O que é uma membrana RO de pressão ultrabaixa e como ela funciona?

Um Membrana RO de pressão ultrabaixa é um elemento de osmose reversa projetado para atingir a rejeição padrão de sal a aproximadamente dois terços da pressão operacional de uma membrana convencional de baixa pressão. Operando a cerca de 150 psi (1,03 MPa) em vez de 225 psi (1,55 MPa), ele ainda oferece uma taxa de rejeição de sal estabilizada de até 99,5 por cento, o que significa menor energia da bomba, vasos menores e custo operacional reduzido a longo prazo para qualquer sistema que trata fontes de água abaixo de aproximadamente 2.000 ppm TDS.

Como exige menos pressão para empurrar a água através da membrana, esta linha de produtos costuma ser a escolha padrão sempre que águas superficiais, subterrâneas, de torneira ou municipais precisam de dessalinização profunda sem o custo de capital de uma estação de bombeamento de alta pressão. Ele é construído a partir de material composto de filme fino de poliamida aromática, a mesma família química usada na maioria dos elementos de membrana RO industriais modernos, e é fabricado para serviço industrial contínuo, em vez de filtração de ciclo curto no ponto de uso.

Desempenho central e parâmetros operacionais

A vantagem definidora de um elemento de membrana RO de pressão ultrabaixa é que ele atinge uma rejeição de sal comparável ou melhor do que uma membrana padrão de baixa pressão, consumindo visivelmente menos energia. Sob condições de teste padrão (solução de NaCl de 1.500 mg/L, 25 graus Celsius, pH 7,5 a 8,0, recuperação de 15 por cento), um elemento típico de tamanho 8040 atinge uma rejeição de sal estabilizada de 99,5 por cento, uma rejeição mínima não inferior a 99,3 por cento e um fluxo de permeado próximo a 2.200 GPD, dependendo do tamanho exato do modelo.

A lacuna entre as duas famílias de membranas fica clara quando as pressões de teste são comparadas lado a lado. Uma membrana convencional de baixa pressão é avaliada em 225 psi, enquanto a versão de pressão ultrabaixa atinge a mesma meta de qualidade da água com apenas 150 psi, uma redução de aproximadamente um terço. Essa diferença reduz diretamente a potência necessária para bombas de alimentação e reduz a espessura da parede e, portanto, o custo de tubulações e vasos de pressão.

Especificações típicas de modelo para uso industrial

Os elementos de nível industrial são normalmente vendidos em dois tamanhos de caixa, 4040 e 8040, correspondentes a sistemas de pequena, média e grande escala, respectivamente. Um elemento 4040 mede 4 polegadas de diâmetro e 40 polegadas de comprimento, enquanto um elemento 8040 tem 8 polegadas de diâmetro e o mesmo comprimento de 40 polegadas. Ambos se adaptam a vasos de pressão padrão, portanto, atualizar um skid existente de elementos convencionais de baixa pressão para elementos de pressão ultrabaixa geralmente não requer um novo projeto de alojamento.

Os valores do fluxo de permeado são valores médios sob condições de teste de temperatura de alimentação de 25 graus Celsius, pressão de teste de 150 psi, concentração de NaCl de 500 a 2.000 ppm e pH 7,5. Elementos individuais podem desviar-se da média listada em até 15%, o que é normal e levado em consideração no projeto do sistema.

Membrana RO de pressão ultrabaixa Element Series

Cada elemento da série é ajustado para um equilíbrio diferente de rejeição, vazão e tolerância à água de alimentação, para que os projetistas do sistema possam combinar o modelo exato com seu perfil de água bruta e meta de produção diária.

ULP-4040HR

Alta rejeição

ULP-4040

Dever Padrão

ULP-4040HF

Alto Fluxo

ULP-8040-400HR

Sistema Grande

ULP-8040-400

Alta Produção

Onde as membranas RO de pressão ultrabaixa são usadas

A combinação de baixo consumo de energia e rejeição confiável torna esta família de membranas uma solução comum em uma ampla variedade de linhas de água industriais e municipais. A tabela abaixo lista os setores que o utilizam com mais frequência, juntamente com a meta de qualidade da água que cada aplicação normalmente exige.

Em setores como energia fotovoltaica, baterias de lítio, aço, geração de energia, produtos químicos, impressão e tingimento e processamento químico de carvão, esse tipo de membrana normalmente remove 95 a 99 por cento dos sais dissolvidos, coloides, produtos orgânicos, bactérias e pirogênios do fluxo de alimentação, servindo como o principal estágio de barreira de todo o trem de tratamento de água.

Requisitos de pré-tratamento e manutenção do sistema

O desempenho estável e de longo prazo depende muito do que acontece antes que a água chegue à membrana. A água de alimentação deve atender a um Índice de Densidade de Silte de 5,0 ou inferior, turbidez inferior a 1 NTU e nível de cloro livre inferior a 0,1 mg/L. As membranas compostas de película fina são sensíveis a oxidantes, portanto, qualquer cloro residual ou oxidante forte deixado na corrente de alimentação danificará a estrutura dos poros da membrana ao longo do tempo, aparecendo como um fluxo crescente de permeado emparelhado com uma rejeição decrescente de sal.

Um trem de pré-tratamento padrão geralmente inclui filtração multimídia para remover sólidos suspensos e colóides, adsorção de carvão ativado para remover cloro e produtos orgânicos e filtração de cartucho no nível de 5 mícrons para capturar quaisquer partículas restantes. Fontes com alta dureza precisam de um sistema de dosagem de amaciante ou anti-incrustante para evitar que carbonato de cálcio e incrustações semelhantes se acumulem na superfície da membrana.

Quanta energia você pode realmente economizar

A justificativa econômica para mudar para uma membrana de pressão ultrabaixa depende quase inteiramente da energia da bomba. Tomemos como exemplo uma estação industrial de água pura que trata 1.000 metros cúbicos por dia: reduzir a pressão operacional de 225 psi para 150 psi reduz a demanda de energia da bomba de alta pressão em cerca de 30 a 40 por cento. A uma taxa de eletricidade industrial de 0,8 RMB por kWh e 8.000 horas de operação por ano, isso se traduz em uma economia anual estimada de eletricidade de 150.000 a 250.000 RMB.

A pressão operacional mais baixa também protege o hardware ao redor da membrana. Menos tensão de compactação na folha de membrana retarda a taxa de crescimento da pressão diferencial ao longo do tempo, e uma carga mecânica mais leve nas tubulações e válvulas prolonga sua vida útil. Em operação normal com pré-tratamento adequado, um elemento de membrana RO industrial de pressão ultrabaixa normalmente dura de 3 a 5 anos antes que a substituição seja necessária e, para sistemas municipais em operação contínua, a economia acumulada ao longo dessa janela pode reduzir significativamente o custo total de propriedade.

Perguntas frequentes