Destilación por membrana

La mayoría de procesos se basan en la diferencia de presión estática como fuerza motriz entre las dos superficies limítrofes, o una diferencia en la concentración, o un campo eléctrico.Estas membranas están hechas de material sintético hidrófobo (por ejemplo, PTFE, PVDF o PP) y ofrecen poros con un diámetro estándar entre 0.1 y 0.5 μm.Las tecnologías más comunes son las siguientes: La destilación por membrana por contacto directo, como se ha comentado anteriormente, es una técnica en la cual ambos lados de la membrana se cargan con agua de alimentación líquida caliente en el lado de evaporador, y permeado enfriado en el lado del permeado.Por lo tanto, también se necesita un intercambiador de calor externo para recuperar el calor del permeado, y el auto caudal de alimentación debe optimizarse cuidadosamente.Otra ventaja es que los volátiles, las sustancias con baja tensión superficial como el alcohol u otros disolventes pueden separarse de las soluciones diluidas debido a que no hay contacto entre el líquido permeado y la membrana.Al igual que en la configuración air-gap, se pueden destilar sustancias volátiles con una tensión superficial baja.La destilación por membrana empleando vacío es un proceso de evaporación que separa físicamente la alimentación líquida acuosa del permeado de vapor manteniendo vacío.Teniendo esto en cuenta, el agua de refrigeración o alimentación que entra en el canal del condensador a una temperature T1 ahora también se puede utilizar para enfriar el permeado.El LEP con la aplicación en la destilación o per-vaporación de membranas se puede calcular como un primer parámetro para indicar cuánto se puede humedecer una membrana hacia diferentes soluciones líquidas.La porosidad de la membrana, εm, se puede calcular mediante la siguiente ecuación:La conductividad térmica de las membranas MD debe ser lo más baja posible.En otras palabras, el aumento en el gradiente de presión de vapor cuando aumenta la temperatura del fluido caliente es mayor que el tiempo que disminuye la temperatura del fluido frío.Las membranas MD deben tener una superficie porosa con un tamaño medio de poro alto.Además, las membranas deben presentar un valor LEP alto para evitar que se mojen.Los efectos del caudal de alimentación en SGMD son insignificantes, mientras que es considerable en DCMD y VMD.Las membranas MD deben mostrar un rendimiento estable en los experimentos durante días y meses.Actualmente, la MD se utiliza en las industrias medioambiental, alimentaria, farmacéutica y de nanotecnología.Otro de los desafíos para que la destilación por membrana sea rentable es la eficiencia energética.Los sistemas comerciales no han alcanzado un consumo energético competitivo en comparación con las tecnologías térmicas líderes como la destilación de efecto múltiple, aunque algunos han estado cerca  y la investigación ha mostrado potencial para mejoras significativas en la eficiencia energética.Por otro lado, la concentración del componente no penetrante aumenta en la superficie de la membrana.Esto también significa una disminución en la eficiencia, por lo que los efectos de las incrustaciones deben reducirse tanto como sea posible.Se desea que sea lo más alta posible para evitar la humectación porque conduce al deterioro de la tasa de producción y la calidad del permeado.En el primer grupo se puede encontrar la combinación de destilación por membrana con ultrafiltración, ósmosis inversa, microfiltración y nanofiltración.Otro ejemplo puede ser la combinación con ósmosis inversa para desalinización investigada por Drioli et al.En el segundo grupo, la destilación por membrana se puede combinar con otros procesos de separación químicos y físicos.En la fermentación del azúcar se producen productos no deseados que pueden ser eliminados por la membrana.La destilación por membranas es muy adecuada para unidades de desalinización compactas que funcionan con energía solar y proporcionan una producción de rango pequeño y mediano inferior a 10,000 litros por día.Especialmente el diseño enrollado en espiral patentado por GORE en el año 1985 se adapta a esta aplicación.El objetivo principal del diseño del sistema es una planta simple, autosuficiente, de bajo mantenimiento y robusta para los mercados objetivo en áreas áridas y semiáridas de baja infraestructura.También se han implementado otras aplicaciones con hasta 5,000 litros por día, ya sea 100% con energía solar o como proyectos híbridos en combinación con calor residual.