Limpieza de sistemas de ósmosis inversa
Cualquier persona que tenga un sistema de osmosis inversa (OI), debe saber de la importancia de tener un equipo de limpieza de la osmosis. El equipo de limpieza de la OI se requiere para limpiar la suciedad de las membranas. El mismo equipo puede ser empleado también para desinfectar el sistema de OI ó para prepararlo para un tiempo largo sin uso.
La figura 1 muestra un equipo manual para limpieza de sistema OI de rollos en espiral. Los componentes principales de un sistema no sanitario son un tanque (TQ-01) de material no metálico resistente a la corrosión o de acero inoxidable del volumen necesario para establecer una recirculación en una etapa. Un dispositivo para calentar la solución de limpieza (HX-01 un calentador eléctrico resistente a la corrosión), un filtro (F-01) de 10 micras rígido, de un material que no libere partículas como por ejemplo polipropileno Fig. 2, un termómetro (TI) para asegurarnos que la temperatura no exceda el máximo recomendado para las membranas de OI ó cualquier otro componente del sistema, manómetros (PI) para mantener la presión por debajo de las 60 Lb/pulg2 a la entrada de los elementos de la OI, esto minimiza la penetración de los químicos en las membranas, un interruptor por bajo nivel
(LLS) para proteger la bomba y el calentador, mangueras resistentes a los químicos, una válvula de muestreo (SV-01) y tubería resistente a la corrosión usualmente PVC.
La limpieza de un sistema de OI frecuente no es necesaria cuando el equipo esta propiamente diseñado y operado. En una situación optima la limpieza es más una cuestión de mantenimiento preventivo que una necesidad. La frecuencia de la limpieza va de semanal a anual. Como una regla de dedo, los sistemas OI con buena calidad de agua y pre-tratamiento adecuado requieren limpieza rutinaria cada 3 meses. Si el equipo requiere limpiezas entre uno y tres meses será necesario realizar una evaluación de la inversión necesaria para mejorar el pre-tratamiento. Si la limpieza se requiere antes de un mes, seguro que es necesario tratamientos adicionales antes de la OI.
Durante la operación normal las membranas ó elementos de OI se pueden ensuciar por sales, óxidos inorgánicos, coloides, y materia orgánica, estos depósitos se pueden acumular hasta que causan una perdida en la productividad, incrementando la presión necesaria para alimentar la OI, perdida de la sal retenida, o los tres anteriores. Debe entenderse que cambios en las características del agua alimentada (p. ej. temperatura o sólidos disueltos) ocurren en las diferentes estaciones del año, y amenos de que se tengan los datos "normalizados", se pudiera pensar que el sistema de OI está sucio. Como una regla de dedo, si el permeado "normalizado" disminuye un 10%, si el contenido de sal en el permeado aumenta de un 10 a 15%, o si la presión normalizada aumenta de un 10 a 15% con respecto a las condiciones de referencia, entonces es necesaria una limpieza.
El tipo de químicos que se requieren para la limpieza dependen de la naturaleza de las impurezas. Típicamente los químicos requeridos se determinan por 1) Una evaluación del análisis de agua de alimentación y los datos de operación, 2) pruebas en sitio usando químicos recomendados por el proveedor del equipo o en la lista de químicos recomendados por el fabricante de los elementos de OI; 3) realizando un análisis químico de las impurezas y, 4)removiendo uno o más elementos sucios (usando los procedimientos adecuados) y enviándolos con el fabricante del equipo para una prueba no destructiva. La tabla 1 muestra una lista de químicos típicos para ciertas impurezas.
Durante la limpieza recircularemos los químicos enviando el flujo del concentrado y el permeado al tanque (TQ-01). La concentración, el tiempo, la turbulencia y la temperatura durante la limpieza pueden variar en cierto grado teniendo en cuenta que: a mayor concentración la limpieza ocurre más rápido, pero una mayor concentración de químicos requerirá un mayor tiempo para remover los residuos. En el caso de que empleemos ácidos o bases, habrá que tener cuidado de no exceder los límites recomendados por el fabricante de las membranas. En casos extremos se puede exceder los límites de pH, o temperatura de las membranas pero esto incrementa el riesgo de daño. Ciertos detergentes crean espuma por lo que un incremento en el detergente puede dar lugar a una cantidad de espuma tal que no permita la operación de la bomba.
Un tiempo mayor mejora la limpieza, pero una vez que hemos removido todas las impurezas o agotado el químico un incremento en el tiempo de limpieza no mejorara los resultados, es por eso que es importante controlar nuestra limpieza midiendo alguna propiedad de la solución de limpieza como conductividad, o concentración de un químico.
