Diseño y validación experimental de protocolo para autopsias de membranas descartadas de procesos de desalinización de agua de mar por ósmosis inversa

Abstract

La osmosis inversa (RO) corresponde a uno de los procesos de desalinización de agua más implementados a nivel industrial, donde los principales problemas que presenta son a nivel del ensuciamiento de la membrana, afectando su funcionamiento y desempeño. Debido a ello, es necesaria metodologías de autopsia de membranas que permita estudiar el grado de ensuciamiento en relación con la composición del agua que entra al sistema. El principal objetivo de este trabajo es diseñar y validar un protocolo de autopsia de fácil y rápida implementación, para membranas descartadas del proceso de RO en la desalinización de agua; a fin de estudiar el ensuciamiento y daño de estas. De esta manera, se planteó primeramente un protocolo de alerta temprana para identificar posibles causas de ensuciamiento y, posteriormente, se planteó un protocolo de autopsia de membranas descartadas del proceso de RO para la empresa Glauben Ecology spa. En primer lugar, el estudio se enfocó en el agua que entra al sistema de RO, donde se realizó la determinación de los principales parámetros del agua y su posterior análisis mediante el uso de distintos softwares (Nito Hydronautics, PHREEQC Interactive, Visual Minteq y OriginLab 2018 ). Además, se realizaron pruebas tanto a muestras del agua del sistema como al precipitado de la misma, con la finalidad de analizar estas muestras mediante técnicas de caracterización y comparar los resultados con la información previa para predecir el tipo de ensuciamiento en la membrana. Posteriormente se analizaron muestras de membranas descartadas del proceso de RO, realizando primero inspecciones visuales, mediante microscopia óptica. Después, se le realizaron pruebas por medio de las distintas técnicas de caracterización tanto convencionales (prueba de solubilidad química, pérdida por ignición (LOI), Fujiwara, ácidos húmicos y fúlvicos) como avanzadas (TGA, FT-IR, SEM/EDX, ángulo de contacto), para identificar el ensuciamiento, daño e incrustaciones presentes en la membrana. Dentro de los resultados obtenidos, se destaca que las capas de ensuciamiento indicaron deterioro de los componentes de la matriz de la membrana, identificadas por inspección global y análisis local con microscopio óptico, junto con daño a la capa activa de poliamida por oxidantes halogenados, verificado por la prueba de Fujiwara. Se identificó que los componentes orgánicos presentes corresponden a polisacáridos, proteínas y sílice identificada, mediante FTIR y que las capas de ensuciamiento son principalmente inorgánicas, mediante TGA. Además, se verificó que los contaminantes del ensuciamiento han ingresado a la estructura interna de las membranas. Palabras clave: osmosis inversa, protocolo de autopsia, ensuciamiento, incrustaciones, agua, membrana, desalinización, técnicas de caracterización.