Tesis doctoral de Pedro García Algado
En los procesos de separación mediante membranas, el soluto que se pretende separar se acumula en la superficie de la membrana debido a la polarización por concentración (el soluto retenido en la membrana) o a un fenómeno de ensuciamiento (como la obstrucción de poros, adsorción, etc.). Sea como sea, ambos mecanismos pueden provocar un deterioro de la membrana y una reducción en el caudal de permeado, es decir, dan lugar a una reducción en el rendimiento del proceso. Por tanto, el conocimiento de los mecanismos que afectan a esta acumulación resulta de gran importancia para el diseño de membranas y de los equipos de filtración. el presente trabajo pretende profundizar en el conocimiento de los mecanismos de acumulación antes mencionados, continuando una serie de estudios realizados anteriormente. Así, se han realizado estudios sobre la capa de polarización en procesos de ultrafiltración por cargas, utilizando una combinación membrana-soluto que favoreciera la aparición de fenómenos de adsorción en la membrana. Los experimentos se han llevado a cabo con peg-10000 a diferentes concentraciones, aplicando una presión constante y utilizando una membrana de acetato de celulosa. En todos ellos se ha obtenido la evolución con el tiempo del perfil de concentración y del caudal de permeado, estudiando la influencia de la concentración de soluto en estas variables. por otro lado, se ha procedido a comenzar el estudio del proceso de ósmosis inversa trabajando en flujo cruzado, ampliando la información de que se disponía acerca del proceso trabajando por cargas. Esta extensión al proceso en continuo permite un mayor conocimiento del proceso, trabajando en unas condiciones más parecidas a las que se utilizan en la práctica industrial. Para ello se han utilizado dos solutos (na2so4 y nacl) a diferentes concentraciones, aplicando una presión constante y con una velocidad de flujo cruzado variable a lo largo del experimento. También se ha obtenido la evolución con el tiempo del perfil de concentración y del caudal de permeado, estudiando la influencia sobre estas variables del tipo de soluto, su concentración y la velocidad de flujo cruzado. la técnica empleada para estudiar los mecanismos de acumulación de soluto en la membrana ha sido la interferometría holográfica. Se trata de una técnica óptica que permite observar, como franjas de interferencia, los cambios de concentración que se producen en la zona de disolución más próxima a la superficie de la membrana. la mitad de los experimentos (ultrafiltración por cargas) se han desarrollado utilizando la interferometría holográfica clásica, que emplea métodos ópticos convencionales (placas holográficas, líquidos de revelado, etc.) Para la obtención de los hologramas. Sin embargo, para aportar algunas mejoras a la técnica, el resto de experimentos (ósmosis en flujo cruzado) se han realizado empleando la interferometría holográfica digital. Para ello, se han llevado a cabo importantes cambios en el sistema óptico que han permitido obtener resultados totalmente válidos. finalmente, se han aplicado modelos de simulación a todos los resultados experimentales, tanto los de ultrafiltración por cargas como los de ósmosis inversa en flujo cruzado. Para simular el proceso de ultrafiltración se ha combinado la ecuación de continuidad para un proceso por cargas y sin agitación con el modelo de resistencias, añadiendo un término debido a la adsorción de soluto en la membrana. Para el caso de la ósmosis inversa se han aplicado dos cálculos diferentes. Primero se ha utilizado el modelo de transferencia de materia para comprobar la relación entre el caudal permeado y la polarización por concentración; a continuación, se ha utilizado un programa de simulación hidrodinámica que tiene en cuenta la geometría del módulo empleado, para poder obtener los perfiles de concentración. en todos los casos los resultados teóricos han mostrado una buena concordancia con los resultados experimentales, indicando que los modelos de simulación aplicados son adecuados para explicar este tipo de procesos.
Datos académicos de la tesis doctoral «Estudio de la capa de polarización formada en diferentes procesos: ósmosis inversa en flujo cruzado y ultrafiltración por cargas. aplicación de la interferometría holográfica clásica y digital.«
- Título de la tesis: Estudio de la capa de polarización formada en diferentes procesos: ósmosis inversa en flujo cruzado y ultrafiltración por cargas. aplicación de la interferometría holográfica clásica y digital.
- Autor: Pedro García Algado
- Universidad: Alicante
- Fecha de lectura de la tesis: 22/10/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Francisco Ruiz Beviá
- Tribunal
- Presidente del tribunal: vicente Gomis yagí¼es
- Antonio Bodalo santoyo (vocal)
- Jaime Lora García (vocal)
- Antonio Martínez andreu (vocal)