Diseño y futuras modificaciones de un reactor de electrocoagulación para reuso de rechazo de ósmosis inversa

Abstract

La ósmosis inversa (OI) es un proceso de filtración que utiliza una membrana semipermeable para eliminar impurezas y sales disueltas en el agua, permitiendo el paso del agua pura mientras retiene los contaminantes. La aplicación más usual de este proceso es la purificación de agua para su uso en calderas (puesto que la salida de la OI puede alcanzar directamente los requerimientos necesarios para estos equipos), aunque también se emplea en la obtención de agua ultrapura para industrias como la alimenticia, la farmacéutica y la electrónica, la recuperación de metales de corrientes de proceso y la concentración de productos como el caso de los endulzantes. La OI genera dos corrientes de salida: una de ellas se denomina “permeado” y es la corriente con menor concentración de sólidos, mientras que la otra se conoce como “rechazo” (ROI) y es la corriente en la que se concentran todos los sólidos disueltos separados. El porcentaje de ROI depende de las condiciones del agua alimentada, y puede ser tan bajo como un 10% para el caso de aguas subterráneas salobres (debido a su menor presión osmótica y riesgo de incrustación) así como incrementarse hasta un 90% en el caso de aguas de mar (donde el alto contenido de sólidos disueltos puede causar incrustaciones en la membrana y su rotura). Dos de los parámetros más relevantes para evaluar el ingreso al tratamiento por OI son la dureza y la concentración de sílice. Los iones Ca2+ y Mg2+ que conforman la dureza del agua pueden precipitar como carbonatos o sulfatos, y la polimerización de los iones silicato conduce a la formación de incrustaciones, dos efectos perjudiciales para la integridad de la membrana que producen taponamientos o roturas de las mismas. En virtud de lo anteriormente discutido, una estrategia propuesta para reutilizar el agua de ROI es realimentarla al sistema mezclándola con el agua alimentada al sistema de OI, la cual suele ser agua de pozo (AP). Debido a que la corriente ROI tendrá una mayor concentración de iones que el ingreso a la OI, es necesario un tratamiento previo para evitar que la nueva concentración de dureza y sílice que ingresará a la OI sea demasiado alta para las membranas. La electrocoagulación (EC) ha probado ser útil en la remoción de estos contaminantes en numerosos casos. Esta tecnología se basa en la disolución electrolítica de ánodos de un metal como el hierro o el aluminio, los cuales liberan cationes polivalentes en solución que permiten la coagulación y posterior floculación de la materia coloidal en suspensión. En el cátodo se produce la evolución de gases que producen un efecto DAF que asiste al proceso de separación de los contaminantes.