EB602A-Aula-13-09-2024-Membranas Filtrantes-Exemplos

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Universidade de Campinas - UNICAMP 
Faculdade de Tecnologia – FT
602A-Operações Unitárias
Profa.Dra. Maria Aparecida Carvalho de Medeiros 
aula: 13/09/2024
- Membranas Filtrantes: Utilização de processos de separação por
membranas para tratamento de água: Microfiltração, Ultrafiltração, 
Nanofiltração, Osmose Reversa;
- Fenômenos que afetam o desempenho dos sistemas de membranas;
- Fluxogramas do processo microfiltração ou ultrafiltração para
 produção de água potável;
- Limpeza da membrana;
- Exemplos: Processos convencionais e sistemas de separação por 
membranas.
. 
Caracterização qualitativa e quantitativa de 
águas de abastecimento
Q
u
a
li
d
a
d
e
Tempo
Água Bruta
Padrão de 
Potabilidade
Água Final
2
Degradação da qualidade da água dos 
mananciais disponíveis.
Busca de alternativas que possibilitem 
garantir a qualidade da água produzida para 
abastecimento público.
Uma opção que tem sido considerada para 
atender o desafio da produção de água 
segura para abastecimento são os processos 
de separação por membranas, com um 
significativo avanço nas pesquisas sobre o 
seu desempenho para aplicação comercial 
nos últimos anos.
4
TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS 
DE ABASTECIMENTO
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação
FiltraçãoDesinfecçãoFluoretaçãoCorreção de pH
Água Final
Polímero Agente oxidante
Alcalinizante
RESOLUÇÃO CONAMA 357-2005
6
PADRÕES DE POTABILIDADE 
PORTARIA 888 (MS-2021)
◼ Parâmetro: Turbidez.
◼Membranas filtrantes
Inovação tecnológica
Introdução a Processos de 
Separação por Membranas
◼Processos de Tratamento de Água e Esgoto
Processos de Membranas
Conhecimento: Século XVIII 
Aplicações: A partir da metade do século XIX;
Objetivo: Separar substâncias de diferentes 
propriedades (tamanho, forma, difusibilidade);
Princípios: Barreiras semipermeáveis.
Vantagens na Utilização do 
Processo de Membranas
. Realização do processo à temperatura ambiente 
(importante nas aplicações industriais)
. Fracionamento ocorre sem mudança de fase 
(econômico a nível energético)
.Processo é físico (instalação modular).
APLICAÇÕES:
- Produção de água a partir da água do mar;
- Clarificação de efluentes industriais;
- Purificar ou fracionar soluções macromoleculares da industria agro - alimentar.
CAMPOS DE PESQUISA:
- Desenvolvimento de membranas com novas estruturas;
- Descrição das propriedades de transporte;
- Condições de operação e aplicações.
Tipos de Membranas
◼ -Texturas Físicas: densas ou porosas
◼ -Origem: natural ou artificial.
◼ Podem ser:
◼ - Inorgânicas (cerâmicas)
◼ - Orgânicas (polímeros sintéticos)
◼ - Mistas
◼ - Neutras ou Carregadas (trocadoras íons)
◼ - Homogêneas
◼ - Estrutura Assimétrica
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Definição de uma membrana
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Processos de Separação por Membrana
Direção da filtração
Filtração Convencional 
(perpendicular)
Alimentação Filtrado
Filtração Tangencial
Alimentação Filtrado
• Aumento da camada de torta
• Parada para limpeza
• Normalmente processo em 
batelada
• Força de cisalhamento na
torta evita sua acumulação
• Longo período de operação
• Processo contínuo
MembranaTorta
MembranaTorta
Filtração convencional x
tangencial
Filtração Convencional Filtração tangencial
Fluxo Tangencial
Taxa de filtração muito baixa 
Baixa passagem de permeado
Fluxo Frontal
Torta
Elevada taxa de filtração 
Alta passagem de permeado
tempotempo
Fl
u
xo
/r
es
is
tê
n
ci
a
Fl
u
xo
/r
es
is
tê
n
ci
a
Representação esquemática de um 
processo de separação por membranas
Em um processo de separação com membranas utilizado em escala industrial
têm-se duas correntes distintas:
✓ uma corrente denominada concentrado ou retido, enriquecida em 
componentes não permeados pela membrana
✓ corrente denominada permeado ou filtrado, a qual é diluída nesses mesmos 
componentes
Membranas
• Membrana porosa
– Força Motriz:Gradiente de Pressão
– mecanismo de separação: é baseado no 
tamanho relativo entre partículase poros. 
