De.mem avanza su hueco

Andreas Kroell, director ejecutivo, De.mem Ltd, Australia y David Chua, director de fabricación y tecnología, De.mem Pte Ltd, Singapur

La introducción de diferentes productos respalda la estrategia de De.mem Ltd de desarrollar una cartera de membranas y ayuda a fortalecer su base de clientes y ampliar los flujos de ingresos. Además de licenciar tecnologías patentadas, el negocio de tratamiento de agua y aguas residuales de Singapur y Australia está buscando activamente tecnología patentada mediante el avance de las membranas de ultrafiltración y nanofiltración de fibra hueca que está desarrollando internamente, como se explica en este artículo.

Diferentes tipos de membranas permiten a De.mem utilizar su tecnología patentada en una gama aún más amplia de proyectos con un gran mercado objetivo.

Con una cartera de membranas de ultrafiltración (UF) y nanofiltración (NF), tiene productos patentados que están destinados a muchas aplicaciones, incluido el tratamiento de agua potable, aguas residuales e industriales, y reciclaje.

La compañía también ha licenciado tecnologías patentadas de su socio en investigación y desarrollo, la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) de Singapur.

Las tecnologías con licencia de NTU incluyen una membrana NF de fibra hueca de baja presión, que reduce los gastos operativos al reducir el consumo de energía y es capaz de disminuir los gastos de capital mediante el uso de una arquitectura de sistema simple. La compañía posee una licencia mundial exclusiva para esta tecnología.

membrana UF

Resumen técnico

De.mem ha desarrollado internamente una membrana UF de fibra hueca.

"Lanzada" oficialmente el 26 de noviembre de 2018, la nueva membrana UF patentada se basa en polietersulfona (PES) y está diseñada específicamente para eliminar partículas que causan turbidez.

Funciona entre 1 y 2,5 bar de presión máxima. Tiene un diámetro de poro nominal de ≤ 0,01 μm y posee una alta resistencia química. Es robusto, lo que le permite soportar los procesos de limpieza de pH bajo y pH alto que se emplean para recuperar su rendimiento. La membrana funciona con una configuración de afuera hacia adentro, lo que facilita su limpieza.

Las especificaciones técnicas de la membrana se resumen entabla 1.

Parámetros de diseño de la membrana.

Configuración de flujo

de fuera hacia dentro

Dimensiones de la membrana [mm]

DE: 1,3, DI: 0,8

Flujo de filtrado [l/m2/h/bar] (lmh)

250 ± 50

Corte de peso molecular (MWCO) [Da]

100 000

Resistencia a la tracción medida con carga máxima [MPa]

3.21

% Alargamiento a la rotura [%]

48.3

Carga máxima [N]

4.26

Prueba de desafío de bacterias

≥ 6 eliminación de registro

Turbidez típica del filtrado [NTU]*

< 1

Tabla 1. Resumen de las especificaciones técnicas de la membrana de ultrafiltración de fibra hueca que De.mem ha desarrollado internamente (*dependiendo de la calidad del agua de alimentación).

Despliegue en sitios de proyectos en Singapur y Vietnam

Desde su lanzamiento en noviembre de 2018, la membrana UF se ha implementado en numerosos sitios de proyectos en Singapur, donde se está utilizando en aplicaciones que incluyen el tratamiento de aguas residuales industriales de diferentes sectores industriales, es decir, los sectores de petróleo y gas y electrónica. , y en las bahías de lavado de vehículos o túneles de lavado.

Además, se ha implementado en un sitio en Vietnam que trata el agua del río según los estándares del agua potable.

Los datos recopilados de un sitio de proyecto en particular se muestran en los gráficos que se muestran enFigura 1yFigura 2.

Cartucho de filtro UF residencial

La membrana De.mem UF también se usa para producir cartuchos de filtro residenciales de 2,5 pulgadas para la filtración doméstica en el punto de uso (figura 3).

La membrana es muy eficaz para eliminar sólidos en suspensión (sólidos en suspensión totales o TSS), bacterias y virus. Ha sido probado para la reducción de bacterias de 6 log, lo que implica que de 1 000 000 de bacterias en el agua de alimentación, solo una puede detectarse en la corriente de agua tratada/filtrada.

El cartucho UF tiene un caudal de unos 2 l/min, con una presión de alimentación de 1 bar, lo que equivale a llenar una taza de agua filtrada en unos 8 segundos.

Las conexiones al filtro utilizan un accesorio de conexión rápida estándar, con tubería de 1/4 de pulgada o 3/8 de pulgada, que se adapta a la mayoría de los filtros de agua actuales. Esto hace que el cartucho UF sea perfecto para aplicaciones nuevas o de reemplazo.

Se ha demostrado que el proceso utilizado para producir la membrana UF es estable y consistente. La confiabilidad está garantizada por un estricto control de calidad durante la fabricación y en los sitios del proyecto, que exhiben la robustez y el rendimiento de la membrana.

Membrana NF de fibra hueca

Resumen técnico

De.mem posee actualmente una licencia mundial exclusiva, por un período de 20 años, para una membrana NF de fibra hueca basada en el polímero polietilenimina (PEI).

Esta membrana se caracteriza por una capa selectiva cargada positivamente que rechaza partículas de la misma carga aunque sean más pequeñas que el tamaño de poro de la membrana.

La membrana NF apunta y elimina las partículas que se encuentran dentro del rango de tamaño de 500–10 000 Da. Funciona bajo una presión operativa baja, lo que genera ahorros sustanciales en el consumo de energía y, en última instancia, reduce los costos operativos, en comparación con la NF basada en una membrana de lámina plana o, en su caso, como punto de referencia, la ósmosis inversa (RO).

