dois princípios de filtração e suas vantagens e desvantagens:
Dead - Filtração final e cruz - Filtração de fluxo são dois métodos de operação usados na filtração da membrana de microfiltração e ultrafiltração.
Morto - end
Dead - A filtração final envolve a colocação de água bruta a montante de uma membrana. Impulsionado por um diferencial de pressão, água e partículas menores que os poros da membrana permeiam através da membrana, enquanto as partículas maiores que os poros são retidas. Esse diferencial de pressão pode ser alcançado aplicando pressão no lado da água ou aplicando um vácuo no lado do filtrado. Com morto - filtração final, à medida que o tempo de filtração aumenta, as partículas retidas formam uma camada de contaminação na superfície da membrana, aumentando a resistência à filtração. A uma pressão operacional constante, a permeabilidade da membrana diminui. Portanto, a filtração final morta - pode ser realizada apenas de forma intermitente, exigindo remoção periódica da camada contaminante ou substituição da membrana.
Cruz - fluxo
Durante a cross - filtração de fluxo, o fluxo de água gera duas forças na superfície da membrana: uma força normal perpendicular à superfície da membrana, que força as moléculas de água a passar por ele; e uma força tangencial paralela à superfície da membrana, que libera os materiais retidos. Quando a permeabilidade da filtração de fluxo cruzada - diminui, reduzindo a força normal e aumentando a força tangencial efetivamente limpa a membrana, restaurando seu desempenho original. Portanto, a filtração cruzada - é menos suscetível à polarização e escala da concentração na superfície da membrana, resultando em uma degradação de permeabilidade mais lenta. Cross - A filtração de fluxo oferece flexibilidade, permitindo a operação intermitente e contínua. As membranas RO não podem ser usadas para a filtragem final morta - pelos seguintes motivos:
Primeiro, a estrutura da membrana de osmose reversa é assimétrica. A camada inferior da membrana de osmose reversa é uma malha de suporte e rígida, acima da qual é uma camada de tecido de suporte. A camada superior muito fina é a camada de membrana de osmose reversa real, que é o principal agente de dessalinização. Quando a alta -} pressão flui para a membrana de osmose reversa, a camada de suporte fornece excelente suporte, impedindo que a membrana se rompe (suporta pressões até 1,8 MPa, com algumas membranas especializadas capazes de pressões ainda mais altas). No entanto, se a pressão for aplicada na direção inversa, a camada de suporte perde sua capacidade de suportar a membrana fina, potencialmente ruptura -a em pressões tão baixas quanto 0,1 - 0,2 MPa. É por isso que as membranas de osmose reversa não devem experimentar a contrapressão durante a operação. Consequentemente, as membranas de osmose reversa não podem ser largadas, que é uma das razões pelas quais a filtração sem saída não é adequada para as membranas RO.
Em segundo lugar, a filtragem final morta - faz com que a concentração de sal aumente continuamente na entrada. Embora a taxa de remoção de sal da membrana seja limitada, concentrações mais altas de sal levam a mais sal que permeam a membrana, resultando em uma condutividade excessivamente alta no efluente.
Terceiro, mesmo que o aumento da condutividade causada pela concentração de sal permaneça dentro de uma faixa aceitável durante um período de tempo com filtração final morta -, a concentração de íons de cálcio e magnésio ainda levará à escala na superfície da membrana. Os inibidores da escala são ineficazes porque seu mecanismo de ação é causar distorção da treliça nos estágios iniciais do crescimento da escala de cálcio, tornando a escala menor e mais suave, facilitando a fuga com a água. Em vez de eliminar a escala, os íons magnésio estão presentes, independentemente de serem adicionados ou não. Quando a concentração atinge um certo nível, a escala é inevitável. Dead - A filtração final elimina o efeito perturbador do fluxo cruzado -, tornando a escala resultante muito mais difícil de remover, mesmo com a adição de inibidores de escala.
É por isso que as membranas RO requerem filtração cruzada - fluxo.