Dimensõesdos poros determinam as 
características da separação
– Tipos (relativo ao tamanho da partícula)
• Microfiltração
• Ultrafiltração
• Membrana não porosa (densa)
– Força Motriz:Gradiente de Concentração
– Afinidade pela membrana
– Tipos
• Permeação de gases
• Pervaporação
Membranas: força motriz
Em membranas porosas, o tipo de força motriz aplicada é que
define se o transporte de espécies através da membrana será
convectivo ou difusivo → tamanho do poro.
Em membranas densas, independente da força motriz aplicada, o
fluxo permeado é sempre difusivo, pois a membrana não apresenta
poros próximos à superfície → características físico químicas da
membrana.
As espécies presentes devem ser inertes em relação ao material que
constitui a membrana.
Membranas: força motriz
Em função da morfologia da membrana e do tipo de força motriz do sistema, o 
transporte das espécies através da membrana pode ocorrer tanto pelo 
mecanismo de difusão, quanto pelo mecanismo de convecção.
Membranas: força motriz
Fenômenos de Transporte
Fluxo de massa Jm = -D dC/dx (Fick)
Fluxo de volume Jν = -Lp dP/dx (Darcy)
Fluxo de calor Jh = - a dT/dx (Fourier)
Fluxo de 
momentum
Jn = - ν dv/dx (Newton)
Fluxo elétrico Ji = 1/R dE/dx (Ohm)
Fenômenos de Transporte
◼ coeficientes:
– Difusão (D)
– pemeabilidade (Lp)
– térmico (a)
– viscosidade cinemática (ν)
– condutividade elétrica (1/R)
Membranas hidrofílicas e 
hidrofóbicas
◼ Em função do material polimérico utilizado as 
membranas podem ser:
– Membranas hidrofílicas➔ apresentam afinidade pela 
água;
– Membranas hidrofóbicas ➔ não tem afinidade pela
água.
◼ Do ponto de vista de tratamento de água e efluentes 
aquosos é ideal que a membrana seja hidrofílica;
◼ Esta característica resulta em um menor potencial para
depósito de materiais sobre a superfície da membrana.
Funcionamento: MF, UF,
NF
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Processos de Separação por Membrana
Dentre os processos de separação por membranas para 
tratamento de água destacam-se:
. microfiltração,
. ultrafiltração,
. nanofiltração.,
. osmose reversa.
Principais processos de 
separação por membranas
◼ Microfiltração:
– Utilizado para separação de sólidos em suspensão e 
bactérias.
◼ Ultrafiltração:
– Utilizado para separar sólidos em suspensão, bactérias, 
vírus e compostos orgânicos de elevado peso 
molecular.
◼ Nanofiltração:
– Remoção de compostos orgânicos de baixo peso
molecular e íons bivalentes dissolvidos.
◼ Osmose reversa:
– Separação de espécies de baixa massa molar.
