Anatomía de una membrana de RO: capas, materiales y cómo funciona cada una

Las membranas de ósmosis inversa son uno de los componentes principales de un sistema de tratamiento de agua. Aunque desde el exterior parecen simples elementos cilíndricos, en su interior cuentan con diferentes capas diseñadas para trabajar juntas y separar sales, minerales y otros compuestos disueltos.

Conocer su estructura ayuda a entender por qué una membrana puede ofrecer determinado nivel de rechazo y qué factores pueden afectar su desempeño.

¿De qué está hecha una membrana de ósmosis inversa?

La mayoría de las membranas comerciales de RO utilizan una estructura conocida como membrana compuesta de película delgada.

Esta estructura está formada principalmente por tres capas:

1. Capa activa o de separación.

2. Capa de soporte microporosa.

3. Capa de soporte mecánico.

Estas capas se fabrican con materiales y características diferentes, pero trabajan como una sola unidad.

1. Capa activa: la encargada de separar

La capa activa es la parte que está directamente involucrada en la separación de los componentes del agua.

En muchas membranas de RO modernas está fabricada a partir de poliamida aromática y tiene un espesor extremadamente pequeño.

Su función principal es permitir el paso preferencial de las moléculas de agua mientras dificulta el paso de sales y otros solutos

Aquí ocurre gran parte del proceso de separación que caracteriza a la ósmosis inversa.

¿Por qué es tan importante?

Pequeñas variaciones en las características de esta capa pueden influir en parámetros como:

• Rechazo de sales.

• Flujo de permeado.

• Sensibilidad a ciertos contaminantes.

• Presión de operación.

Por esta razón, la selección de la membrana debe realizarse de acuerdo con las características del agua y las condiciones del sistema.

2. Capa de soporte microporosa

Debajo de la capa activa se encuentra una capa de soporte porosa, comúnmente fabricada con polisulfona.

Esta capa no realiza la separación principal de sales. Su función es proporcionar soporte a la película activa y permitir que el agua que atraviesa la capa de separación pueda desplazarse hacia el colector de permeado.

En otras palabras, ayuda a mantener la estructura de la membrana sin impedir el flujo de agua.

3. Soporte mecánico

La tercera parte proporciona resistencia y estabilidad al conjunto.

En una membrana espiral, las diferentes hojas de membrana se enrollan junto con espaciadores y otros componentes para formar el elemento que posteriormente se instala dentro de un recipiente de presión.

Esta estructura permite que el agua de alimentación circule sobre la superficie de las membranas mientras el agua que atraviesa las capas se dirige hacia el tubo central de permeado.

¿Cómo se convierte todo esto en una membrana espiral?

Las capas por sí solas no forman el elemento que normalmente vemos en una planta de RO.

Las hojas de membrana se ensamblan con materiales separadores y se enrollan alrededor de un tubo colector de permeado.

El resultado es un elemento cilíndrico compacto, conocido como membrana de elementos enrollados en espiral.

Esta configuración permite obtener una gran superficie de membrana dentro de un volumen relativamente pequeño.

¿Cómo funciona dentro de un sistema RO?

El proceso puede simplificarse en cuatro pasos:

1. Alimentación

El agua entra al recipiente de presión y circula sobre las hojas de membrana.

2. Aplicación de presión

Se aplica una presión superior a la presión osmótica para impulsar el agua a través de la membrana.

3. Separación

La capa activa permite que una parte del agua atraviese la membrana, mientras retiene una gran parte de las sales y otros solutos.

4. Salida

El agua que atraviesa la membrana se convierte en permeado, mientras que el agua que contiene la mayor concentración de sustancias retenidas continúa como concentrado o rechazo.

¿Por qué el pretratamiento es tan importante?

Aunque la capa activa está diseñada para realizar la separación, también es una de las partes más sensibles de la membrana.

La presencia de sólidos suspendidos, materia orgánica, microorganismos, cloro libre, hierro, manganeso o sustancias con potencial de incrustación, entre otros factores, puede afectar su desempeño.

Por ello, muchos sistemas de RO incorporan etapas de pretratamiento antes de que el agua llegue a las membranas.

El objetivo es reducir la carga de contaminantes que podría provocar ensuciamiento, incrustación o deterioro de la membrana.

¿Qué pasa cuando una membrana se ensucia?

El ensuciamiento puede provocar una reducción del flujo de permeado y afectar el rendimiento general del sistema.

Dependiendo de la causa, pueden presentarse problemas como:

• Acumulación de sólidos.

• Incrustaciones minerales.

• Crecimiento microbiológico.

• Depósitos de materia orgánica.

• Daño químico de la capa activa.

Por eso, además de elegir correctamente la membrana, es importante controlar las condiciones de operación y realizar el mantenimiento correspondiente.

Conclusión

Una membrana de ósmosis inversa es mucho más que un simple filtro. Su funcionamiento depende de la combinación de una capa activa de separación, una capa de soporte microporosa y una estructura que proporciona estabilidad mecánica, integradas en un elemento de configuración espiral.

Cada componente cumple una función específica para permitir que el agua atraviese la membrana mientras se retiene una gran parte de las sales y otros solutos.