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Filtrazione a membrane
Il processo di filtrazione a membrana o filtrazione tangenziale a membrana consiste nel separare due flussi, acqua permeata e concentrato (che contiene particelle in sospensione o sali concentrati).
Gli impianti che utilizzano il principio della filtrazione con membrana sono di varie tipologie a seconda del grado di filtrazione: microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione ed osmosi inversa. La scelta di installare una o più tipologie di membrana dipende dalla qualità del fluido da filtrare, dalla composizione chimica del fluido in ingresso e dalla qualità che si vuole ottenere.
Le membrane vengono installate all’interno di un contenitore (vessel) che prevede un ingresso del flusso da filtrare, un’uscita per l’acqua filtrata ed uno per il concentrato. L’alimentazione ai moduli di filtrazione a membrana avviene mediante una pompa centrifuga che deve fornire una pressione sufficiente per superare le perdite di carico dei moduli di filtrazione o la pressione osmotica.
Per i moduli di microfiltrazione ed ultrafiltrazione la pressione di processo è generalmente compresa tra 1,5 e 3 bar, per la nanofiltrazione da 3 a 10 bar mentre invece per l’osmosi inversa da 10 fino a 60 bar nei casi più estremi.
Gli impianti di ultrafiltrazione utilizzano membrane di tipo ceramico per la filtrazione ed il riciclo di soluzioni di processo quali: decapaggi chimici, sgrassature, emulsioni o soluzioni di lavaggio ad ultrasuoni rimuovendo inquinanti quali: olii, solidi sospesi, paste di pulitura, colloidi, pigmenti, ecc. Le membrane ceramiche (allumina o carburo di silicio si prestano a tali applicazioni potendo lavorare con un range di pH molto ampio da 0-14 e temperature molto alte. I moduli di ultra-filtrazione capillari vengono invece applicati per la filtrazione di acqua di pozzo per la rimozione di solidi in sospensione, colloidi, virus e batteri. Entrambe le tipologie di membrane di ultrafiltrazione possono essere lavate con prodotti chimici per ripristinarne la capacità produttiva.
L’osmosi inversa consente di separare sali e molecole organiche solubili dall’acqua. Il processo di dissalazione ad osmosi inversa utilizza il principio della inversione di flusso dell’acqua da una soluzione più concentrata a quella meno concentrata tramite l’applicazione di una pressione alla soluzione concentrata. Gli impianti si compongono di: pre-filtrazione, dosaggio di un prodotto anti-incrostante, filtrazione con moduli ad osmosi ad uno o due stadi ed un gruppo di lavaggio chimico delle membrane. Gli impianti ad osmosi inversa vengono solitamente utilizzati: per la produzione di acqua demineralizzata, per la desalinizzazione di acque salmastre e per il trattamento di acque reflue al fine di riciclare le acque depurate in un circuito a scarico zero.
Le membrane di nanofiltrazione consentono la rimozione di molecole organiche e di ioni polivalenti. Gli impianti di nanofiltrazione vengono utilizzati per la stabilizzazione di acque di pozzo o di acquedotto rimuovendo molecole organiche, durezza e sostanze solide disciolte. Altre applicazioni sono a valle di acque reflue pre-trattate con impianti chimico-fisico o evaporatori. Le membrane di nanofiltrazione possono anche essere utilizzate per la filtrazione di soluzioni acquose con la finalità di recuperare fluidi di processo separando le sostanze di scarto.
La micro-filtrazione viene applicata per la rimozione di particelle solide in sospensione presenti in acque di pozzo o in acque reflue pre-trattate (ad es. in impianti di tipo chimico-fisico). Il maggiore utilizzo avviene come pre-filtrazione di moduli ad osmosi inversa o per la filtrazione di bagni di processo. Come moduli di filtrazione possono essere utilizzate: cartucce a filo-avvolto, cartucce melt-blown, membrane ceramiche o membrane capillari.