Características dos processos de 
separação por membranas
Processos de separação por membranas
27
28
- Ultrafiltração
• Partículasde 1-100 nm
• Material da membrana:polimérico 
poroso ou inorgânicos (poliamidas, 
acetato de celulose, cerâmica)
• Aplicações:
✓ Pode substituira evaporação 
para produtos termolábeis
✓ Tratamento de efluentes
industriais
✓ Pré-tratamento antes de um 
processo
✓ de nanofiltração ou osmose 
reversa
Interações partícula-membrana 
(eletrostáticas, hidrofóbicas) afetam 
consideravelmente o processo
- Nanofiltração 
• Partículasde 8 –15 Å e sais 
bivalentes
• Aplicações:
✓ Redução de DQO no permeado
✓ Eliminação de metaispesados 
em água residual
✓Desmineralização do alimentado
Microfiltração
A microfiltração é o processo envolvendo membranas que mais se 
assemelha a uma filtração convencional.
Material retido: Protozoários, bactérias, virus(maioria) e partículas.
◼ Utilização de membranas semipermeáveis para 
separação de contaminantes da água;
◼ Possibilitam a separação dos seguintes contaminantes:
– Sólidos em suspensão, inclusive colóides;
– Bactérias e vírus;
– Compostos orgânicos dissolvidos;
– Substância inorgânicas dissolvidas.
Processos de separação por membranas
Características dos Processos de 
Separação por Membranas
Microfiltração(MF)
Pressão – 0,3 a 1,7 bar;
Diâmetro dos poros – 0,1 a 3,0 mm;
Ultrafiltração(UF)
Pressão – 0,7 a 6,9 bar;
Separação de substâncias com pesomolecular
de até 1000 g/mol (Daltons).
Características dos Processos de 
Separação por Membranas
Nanofiltração(NF) 
Pressão - > 3,4 bar;
Separação de compostos com peso molecular 
variando de 250 a 1000 g/mol;
Também é eficiente para separação de sais, 
geralmente bivalentes;
Osmose reversa(OR)
Possibilita a remoção da maioria dos compostos 
orgânicos e íons;
Pressão – 3,4 a 80 bar;
29
Tipos de módulos de membranas mais comuns: 
placa, capilar
30
Tipos de módulos de membranas mais comuns: 
espiral
Tipos de membranas
◼ As membranas comumente utilizadas no 
tratamento de água e efluentes podem ser:
– Tubulares;
– Planas.
◼ Membranas tubulares, em função do diâmetro, 
são classificadas em:
– Fibra oca ( 5 mm).
Membranas poliméricas
Tabela: Vantagens e desvantagens das membranas de 
acordo com o tipo de módulo.
Módulo Vantagens Desvantagens
Plana -visualização do 
permeado para cada 
elemento
-pré-tratamento
-sistema pouco 
compacto
-investimento alto
-limpeza difícil
Espiral -capacidade elevada
-pouco volume morto
-baixo investimento
-substituição fácil e
pouco onerosa
-sensível à colmatação
-limpeza difícil
-limitação 
(pressão/temp.)
Tubular -pré-tratamento simples
-fácil limpeza
-tecnologia simples
-resistência 
(pressão/temp.)
-maior consumo de 
energia
-sistema pouco 
compacto
-elevado volume morto
-custo elevado
Fibras ocas -compactas
-pouco volume morto
-baixo consumo de 
energia
-altas pressões possíveis
-sensível à colmatação
-custo elevado na
substituição das 
membranas
Osmose
reversa
• Soluções contendo solutos de baixo peso molecular (normalmente sais)
• Membrana semi-permeável: permite apenas a difusão do solvente
• Osmose: Passagem do solvente do meio menos concentrado para o mais (a)
Osmose/Diálise
Osmose
reversa
𝜇 = 𝑓(𝑇,𝑃, 𝑥)
potencial químico é uma
função da concentração,
temperatura e pressão
presença do soluto ocasiona uma 
queda no potencial químico do 
solvente na solução, provocando um 
gradiente de potencial químico entre 
os dois lados da membrana
O fluxo de solvente continua neste sentido até 
que o equilíbrio (mesmo μ) seja estabelecido.
𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒄𝒐𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒐𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒅𝒊𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐
𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒄𝒐𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒐𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒅𝒊𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐
Osmose reversa
𝜇 = 𝑓(𝑇,𝑃, 𝑥)
potencial químico é uma
função da concentração,
temperatura e pressão
𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒄𝒐𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒐
igualdade de concentração, uma vez que a membrana é impermeável 
ao soluto.
no entanto, a medida que o solvente passa para a solução aumenta a 
pressão no lado da solução.
𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒅𝒊𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐
Osmose reversa
Equilíbrio Osmótico
A diferença de pressão entre os dois lados da
membrana é definida como sendo a diferença
de pressão osmótica, ∆π, entre as duas soluções.
𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒄𝒐𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒐
Nesta situação não haverá mais força
motriz para o transporte do solvente no 
sentido do solvente puro para a solução, 
ou da solução diluída para a solução 
concentrada. Considera-se, então, que o 
equilíbrio osmótico foi atingido.
𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒅𝒊𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐
Osmose reversa
Ao se aplicar pelo lado da solução mais 
concentrada uma diferença de pressão entre 
as duas soluções, ∆P > ∆π, o potencial 
químico do solvente na solução concentrada 
será maior do que o potencial químico do 
solvente puro ou do solvente na solução mais 
diluída.
A consequência é uma inversão no sentido 
do fluxo osmótico, ou seja, o solvente escoa 
do lado da solução concentrada para o lado 
do solvente puro.
𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒅𝒊𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐 𝝁𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆_𝒄𝒐𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒐
𝜇 = 𝑓(𝑇,𝑃, 𝑥)
Osmose reversa
• Membrana semi-permeável: permite apenas a difusão do solvente
• Osmose: Passagem do solvente do meio menos concentrado para o mais (a)
• Pressão osmótica (π)→ Tende a igualar a concentração de sais (b)
• Passagem do solvente do meio mais concentrado para o menos (c)
• Pressão externa (P) > Pressão osmótica (π)
• Gradiente de pressão efetivo: ΔPef = ΔP – Δπ
• Soluções contendo solutos de baixo peso molecular (normalmente sais)
(a) (b) (c)
Osmose/Diálise Equilíbrio Osmótico Osmose Inversa
Osmose reversa
• Partículas de 1 –12 Å e saismonovalentes
• Aplicações:
– Dessalinização de água do mar
– Tratamento de resíduos
A osmose é um fenómeno que pode ser descrito como fluxo do solvente através de 
uma membrana semi-permeável (permite apenas a difusão das moléculas do solvente) 
devido à diferença de potencial químico entre duas soluções aquosas de 
concentrações diferentes.
Osmose Reversa - Pressão
osmótica
Van’t Hoff
𝜋 =
𝑛
𝑉𝑚
𝑅𝑇
n =numero kmol do soluto
Vm = volume (m³)
R =constante dos gases R =82,057 10 -3 m³ atm/kmol K 
T= Temperatura em K
Pressão osmótica
Osmose reversa
Osmose reversa
Difusão do solvente através da membrana
𝑁𝑊 = 𝐴𝑊 Δ𝑃 − Δ𝜋
NW =fluxo de solvente (kg /s m²)
Aw =constante de permeabilidade do solvente (kg solvente/ sm²atm)
ΔP =diferença pressão alimentação/ produto (atm)
Δπ =π1-π2 =diferença pressão osmótica alimentação/ produto (atm)
Osmose reversa
Difusão do soluto através da membrana
𝑁𝑠 = 𝐴𝑠 𝑐1 − 𝑐2
Ns =fluxo de soluto (kg soluto /sm²)