En general, el lavado hacia adelante y el lavado con aire se pueden usar para limpiar membranas de fibra hueca, lo que aumenta su vida útil y rendimiento.

Mientras tanto, De.mem ha desarrollado una nueva tecnología patentada de membrana NF de fibra hueca que complementa y mejora aún más las capacidades de filtración de la empresa.

La nueva membrana tiene un tamaño de poro mínimo, medido por su corte de peso molecular (MWCO), de 500 Da. Se ejecuta bajo una configuración de adentro hacia afuera.

Tabla 2enumera las especificaciones técnicas de la membrana NF de De.mem.

Parámetros de diseño de la membrana.

Configuración de flujo

De adentro hacia afuera

Dimensiones de la membrana [mm]

DE: 1,3, DI: 0,8

Flujo de filtrado [l/m2/h/bar] (lmh)*

5–15 lmh

Corte de peso molecular (MWCO) [Da]

500

Tabla 2. Resumen de las especificaciones técnicas de la membrana de nanofiltración de fibra hueca que ha desarrollado De.mem (*dependiendo de la calidad del agua de alimentación).

Aplicación potencial: eliminación de tintes de aguas residuales

De.mem ha realizado pruebas técnicas detalladas de la membrana NF para determinar sus especificaciones técnicas. También se utilizaron pruebas para determinar la calidad de la filtración.

Se usaron varios tintes para desafiar el rendimiento de rechazo. Aunque normalmente son algo más grandes que las partículas disueltas, es decir, las sales, los colorantes están compuestos por moléculas relativamente pequeñas. Actualmente, eliminarlos de una corriente de agua requiere un tratamiento con membranas RO o NF de lámina plana.

De.mem ha probado (Figura 4) su nueva membrana de fibra hueca ampliamente en diferentes tipos de tintes, que varían en términos de tamaño de partícula según lo especificado por su peso molecular respectivo (en Daltons).

Por ejemplo, ha demostrado que para Erythrosine (peso molecular de 880 Da), Brilliant Blue FCF (793 Da) y Allura Red (496 Da), los colorantes respectivos podrían eliminarse de forma eficaz del agua de alimentación.

Las fotografías de la Figura 4 muestran el agua de alimentación coloreada, en relación con la claridad visual del permeado que, habiendo pasado a través de la membrana De.mem NF, no muestra ningún rastro visual de cada colorante.

La eficacia del proceso de filtración en la eliminación del tinte Allura Red muy pequeño, en particular, demuestra el rendimiento de rechazo superior de la nueva membrana NF y su capacidad para eliminar partículas tan pequeñas como 500 Da en peso molecular.

Para todas las pruebas, las membranas De.mem se corrieron bajo una baja presión de alimentación operativa de 1,5 bar. La mayoría de las membranas NF disponibles comercialmente, que podrían emplearse para la misma aplicación, tienen un formato enrollado en espiral y requieren alrededor de 5 bar para funcionar, con opciones de limpieza limitadas. Esto hace que la membrana NF sea muy eficaz en términos de rendimiento de filtración, al tiempo que reduce el consumo de energía y los costes operativos.

Los posibles usos de la membrana NF de fibra hueca De.mem, que presenta un importante potencial comercial, son la concentración de tintes, la recuperación de efluentes de tintes y el tratamiento de aguas residuales en plantas de tintes. En tales aplicaciones, se pueden lograr ahorros de costos significativos con una presión de operación más baja y una vida útil más larga, ya que se puede realizar la limpieza fácil mediante lavado hacia adelante y lavado con aire. Esto hace que la tecnología sea una opción atractiva para la industria textil, para la cual el tratamiento de aguas residuales suele ser un cuello de botella crítico.

Aplicación potencial: filtrado de pulido después del pretratamiento UF

Con un MWCO bajo de 500 Da, la membrana NF de fibra hueca puede mejorar significativamente la calidad del filtrado de un proceso de UF, proporcionando agua tratada de alto nivel.

La membrana NF fue desplegada por De.mem en una fábrica que opera en el sector de alimentos y bebidas. Las aguas residuales de la fábrica se caracterizan por una demanda química de oxígeno (DQO) relativamente alta. La planta de tratamiento de aguas residuales se basó originalmente en la tecnología de membrana UF (desarrollada por otra empresa) y carbón activado para reducir la DQO.

De.mem realizó una prueba piloto, utilizando permeado del proceso UF como alimentación a la membrana NF, sin ningún otro tratamiento posterior con carbón activado antes de la descarga. Los datos relevantes se resumen enTabla 3.

Muestra

Turbidez (NTU)

aguas residuales crudas

76.1

Sed. fila Impregnar

17.9

Producto UF (marca ext.)

< 1

Producto NF (De.mem)

< 1

Tabla 3. Resumen de datos de la prueba piloto de nanofiltración (NF) de De.mem, que involucró el uso del permeado de un proceso de ultrafiltración como alimentación a su membrana NF, sin ningún otro tratamiento posterior con carbón activado antes de la descarga.

La prueba piloto demuestra que la membrana De.mem NF pudo reducir efectivamente la DQO a menos de 600 mg/l, lo que hace que el agua sea apta para descargar en el sistema de alcantarillado (es decir, según los límites de descarga de Singapur, donde la fábrica Es basado).

Esto reduce significativamente el costo operativo del proceso de tratamiento porque se evitan los cambios frecuentes del carbón activado.