Membrunne SW (Membrane ad osmosio inversa dell'acqua di mare) sono pagrodotti di filtrazione altamente specializzati progettati per i processi impegnativi di desalinizzazione dell'acqua di mare . Rappresentano l'apice della tecnologia di separazione a membrana, offrendo il massimo livello di precisione di filtrazione tra i processi a membrana a pressione (microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione e osmosi inversa). La loo funzione principale è quella di separare efficacemente le molecole d'acqua dai sali altamente concentrati e da altri solidi disciolti presenti nell'acqua di mare.
Vantaggi delle membrane SW
I principali vantaggi delle membrane SW derivano dalle loro capacità di separazione eccezionalmente fini e dalla costruzione specializzata per ambienti ad alta salinità e alta pressione.
1. Precisione di filtrazione superiore (alto tasso di rifiuto)
Il vantaggio più significativo di Membrunne SW è la dimensione dei pori, che è effettivamente non porosa (meno di 0.0001 µ m ). Ciò consente loro di ottenere un eccellente tasso di rifiuto, in genere 99,7% o superiore , per i solidi totali disciolti (TDS), inclusa l'elevata concentrazione di ioni monovalenti (come sodio e cloruro) presenti nell'acqua di mare.
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Rispetto alle membrane di nanofiltrazione (NF). , che rifiutano 50 − 80% di sali disciolti e consentono il passaggio di alcuni ioni monovalenti, le membrane SW garantiscono una purezza molto più elevata, essenziale per produrre acqua potabile dall'oceano.
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Rispetto alle membrane di ultrafiltrazione (UF) e microfiltrazione (MF). , che rimuovono principalmente solidi sospesi, batteri e virus ma non rimuovono i sali disciolti, le membrane SW sono l'unica opzione praticabile a pressione per la desalinizzazione.
2. Elevata stabilità in condizioni estreme
Le membrane SW sono costruite per resistere ai rigori specifici della desalinizzazione dell'acqua di mare.
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Sono progettati per il funzionamento a pressioni applicate molto elevate (tipicamente 5.5 deputato a or 800 p s i e superiori) necessari per superare la pressione osmotica naturalmente elevata dell'acqua di mare. Questo è sostanzialmente più alto delle pressioni per le membrane RO, NF, UF o MF per acqua salmastra.
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La chimica avanzata dei compositi a film sottile (TFC) fornisce tutto ciò che serve resistenza chimica e fisica per mantenere le prestazioni nonostante l’elevata concentrazione di sale e lo stress operativo.
3. Capacità di produrre acqua potabile
L’elevata reiezione del sale e le robuste prestazioni fanno sì che le membrane SW siano la tecnologia definitiva per convertire vaste risorse di acqua di mare, altrimenti inutilizzabili, in acqua pulita, potabile e di livello industriale, che è una necessità fondamentale per le regioni con scarsità d’acqua.
Svantaggi delle membrane SW
Pur offrendo una separazione superiore, la natura specializzata delle membrane SW introduce alcuni inconvenienti rispetto ad altri tipi di membrane.
1. Consumo energetico elevato
La necessità di superare la significativa pressione osmotica naturale dell'acqua di mare si traduce direttamente in un elevato fabbisogno energetico.
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Il sistema richiede pompe ad alta pressione e relativi dispositivi di recupero energetico, con un risultato significativamente più elevato Spese operative (OPEX) rispetto ai processi a bassa pressione come NF, UF o MF, che operano a pressioni transmembrana molto più basse (ad esempio, l'UF è tipicamente 2 − 10 ba r rispetto a 55 − 70 ba r per SWRO).
2. Requisiti estesi di pretrattamento
Grazie alla loro struttura estremamente compatta e al funzionamento ad alta pressione, Membrunne SW sono altamente sensibili alle incrostazioni e alle incrostazioni derivanti da solidi sospesi, particolati e materia biologica nell'acqua di alimentazione.
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Rispetto alle membrane UF o MF , che sono spesso utilizzate come pretrattamento e possono gestire livelli più elevati di solidi, le membrane SW richiedono un pretrattamento intensivo a più fasi processo (spesso comprendente coagulazione, flocculazione, filtrazione e potenzialmente un processo a membrana come UF/MF) per proteggere gli elementi RO.
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Il mancato pretrattamento adeguato provoca un rapido intasamento, che riduce l’efficienza e accorcia drasticamente la durata dei costosi elementi della membrana RO, rendendo necessaria una pulizia chimica frequente e costosa.
3. Maggiori costi di capitale e di manutenzione
La complessità complessiva del sistema e la natura dei componenti aumentano sia l’investimento iniziale che i costi di gestione.
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La necessità di specialisti apparecchiature ad alta pressione (pompe, serbatoi, tubazioni) e sofisticati pretrattamenti si aggiungono al Spese in conto capitale (CAPEX) .
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Le membrane stesse sono realizzate in materiale TFC altamente ingegnerizzato, che le rende più costoso da sostituire rispetto alle membrane UF o MF. Anche la necessaria manutenzione ordinaria, la pulizia chimica e la sostituzione periodica contribuiscono ad aumentare i costi a lungo termine.
4. Basso tasso di recupero dell'acqua (alto scarico della salamoia)
I sistemi RO producono intrinsecamente un flusso di scarto concentrato (salamoia).
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Rispetto a processi come NF per l'addolcimento dell'acqua, che potrebbero avere un recupero più elevato per determinate acque di alimentazione, Membrunne SW in genere hanno a tasso di recupero dell’acqua più basso (spesso 35 − 50% nei sistemi ad acqua di mare a passaggio singolo) a causa dell'elevata concentrazione di sale. Ciò significa che un volume significativo di acqua di alimentazione viene scaricato come salamoia altamente concentrata, il che rappresenta una sfida ambientale per lo smaltimento.