As =constante de permeabilidade do soluto (m/s)
c1 =concentração do soluto na alimentação (kg soluto /m³)
c2 =concentração do soluto no permeado (kg soluto /m³)
Osmose reversa
Relação Nse Nw
• Balanço de massa
Unidade do ‘N’ :kg soluto /s m²
Logo, massa =N*A*t
𝑠
𝑐2
𝑁 = 𝑁𝑤 𝑐𝑤2 cw2 = concentração de solvente no 
permeado (kg solvente /m³)
Quantidade Solutodifundido 
através da membrana
Quantidade de Soluto no 
permeado
𝑁𝑠∗ 𝐴 ∗ 𝑡 𝑁𝑤 ∗ 𝐴 ∗ 𝑡 ∗ 𝑥𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑁𝑠 = 𝑁𝑤 ∗ 𝑥𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑥𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡 =
𝑐2
𝑐𝑊2
𝑘𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
=
𝑘𝑔𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
Osmose reversa
Rejeição de soluto
𝑐1 − 𝑐2 𝑐2
𝑅 = = 1 −
𝑐1 𝑐1
Fenômenosque afetamo desempenho dos
sistemasde membranas
Incrustação
Polarização de concentrações 
Formação de biofilme
• Este fenômenos estão relacionados:
– Características da água ou efluente;
– Mecanismos de transferência de massa;
– Interação dos contaminantes com a membrana;
– Condições de operação do sistema.
Incrustação (Fouling)
• Entupimento dosporos
• O material das membranastem grande influência sobre este
fenômeno
• A sua ocorrência é resultado do processo de 
deposição de:
–Partículas;
–Colóides;
–Emulsões;
–Macromoléculas;
Polarização
• Este fenômeno resulta da separação de solutos maiores que o diâmetro dos 
poros dasmembranas;
• Os compostos que são rejeitados pela membrana tendem a formar uma
camada sobre a sua superfície.
Dependendo do tipo 
de soluto esta camada 
pode ser bastante 
viscosa ou se tornar um 
gel.
Polarização
Formação de biofilme
• formação de uma camada viscosa sobre a superfície da 
membrana, resultante do acúmulo de microrganismos;
Seção transversal de um biofilme formado sobre uma 
membrana de UF de polieteruréia (AWWA, 1996)
Aproximação 
e fixação
Adesão Crescimento
Formação de biofilme
• formação de uma camada viscosa sobre a superfície da 
membrana, resultante do acúmulo de microrganismos;
Seção transversal de um biofilme formado sobre 
uma membrana de OR de acetato de celulose 
(AWWA, 1996)
Limpeza da membrana
• Principal limitação do processo
• Parada do processo→ Impacto econômico
• Pode tornar o processo inviável
• Limpeza física
• Raspagem
• Enxágue na direção do fluxo
• Retrolavagem
• Injeção de ar comprimido
• Limpeza química
• Hidrólise (quebra)
• Saponificação (formação de sabão)
• Solubilização
• Dispersão (agentes dispersantes)
• Dependendo do fouling a limpeza pode não garantir a eficiência e 
integridade originais do filtro
Aplicaçõesde membranas:
Tratamento de Água e Efluentes
1. Em substituição aos sistemas convencionais de tratamento→
Membranas de microfiltração e ultrafiltração para removerpartículas em suspensão
2. No pós-tratamento de efluentes secundários;
3. Em substituição aos decantadores secundários nos processos de 
lodos ativados(Reatores Biológicos com membranas);
4. Para recuperação de água do efluente da lavagem de filtros de
meio granular.
5. Separação de substâncias inorgânica: A dessalinização de água
do mar ou salobra porosmose reversa
6. Separação de substâncias orgânicas: Efluentes oleosos; Solventes.
Descrição do processo de
filtração por membrana
Filtros de membrana operam em um ciclo que consiste em duas
etapas,assim como filtrosgranulares:
(1)uma fase de filtração, durante a qual as partículas acumulam, e
(2)uma fase de retrolavagem, durante a qual o material acumulado é
descarregado do sistema. Conforme os sólidos se acumulam contra
o meio de filtração, aumenta a pressão através da membrana para
manter o fluxo constante. Quando se atinge um intervalo de tempo
predefinido ou a pressão máxima, o sistema e ́ retrolavado.
