Tractament d’aigües salobres mitjançant nanofiltració: efecte de la concentració de la sal dominant en l’eliminació d’ions traça

Abstract

En el present treball final de grau s’estudia l’efecte de la concentració de la sal dominant en el rebuig d’ions traça mitjançant nanofiltració en processos de tractament d’aigües salobres. La gestió de l’aigua i el seu tractament és un dels reptes del segle XXI ja que cada vegada escasseja més. L’ús de membranes és una tecnologia prometedora per tal d’aconseguir aigües d’alta qualitat econòmicament, concretament la nanofiltració és una tecnologia de membranes selectiva al rebuig de diferents espècies iòniques. Es fa un breu repàs de l’estat de l’art en processos de membranes, s’explica la normativa aplicada en la potabilització d’aigües i es comenten algunes aplicacions d’eliminació d’espècies iòniques mitjançant nanofiltració. També s’expliquen breument els diferents mecanismes de transport característics en nanofiltració. La part experimental s’ha realitzat en una planta pilot de nanofiltració basada en un mòdul de membrana plana en configuració de flux transversal i amb recirculació del permeat i el concentrat al tanc d’alimentació. La membrana utilitzada ha estat la NF-270 comercialitzada per Dow Chemical. A la planta s’ha treballat amb dissolucions sintètiques formades per una sal dominant, clorur de sodi, i una sal traça, nitrat d’amoni; ambdues característiques d’una aigua salobre. S’han dissenyat quatre experiments amb concentració de sal dominant entre 0,05 M i 0,3 M i dos experiments amb concentracions d’ions traça diferent. Les condicions d’operació han estat: temperatura de 25 ± 3ºC, variació de la pressió trans-membrana des de 1 fins a 20 bars i pH de l’aigua desionitzada. Les mostres d’aigua d’alimentació i permeat que es recullen durant els experiments s’han analitzat mitjançant cromatografia iònica i puntualment per espectrofotometria. Posteriorment, els resultats obtinguts s’han modelitzat mitjançant el Solution-Difusion-Film- Model per tal d’ajustar les dades experimentals a les corbes de rebuig en funció del flux trans-membrana de cada una de les espècies iòniques. S’ha observat que a mesura que la concentració de sal dominant augmenta, el rebuig tant de la sal com dels ions traça disminueix. Aquest fet ha corroborat que el rebuig d’espècies iòniques es veu altament influenciat per l’efecte de camps elèctrics creats espontàniament, tal i com ja s’havia vist en anteriors projectes finals de carrera. Per altra banda, no s’han observat diferències significatives en el rebuig dels dos experiments amb concentracions diferents d’ions traça. També es mostra el cronograma del projecte i l’avaluació econòmica. Per tal de realitzar el cost del projecte s’han desglossat els costos en diferents grups. Finalment, s’ha fet un estudi d’impacte ambiental a escala de laboratori i industrial, arribant a la conclusió que és mínim en ambdós casos.