Una mayor turbulencia o flujo a través de las membranas removerá mas impurezas, desafortunadamente un mayor flujo requiere también una mayor presión de alimentación que empuja químicos e impurezas a través de las membranas por lo que una recomendación es no exceder la presión a la entrada de las membranas a más de 60 psi. Es de gran ayuda invertir el sentido de flujo en los elementos a limpiar algunas veces durante el ciclo de limpieza. Otra manera de aumentar la turbulencia en la osmosis inversa es inyectando aire limpio, CO2 o drenando los elementos para posteriormente inyectar líquido nuevamente.
Finalmente a excepción del peróxido de hidrógeno y el ácido peracético, los químicos funcionan mejor en caliente, por lo que es recomendable realizar la limpieza a una temperatura cercana a la máxima tolerable por las membranas.
Tabla 1. Químicos empleados para limpieza de membranas de OI. | ||||||||
Impureza | Membranas compuestas con poliamida | Membranas de acetato de celulosa | ||||||
Sales inorgánicas como carbonatos ó sulfatos | Soluciones ácidas como: 0.5% de ácido clorhídrico ó 0.5% de ácido fosfórico ó 2% acido cítrico Máximo a 40°C Mezcla de 1.5% fosfato trisódico 0.5% fosfato disódico 0.5% EDTA tetra-sódico. 0.05% Tween 80 Máximo a 40°C y pH 12 Mezcla de 600 ppm EDTA tetra sódico, 300 ppm percarbonato de calcio, 100 ppm tetraacetilen diamina | Soluciones ácidas como: ácido clorhídrico a pH 3 ó ácido fosfórico a pH 3 Máximo a 30°C 0.5% hidrosulfito de sodio máximo a 30°C y pH 8 600 ppm EDTA tetra sódico, 300 ppm percarbonato de calcio, 100 ppm tetraacetilen diamina a un pH máximo de 8 y 30°C | ||||||
Óxidos | 0.5% ácido fosfórico ó Mezcla 2 % ácido cítrico, 0.5% ácido ascórbico y 0.5% de EDTA tetra-sódico. 0.05% Tween 80 Máximo a 40°C | Soluciones ácidas como: ácido fosfórico a pH 3 ó mezcla 2 % ácido cítrico, 0.5% ácido ascórbico y 0.5% de EDTA tetra-sódico. 0.05% Tween 80 Máximo a 30°C ó 0.5% hidrosulfito de sodio | ||||||
Tabla 1. Químicos empleados para limpieza de membranas de OI. | ||||||||
Impureza | Membranas compuestas con poliamida | Membranas de acetato de celulosa | ||||||
Coloides inorgánicos | Mezcla de 0.5% hidróxido de sodio 0.5% dodecil sulfato de sodio a pH no mayor a 13 y 30°C | Detergentes aniónicos comerciales como 0.25% Tergezyme | ||||||
Sílice | Mezcla de 2.4% ácido cítrico, 2.4% bifloruro de amonio pH no menor de 1.5 y 30°C | Mezcla de 2% ácido cítrico, 0.5% de de EDTA tetra-sódico 0.05% Tween 80 2.4% bifloruro de amonio pH no menor de 3 y 30°C | ||||||
Biológica | Mezcla de 0.5% de hidroxido de sodio 0.5% de EDTA tetra-sódico a pH 13 y 30°C ó 0.2% de peróxido de hidrógeno tan frio como sea posible ó Una solución de ácido per acético equivalente a 0.2% de peróxido de hidrogeno. | 10 ppm de hipoclorito de sodio tan frio como sea posible ó 1% de bisulfito de sodio | ||||||
Notas
(1) Con el fin de evitar que los productos de limpieza sean una fuente adicional de contaminación, estos se deberán de emplear tan puros como sea posible, por ejemplo fosfatos grado alimenticio, bifloruro de amonio grado electrónico, sosa grado rayón etc.
(2) Es preferible utilizar agua desmineralizada para la limpieza
(3) Generalmente una limpieza incluye varias etapas, una secuencia típica incluye: Un enjuague, limpieza alcalina, enjuague, limpieza ácida, enjuague, sanitización y enjuague final hasta que desaparezcan las trazas de químicos.
(4) Es posible emplear la conductividad para medir restos de químicos, cuando la conductividad del enjuague sea +/- 0.5 &µS/cm con respecto a la conductividad del agua empleada para la limpieza. También existen tiras de papel indicador que miden residuos de peróxido (mincare). El pH es una variable menos sensible, pero puede ser utilizada como un último recurso.
(5) Para membranas que están severamente incrustadas, el peso puede ser un indicador de la eficiencia de la limpieza.
Autor:
Mauricio Gonzalez