Teste de integridade: O monitoramento da integridade da membrana envolve
procedimentos para verificar se os seus filtros estão cumprindo os objetivos do
tratamento
Descrição do processo de
filtração por membrana
A fração de material removido da corrente de permeado e ́ chamada
rejeição:
𝑐𝑓 − 𝑐𝑝 𝑐𝑝
𝑅 = = 1 −
𝑐𝑓 𝑐𝑓
R =rejeição, adimensional
Cp, Cf = concentrações de água permeada e de alimentação,
mol/L ou mg/L
pode-se calcular a rejeição para as medidas em massa de material 
particulado (por exemplo, turbidez, contagens de partículas) ou 
componentes individuaisde interesse.
Fluxoatravés de
membrana
Onde:
J= fluxo volumétrico de água através da membrana = m³/ m²*s = m/s 
Q = vazão = m³/s
A = área da membrana, m²
ΔP = pressão diferencial através da membrana, Pa
μ= viscosidade dinâmica da água. Pa*s
Km= coeficiente de resistência da membrana, m-1
Pode-se calcular o coeficiente de resistência da membrana por experiências de 
laboratório, podendo assim determinar o fluxo através de uma nova membrana para 
outras condições de pressão ou de temperatura.
𝑄 ∆𝑃
𝐽 = =
𝐴 𝜇 ∗ 𝑘𝑚
Dimensionamento de módulos
de membrana
Recuperação é a relação entre a produção de água líquida e a produção de água bruta
ao longo de uma operação do filtro:
𝑄𝑝 𝑉𝑓 − 𝑉𝑏𝑤
𝑟 = =
𝑄𝑓 𝑉𝑓
Onde:
r= recuperação
Q = vazão de alimentação (Qf) e permeado (Qp) = m³/s
Vf = volume de água alimentada para a membrana durante a operação do filtro, m³ 
Vbw= volume de água utilizado na retrolavagem, m³
Dimensionamento de módulos
de membrana
Os sistemas de membrana são rotineiramente retirados da linha para 
retrolavagem, testes de integridade e limpeza, o que reduz o tempo disponível 
para a produção de permeado. A porcentagem de tempo em que o per-
meado e ́ produzido, ou o fator de produção em linha, é expressa:
𝜂 =
1440𝑚𝑖𝑛 − 𝑡𝑏𝑤 − 𝑡𝑑𝑖𝑡 − 𝑡𝑐𝑖𝑝
1440𝑚𝑖𝑛
Onde:
η= fator de produção em linha, adimensional
tbw, tdit, tcip = tempo por dia para retrolavagem, teste de integridade direta e limpeza, min 
60 min * 24 horas = 1440 minutos por dia
Dimensionamento de módulos
de membrana
Pode-se determinar a água produzida durante cada operação de filtro piloto 
pelo fluxo, pela a ́rea de membrana piloto e pela duração da operação:
𝑉𝑓 = 𝐽 ∗ 𝐴 ∗ 𝑡𝑓
Onde:
Vf = volume de água alimentada para a membrana durante a operação do filtro, m³
J= fluxo de permeado = m³/ m²*s = m/s
A = área da membrana, m²
tf= tempo de funcionamento do filtro (excluindo retrolavagem), s
Dimensionamento de módulos 
de membrana
Ambas, a quantidade de tempo em que o sistema não está produzindo 
permeado e a quantidade de água que deve ser utilizada para retrolavar, 
aumentam a área da membrana requerida para a instalação de membrana
em grande escala:
𝑄𝑓 𝑄𝑝
𝐴 = =
𝐽 ∗ 𝜂 𝐽 ∗ 𝜂 ∗ 𝑟
Onde:
Q = vazão de alimentação (Qf) e permeado (Qp) = m³/s
A = área da membrana, m²
J= fluxo volumétrico de água através da membrana = m³/ m²*s = m/s 
η= fator de produção em linha, adimensional
r= recuperação
𝑄𝑝
𝑟 =
𝑄𝑓
Tipos de módulos 
utilizados
◼ Os módulos são projetados para atender a 
três objetivos:
– Assegurar uma vazão de circulação do fluído a 
ser tratado para limitar o fenômeno de 
polarização de concentrações;
– Ser uma estrutura compacta, fornecendo a 
máxima superfície por unidade de volume;
– Evitar qualquer vazamento entre os
compartimentos de alimentação e permeado.
