Modelització del transport d'espècies iòniques en processos de nanofiltració: aplicació al tractament de potabilització d'aigües salobres
Tutor / Supervisor
Student
Reig i Amat, Mònica
Document type
Master thesis (pre-Bologna period)
Date
2011
rights
Restricted access - author's decision
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
Al projecte s'estudia la modelització del transport d'espècies iòniques a través de
membranes planes de Nanofiltració (NF) en processos de potabilització d'aigües salobres.
Es disposa d'una planta pilot de laboratori basada en un mòdul de membrana plana que
opera en configuració de flux transversal, on el permeat i el concentrat obtinguts són
recirculats al tanc d'alimentació. Mitjançant la planta pilot de laboratori es realitzen varis
experiments amb diferents solucions salines d'alimentació. Aquestes poden contenir ions
sodi, clorur, magnesi, sulfat, calci, nitrat, amoni, potassi, bromur o iodur. Les solucions
sintètiques d'alimentació es basen en una sal dominant i una sal traça. La planta s'opera a
temperatura constant i en un rang de pressió transmembrana de fins a 2 MPa. Es recullen
mostres d'alimentació al principi i al final de l'experiment i s'agafen mostres de permeat en
l'augment de cada 0.2 MPa de pressió transmembrana. Els experiments realitzats s'han dut
a terme mitjançant dues membranes planes de NF, la NF-270 i la K-TFCS.
Un cop realitzats els experiments, s'analitzen les mostres de permeat i d'alimentació
mitjançant cromatografia iònica i espectrofotometria. Els resultats obtinguts es modelitzen
mitjançant el Solution-Diffusion-Film Model (SDFM) per tal d'ajustar les dades
experimentals obtenint les corbes de rebuig de les espècies iòniques involucrades en funció
dels seus fluxs transmembrana, tenint en compte els fenòmens de transport produïts tant
en la capa de polarització com a través de la membrana.
Pel que fa als resultats obtinguts amb cadascuna de les membranes, es comprova que
mitjançant la membrana K-TFCS generalment s'obtenen rebuigs d'espècies iòniques més
elevats produint-se fluxs transmembrana inferiors que amb la NF-270. A grana trets,
mitjançant ambdós membranes de NF s'obtenen majors rebuigs d'ions divalents que d'ions
monovalents, tot i que el rebuig d'ions traça monovalents depèn de la naturalesa de la sal
dominant en la dissolució en què es troben dissolts, tenint en compte l'asimetria entre
permeabilitats dels ions en la mescla i l'efecte de camps elèctrics creats espontàniament
que donen lloc a rebuigs negatius.
Finalment, es duu a terme unes propostes de millora de la instal·lació experimental. La
primera consisteix en un nou sistema de refrigeració del tanc d'alimentació que pugui
mantenir la seva temperatura constant de forma instantània. La segona proposta de millora
consisteix en el disseny del sistema incloent un altre mòdul de membrana plana en paral·lel,
per tal d'optimitzar el temps d'operació treballant amb dues membranes diferents alhora en
les mateixes condicions de treball. També s'estudia l'impacte ambiental causat pel projecte,
arribant a la conclusió de que és mínim i per últim es calcula el pressupost del projecte.
