Fraccionamiento de colorantes directos y sales en disolución acuosa mediante membranas de nanofiltración

La noticia que se publica se basa en un estudio desarrollado por investigadores de la Universidad Católica de Lovaina (Bégica) y la Universidad Rey Juan Carlos (España) publicada en la revista Journal of Membrane Science, 477, 183-193 (2015). La investigación estuvo centrada en la aplicación de membranas de nanofiltración en la separación selectiva de sales y contaminantes orgánicos como alternativa a otros procesos de separación.

Arcadio Sotto. Universidad Rey Juan Carlos. Grupo de Ingeniería Química y Ambiental

En la industria química, efluentes residuales de alta salinidad se generan a menudo durante la síntesis de materiales orgánicos [1]. La presencia de sal es debido a las reacciones de neutralización ácido / base durante el propio proceso de síntesis o a través de la adición de ésta para su uso como catalizador. La eliminación directa de este tipo de mezclas acuosas impide la recuperación de productos orgánicos valiosos. Por otra parte, la presencia de sales en estas corrientes conduce a la eliminación incompleta o degradación deficitaria de este tipo de contaminantes acuosos. Por ejemplo, un alto contenido en sales limita la proliferación de microorganismos que son de interés para la biodegradación de solutos orgánicos, y a su vez conlleva riesgos para la salud humana por la ingesta no intencional excesiva de sales [2].

La tecnología de Nanofiltración (NF) puede ser una alternativa para lograr el objetivo que se persigue en lugar de procesos convencionales, como la adsorción, tratamiento biológico, y la degradación química [3]. Las membranas de NF son semipermeables con un tamaño de poro entre 0,5 y 2,0 nm, el cual se ubica dentro del rango que se separa a las tecnologías de Ultrafiltración y Ósmosis Inversa convencionales. Esta característica proporciona una excelente oportunidad para el fraccionamiento de los diferentes solutos, lo que permite el paso parcial de sales a través de la membrana y la retención de moléculas con mayor tamaño. Dicha separación está basada en los mecanismos básicos de las interacciones estérica y electrostática. En la actualidad, la tecnología de NF se aplica para separar pequeños solutos orgánicos a partir de soluciones de sales, tales como la eliminación de los microcontaminantes (compuestos farmacéuticos, pesticidas, y hormonas) a partir de fuentes acuosas superficiales en la producción de agua potable.

En la figura que se muestra a continuación se estudió el efecto de la concentración de sales en la permeación selectiva de compuestos orgánicos (colorantes) y solutos salinos para dos membranas comerciales de nanofiltración (A) Sepro NF-2ª y (B) SeproNF-6.

 

Las membranas estudiadas mostraron una baja retención de sales, cercana al 4 %, en contraposición a los elevados niveles alcanzados en la retención de los compuestos orgánicos. Estos resultados comprueban la eficacia en el fraccionamiento de sal mediante el uso de este tipo de membranas en comparación con otras técnicas de separación. Además, se observó que la presencia de sales no tiene un efecto evidente sobre el rechazo de colorantes, garantizando la recuperación de estos últimos. Los estudios realizados mediante la técnica de diafiltración arrojaron pérdidas insignificantes en la recuperación de colorantes (<0,045%) durante la reconcentración de los mismos, garantizando altos niveles de pureza en los colorantes recuperados.

Este estudio logró demostrar que las membranas de NF seleccionas pueden ser una alternativa prometedora para separar sales disueltas en el tratamiento de efluentes acuosos cargados con mezclas de sales y contaminantes orgánicos.

Bibliografía

[1] J. Luo, Y. Wan, Effect of highly concentrated salt on retention of organic solutes by nanofiltration polymeric membranes. J. Membr. Sci., 372 (2011), pp. 145–153.

[2] Y. He, G.-M. Li, H. Wang, Z.-W. Jiang, J.-F. Zhao, H.-X. Su, Q.-Y. Huang. Experimental study on the rejection of salt and dye with cellulose acetate nanofiltration membrane. J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 40 (2009), pp. 289–295.

[3] S. Yu, M.Z. Chen, M.Q. Cheng, M.Z. Lü, Z.M. Liu, C. Gao. Application of thin-film composite hollow fiber membrane to submerged nanofiltration of anionic dye aqueous solutions. Sep. Purif. Technol., 88 (2012), pp. 121–129.

 

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