Desenvolvimento de Projetos
◼ A seleção de um projeto para uma aplicação 
específica não é uma tarefa difícil;
◼ Ela é baseada na capacidade e limitações de 
cada processo:
– Separação de sólidos suspensos (MF e UF);
– Separação de compostos orgânicos com elevado peso 
molecular (UF e NF);
– Separação de espécies dissolvidas (NF e OR).
Critérios de projeto
É necessário conhecer as características do
produto a ser obtido e da alimentação também
devem estar disponíveis:
- A vazão de água a ser produzida ou 
volume de efluente a ser tratado;
- Recuperação de água no sistema; 
- - Capacidade de produção das 
membranas.
◼ Valores típicos do fluxo de água através das 
membranas são:
– Osmose reversa ➔ 15 a 25 L/h.m2;
– Nanofiltração ➔ 20 a 30 L/h.m2;
– Ultrafiltração ➔ 25 a 50 L/h.m2;
– Microfiltração ➔ não há uma regra.
◼ No caso de sistemas de microfiltração os valores 
máximos situam-se na faixa de 50 a 70 L/h.m2.
Valores típicos do fluxo 
31
Processos convencionais e sistemas de 
separação por membranas
Constituinte a ser 
removido
Sistema 
convencional
Separação por
membranas
Turbidez, sólidos suspenso 
e contaminantes 
microbiológicos
Coagulação, 
floculação, filtração e 
desinfecção
Microfiltração
Cor, odor e compostos
orgânicos
Carvão ativado, 
cloração e filtração e 
aeração
Ultrafiltração
Dureza, sulfatos, ferro e
metais pesados
Abrandamento com 
cal, troca iônica, 
oxidação e filtração e 
coagulação 
floculação
Nanofiltração
Sais dissolvidos Evaporação e troca 
iônica
Osmose reversa
Exemplos de Processos de 
Separação por membranas
Exemplo de unidade de nanofiltração
Fluxograma de uma unidade piloto de ultrafiltração instalada 
junto à captação da SABESP no reservatório Guarapiranga
◼MIERZAWA, J.C., et al. “Tratamento de 
água para abastecimento público por 
ultrafiltração: Avaliação comparativa 
através dos custos diretos de 
implantação e operação com os sistemas 
convencional e convencional com carvão 
ativado”, Eng. sanit. ambient. Vol.13 - Nº 
1 - jan/mar 2008, 78-87.
Estudo de Caso
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 - MIERZWA, J.C.; HESPANHOL, I. Água na indústria: uso racional e reuso. São 
Paulo: Oficina de Textos, 2005. 143p.
 - METCALF & EDDY INC. Wastewater Engineering Treatment, Disposa and Reuse. 3
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 - MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE- CONSELHO NACIONAL DO MEIO 
AMBIENTE-CONAMA-RESOLUÇÃO No 357, DE 17 DE MARÇO DE 2005.
 - MINISTÉRIO DA SAÚDE – “Portaria 888– Padrões de Potabilidade” -2021.
