Tecnologia de la membrana

La tecnologia de la membrana cobreix totes les mesures en el procés d'engineria per al transport de substàncies entre dues fraccions amb l'ajuda membranes semipermeables.

Aplicacions

ultrafiltració en una piscina

Esquema venoso-arterial ECMO

L'avantatge del procés de filtrar mitjançant membranes és que s'opera sense escalfar i amb ús de menys energia que en els processos convencionals com la destil·lació sublimació o cristal·lització. Per això aquests processos, purament físics, amb membranes s'han establert particularment en tecnologia dels aliments, biotecologia i indústria faramcèutica. A més es poden fer alguns processos amb membranes que no són possibles amb els altres mètodes de separació. Per exemple, la purificació domèstica de l'aigua per l'osmosi inversa abasta a tot el món amb uns 7 milions de metres cúbics cada any i amb l'ajuda de la ultrafiltració i microfiltració és possible treure partícules, col·loides i macromolècules i es poden desinfectar així les aigües residuals.

Aproximadament la meitat de les aplicacions comercials es fan en la medicina, com en el ronyó artificial en l'hemodiàlisi i en el pulmó artificial. també es fan servir les membranes per la protecció del medi ambient i en les piles de combustible o les instal·lacions d'energia per osmosi.

Transferència de massa

Per la transferència de massa a la membrana, hi ha dos models bàsics: el model de difusió-solució (transport només per difusió) i el model hidrodinàmic (transport per convecció). En les membranes reals els dos models ocorren un al costat de l'altre, especialment durant la ultrafiltració.

Operacions per membrana

Segons la força conductora de l'operació es pot distingir:

• Operacions conduïdes per la pressió
  • microfiltració
  • ultrafiltració
  • nanofiltració
  • osmosi inversa
  • separació de gas
  • pervaporació

• Operacions conduïdes per concentració
  • diàlisi
  • osmosi
  • osmosi directa

• operacions amb gradient potencial elèctric
  • electrodiàlisi
  • electròlisi de membrana
  • electroforesi

• operacions amb gradient de temperatura
  • destillació de membrana

Referències

• Osada, Y., Nakagawa, T., Membrane Science and Technology, New York: Marcel Dekker, Inc,1992.
• Zeman, Leos J., Zydney, Andrew L., Microfiltration and Ultrafitration, Principles and Applications., New York: Marcel Dekker, Inc,1996.
• Mulder M., Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 1996.
• Jornitz, Maik W., Sterile Filtration, Springer, Germany, 2006
• Van Reis R., Zydney A. Bioprocess membrane technology. J Mem Sci. 297(2007): 16-50.
• Templin T., Johnston D., Singh V., Tumbleson M.E., Belyea R.L. Rausch K.D. Membrane separation of solids from corn processing streams. Biores Tech. 97(2006): 1536-1545.
• Ripperger S., Schulz G. Microporous membranes in biotechnical applications. Bioprocess Eng. 1(1986): 43-49.
• Thomas Melin, Robert Rautenbach, Membranverfahren, Springer, Germany, 2007, ISBN 3-540-00071-2.
• Munir Cheryan, Handbuch Ultrafiltration, Behr, 1990, ISBN 3-925673-87-3.
• Eberhard Staude, Membranen und Membranprozesse, VCH, 1992, ISBN 3-527-28041-3.