Resumo - Processo de Separação por Membrana

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Resumo - Processo de Separação por Membrana
É um processo de separação de baixa resolução. As membranas são barreiras entre duas
fases homogêneas que permitem a passagem das espécies (moléculas) com velocidades
distintas. A diferença de pressão, como a força motriz, são os processos mais empregados
para purificação de bioprodutos. Em razão da natureza e tipo de solutos e presença ou não
de partículas, existem diferentes membranas com diferentes tamanhos e distribuição de
poros, caracterizando 4 processos: Microfiltração; Ultrafiltração; Nanofiltração e
Osmose Inversa. Algumas vantagens do PSM são: Economia de energia (não ocorre
mudança de fase; aquecimento); Especificidade (única alternativa em alguns processos);
Separação de compostos termolábeis (temperatura ambiente); Simplicidade de operação e
ampliação de escala.
● Morfologia de membranas sintéticas
○ Membranas isotrópicas (simétricas)
Possuem as mesmas características morfológicas ao longo da espessura.
○ Membranas anisotrópicas (assimétrica)
Diferentes características morfológicas ao longo da espessura.
● Caracterização dos PSM
Podem ser de fluxo permeado, quando o volume ou massa que permeia a membrana por
unidade de tempo e por unidade de área da membrana. Podem ser por capacidade
seletiva, para processos cuja força motriz é o gradiente de pressão, a capacidade seletiva é
medida pelo coeficiente de rejeição.
Na filtração convencional, o fluxo permeado tende a decair mais rápido que na filtração
tangencial com o passar do tempo. A principal diferença é que nesse processo a
polarização de concentração se estabiliza nos instantes iniciais e pode ser reversível. O
fouling (incrustação) pode ser favorecido por: Adsorção de moléculas de soluto na
superfície da membrana (e/ou no interior dos poros); Obstrução dos poros por moléculas ou
partículas em suspensão; Depósito de material em suspensão sobre a superfície da
membrana (torta de filtração).
● Recuperação do fluxo do permeado
A retrolavagem é o processo mais utilizado, causa inversão do sentido do fluxo do
permeado em um intervalo curto de tempo. Alternativas possíveis podem ser: variação de
pressão, limpeza periódica (soluções ácidas, alcalinas, surfactantes).
● Geometria de membranas e tipos de módulos
Módulos referentes a geometria plana podem ser espiral e placa/quadro, já para a
geometria cilíndrica, podem ser tubular, capilar e fibras-ocas.
Alguns fatores precisam ser considerados durante o processo, como o escoamento (uma
vez que é preciso evitar a polarização de concentração), limpeza, utilização de material de
baixo custo (quando possível) e maior relação entre área e volume. Os modos de operação
podem ser descontínuo, contínuo ou semicontínuo. Industrialmente, os sistemas são
modulares e operados continuamente como a cascata em dois ou mais estágios, por ex.