	Slide 1: Universidade de Campinas- UNICAMP Faculdade de Tecnologia – FT
	Slide 2: Caracterização qualitativa e quantitativa de águas de abastecimento
	Slide 3
	Slide 4: TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO
	Slide 5: RESOLUÇÃO CONAMA 357-2005
	Slide 6: PADRÕES DE POTABILIDADE PORTARIA 888 (MS-2021)
	Slide 7: Introdução a Processos de Separação por Membranas
	Slide 8: Processos de Membranas
	Slide 9: Vantagens na Utilização do Processo de Membranas
	Slide 10: APLICAÇÕES:
	Slide 11: Tipos de Membranas
	Slide 12
	Slide 13: Definição de uma membrana
	Slide 14: Processos de Separação por Membrana
	Slide 15: Direção da filtração
	Slide 16: Filtração convencional x tangencial
	Slide 17: Representação esquemática de um processo de separação por membranas
	Slide 18: Membranas
	Slide 19: Membranas: força motriz
	Slide 20: Membranas: força motriz
	Slide 21: Membranas: força motriz
	Slide 22: Fenômenos de Transporte
	Slide 23: Fenômenos de Transporte
	Slide 24: Membranas hidrofílicas e hidrofóbicas
	Slide 25: Funcionamento: MF, UF, NF
	Slide 26: Processos de Separação por Membrana
	Slide 27: Principais processos de separação por membranas
	Slide 28: Características dos processos de separação por membranas
	Slide 29: Processos de separação por membranas
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32: - Ultrafiltração
	Slide 33: Microfiltração
	Slide 34: Processos de separação por membranas
	Slide 35: Características dos Processos de Separação por Membranas
	Slide 36: Características dos Processos de Separação por Membranas
	Slide 37: Tipos de módulos de membranas mais comuns: placa, capilar
	Slide 38: Tipos de módulos de membranas mais comuns: espiral
	Slide 39: Tipos de membranas
	Slide 40: Membranas poliméricas
	Slide 41: Tabela: Vantagens e desvantagens das membranas de acordo com o tipo de módulo.
	Slide 42: Osmose reversa
	Slide 43: Osmose reversa
	Slide 44: Osmose reversa
	Slide 45: Osmose reversa
	Slide 46: Osmose reversa
	Slide 47: Osmose reversa
	Slide 48: Osmose reversa
	Slide 49: Osmose Reversa - Pressão osmótica
	Slide 50: Pressão osmótica
	Slide 51: Osmose reversa
	Slide 52: Osmose reversa
	Slide 53: Osmose reversa
	Slide 54: Osmose reversa
	Slide 55: Osmose reversa
	Slide 56: Fenômenos que afetam o desempenho dos sistemas de membranas
	Slide 57: Incrustação (Fouling)
	Slide 58: Polarização
	Slide 59: Polarização
	Slide 60: Formação de biofilme
	Slide 61: Formação de biofilme
	Slide 62: Limpeza da membrana
	Slide 63: Aplicações de membranas: Tratamento de Água e Efluentes
	Slide 64: Descrição do processo de filtração por membrana
	Slide 65: Descrição do processo de filtração por membrana
	Slide 66: Fluxo através de membrana
	Slide 67: Dimensionamento de módulos de membrana
	Slide 68: Dimensionamento de módulos de membrana
	Slide 69: Dimensionamento de módulos de membrana
	Slide 70: Dimensionamento de módulos de membrana
	Slide 71: Tipos de módulos utilizados
	Slide 72: Desenvolvimento de Projetos
	Slide 73: Critérios de projeto
	Slide 74
	Slide 75: Processos convencionais e sistemas de separação por membranas
	Slide 76: Exemplos de Processos de Separação por membranas
	Slide 77: Exemplo de unidade de nanofiltração
	Slide 78: Fluxograma de uma unidade piloto de ultrafiltração instalada junto à captação da SABESP no reservatório Guarapiranga
	Slide 79: Estudo de Caso
	Slide 80
	Slide 81
	Slide 82
	Slide 83
	Slide 84
	Slide 85: Referências