ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

OPERACIONES UNITARIAS

 ULTRA/NANOFILTRACIÓN

    DIAFILTRACIÓN

Realizado por: Laura Abadiano

ULTRAFILTRACIÓN

Definición

Tipo de Filtración que utiliza membranas para separar diferentes tipos de sólidos y líquidos mediante la aplicación de una fuerza impulsora.Presiónconcentración potencial eléctrico

Principio de la ultrafiltración es la separación física.Se puede remover partículas entre 0,01 a 0,10 um de espesor.o Sólidos suspendidoso Bacteriaso Algunas proteínaso Algunos colorantes y compuestos con un peso molecular mayor

a 150,000 Daltons.Las membranas están dispuestas en forma de capilares y están construidas con materiales poliméricos y naturalmente hidrófobos que son porosos semipermeables.

Figura: Rango de Separación de las Membranas

MODELO MATEMÁTICO

El flujo a través de una membrana UF puede modelarse mediante la ley deHagen-Poiseuille modificada, para el flujo de permeado, JP :

Donde:

APLICACIONES

Industria alimentaria; la clarificación de jugos y vinos

Industria de láctea; se utiliza para aumentar el porcentaje de proteínas , este proceso permite mejorar su sabor y textura.

Industria del helado, la ultrafiltración de la leche antes de la mezcla se usa para alterar el contenido de lactosa, aumentando el nivel de proteína del helado.

Industria química y nuclear; en el tratamiento de aguas residuales y efluentes.

Industria bilógica y farmacéutica; fabricación de antibióticos, tratamientos de la sangre., etc.

APLICACIONES

DIAFILTRACIÓN

DefiniciónEs una modificación de la Ultrafiltración en la cual se adiciona agua a la alimentación con el fin de facilitar el permeado de algunos componentes a través de la membrana (principalmente lactosa y minerales).

MODELO MATEMÁTICO

La concentración de un soluto en cualquier momento o etapa; proceso definido por:

APLICACIONES

Purificación de xilooligosacáridosIndustria láctea; en combinación con la Ultrafiltración

para la elaboración de productos de leche "sin hidratos de carbono", utilizados en los mercados emergentes de productos de dieta.

NANOFILTRACIÓN

Definición

Es un proceso de filtración por membranas que se da por la aplicación de presión; donde solutos de bajo peso molecular (1000 daltons) son retenidos, mientras que algunas sales pueden pasar, total o parcialmente, a través de la membrana con el filtrado.

El principio de la filtración se basa en la difusión de ciertas soluciones iónicas (como sodio y cloruro),  iones monovalentes, divalentes y multivalentes.

Tabla: Características de utilización de las principales membranas de nanofiltracion

MODELO MATEMÁTICOModelo DSPM (donnan steric partioning pore model)

• Teoría de carga eléctrica

El primer termino se debe al trasporte difusivo, el segundo al transporte eléctrico y el tercero a transporte conectivo

o Ji: flujo molar

o Ci = concentración del componente i en la membrana ͫ

o Jp= flujo volumétrico de permeado

o Ki,d y ki,c factores de retardo para la difusión y la convección

Donde:

Øi= coeficiente de partición de equilibrio

Índice de retención

Reemplazando los términos de concentración de soluto en el permeado (ci,p) y en la membrana (ci,m), el índice de retención obtenido por el modelo queda:

Donde:

ƛi se relaciona con el radio de stokes y el radio de poro de membrana:

El radio de stokes se calcula:

Donde:

K constante de boltzman

Di, � difusividad del soluto i a dilución infinita

Viscosidad dinámica

APLICACIONES

Industria Láctea: Reduce costos de transportación así como de recuperación de lactosa,

eliminación de nitratos y sólidos de proteínas de suero.

Industria de Alimentos y Bebidas: Desalinización de gelatina para mejores propiedades de

batido y para mejorar la claridad de color. Industria Farmacéutica: Incrementa el valor

de los productos farmacéuticos al obtenerlos más

purificados. Industria: Desalinización de tintes para un

producto de valor más alto. Reciclaje de aguas

residuales en lavanderías. Agroindustria: La eliminación de pesticidas

de las aguas subterráneas.

GRACIAS