¿Cómo funciona una máquina desalinizadora por ósmosis inversa?

¿Cómo funciona la máquina desalinizadora por ósmosis inversa? Para comprender el principio de funcionamiento de este equipo, primero debemos aclarar los significados de ósmosis y ósmosis inversa.

¿Qué es la penetración?

Cuando una membrana semipermeable separa el agua dulce del agua salada, el agua dulce (menor concentración) fluirá naturalmente hacia el lado del agua salada (mayor concentración) hasta que se equilibre la presión osmótica en ambos lados. En resumen, la menor concentración fluye hacia la mayor concentración.

¿Qué es la ósmosis inversa?

Al aplicar una presión externa que excede la presión osmótica natural al lado de la salmuera, las moléculas de agua de la salmuera fluyen hacia atrás a través de la membrana semipermeable hacia el lado del agua dulce, mientras que los iones de sal y las impurezas quedan retenidos por la membrana.

La presión osmótica natural del agua de mar es de aproximadamente 2,4-3,0 MPa. Para tratar aguas residuales concentradas, se requiere tecnología de ósmosis inversa. Por lo tanto, el equipo debe proporcionar una presión significativamente mayor para forzar a las moléculas de agua a fluir hacia atrás a través de la membrana de ósmosis inversa.

¿Cuáles son los componentes de un desalinización por ósmosis inversa ¿Máquina?

Actualmente, la mayoría de las máquinas desalinizadoras por ósmosis inversa que se comercializan son sistemas modulares, compuestos principalmente por un sistema de pretratamiento, un cuerpo de bomba, módulos de membrana y un sistema de postratamiento.

① Sistema de preprocesamiento:

• Función: Elimina los sólidos en suspensión, los coloides, los microorganismos, la materia orgánica y otras impurezas del agua de mar, evitando la posterior contaminación, obstrucción o daño de la membrana de ósmosis inversa.
• Componentes principales: filtro de arena de cuarzo (filtra las partículas grandes de impurezas), filtro de carbón activado (adsorbe la materia orgánica y los olores), filtro de seguridad (filtración de precisión, tamaño de poro normalmente de 5 μm, intercepta las impurezas finas), bactericida (como el hipoclorito de sodio) y dispositivo de adición de inhibidor de incrustaciones (evita que los iones de calcio y magnesio formen incrustaciones).

② Bomba de alta presión:

• Función: Presurizar el agua pretratada para que se pueda aplicar la tecnología de ósmosis inversa.
• Requisitos del equipo: La bomba debe ser resistente a altas temperaturas y a la corrosión, y poseer una alta estabilidad a la presión. Debe estar fabricada en acero inoxidable, y recomendamos cuerpos de bomba de marcas de renombre como CNP (China), Grundfos (Dinamarca) y KNKE (EE. UU.) para garantizar la calidad.

Módulo de membrana RO:

• Función: La membrana de ósmosis inversa retiene las impurezas, los iones salinos y otras sustancias, lo que le permite desalinizar el agua de mar y convertirla en agua dulce. La estructura de la membrana adopta un elemento de membrana enrollada en espiral, que consta de múltiples capas de membranas semipermeables, una malla guía de flujo y una malla espaciadora. Esta estructura de membrana aumenta la superficie para separar las sustancias.
• Características de la membrana: el tamaño de los poros es de solo 0,1-1 nanómetros, lo que permite que solo pasen las moléculas de agua. Tiene una tasa de rechazo de cloruro de sodio superior al 97% y también puede interceptar metales pesados, bacterias, virus, etc.

④ Sistema de posprocesamiento:

• Optimizar la calidad del agua: aunque el agua de ósmosis inversa es pura, carece de minerales y puede tener un valor de pH bajo, lo que requiere la adición de un dispositivo de mineralización y un esterilizador ultravioleta/ozono. Esto mejora el sabor y elimina los microorganismos residuales, garantizando que la calidad del agua cumpla con los estándares.

¿Cómo funciona una máquina desalinizadora por ósmosis inversa?

Todo el sistema de desalinización por ósmosis inversa se puede dividir en cuatro pasos clave para tratar el agua sin tratar, convirtiendo finalmente el agua de mar en agua dulce.

Etapa de pretratamiento:

El agua de mar entra primero en el sistema de pretratamiento para eliminar las partículas grandes y la materia orgánica. A continuación, el sistema añade bactericidas e inhibidores de incrustaciones y, por último, el filtro de seguridad realiza una filtración de precisión para obtener el primer lote de agua purificada.

Presurización a alta presión:

Una bomba de alta presión aspira el agua purificada del primer lote y la presuriza a 10-80 MPa antes de enviarla al módulo de membrana de ósmosis inversa.

Separación por ósmosis inversa:

A medida que el agua de mar a alta presión fluye a través del módulo de membrana de ósmosis inversa, las moléculas de agua pasan a través de la membrana de ósmosis inversa bajo presión, convirtiéndose en “agua dulce”. Retiene los iones de sal (sodio, cloruro), metales pesados, microorganismos, etc., formando “salmuera concentrada”.”

Sistema de tratamiento posterior:

En esta etapa, debemos ajustar el valor del pH, añadir minerales y desinfectar. Finalmente, el agua purificada se convierte en agua dulce que cumple con los estándares para consumo humano o industrial.

¿Por qué la desalinización por ósmosis inversa se ha convertido en la técnica predominante?

En comparación con las tecnologías tradicionales de desalinización del agua de mar, como la destilación, desalinización por ósmosis inversa tiene más potencial y ventajas.

• Bajo consumo energético: gracias a la tecnología de recuperación de energía, el consumo energético por unidad de agua producida por el sistema de ósmosis inversa es actualmente solo entre un tercio y la mitad del del método de destilación. También podemos optar por la tecnología de desalinización solar, que convierte la energía luminosa en energía eléctrica a través de paneles solares fotovoltaicos, que accionan directamente bombas de alta presión, bombas de agua en el sistema de pretratamiento y equipos de desinfección de postratamiento, formando un “sistema fotovoltaico de ósmosis inversa (PV-RO)” integrado.
• Alta pureza del agua: la tecnología RO puede reducir la salinidad del agua dulce por debajo de 500 mg/L, e incluso puede alcanzar niveles de agua ultrapura.
• Tamaño reducido: el módulo de membrana tiene una estructura compacta, y un equipo de desalinización por ósmosis inversa con una producción diaria de 10 000 toneladas ocupa solo alrededor de una décima parte del área que ocupa el método de destilación.
• Fácil de manejar: alto grado de automatización, requiere solo un pequeño número de personal para el mantenimiento y ofrece una gran estabilidad operativa.

Resumir

En otras palabras, este tipo de equipo utiliza tecnología de ósmosis inversa para forzar a las moléculas de agua del mar a atravesar la membrana de ósmosis inversa en dirección contraria y pasar al lado del agua dulce. La membrana retiene las impurezas, como los iones de sal, los metales pesados y los microorganismos, y finalmente produce agua dulce que cumple con las normas.

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