Valencia, España 10 de marzo 2014

MODIFICACIÓN DE MEMBRANAS DE ULTRAFILTRACIÓN CON TENSOACTIVOS

APLICADAS A LA RETENCIÓN DE ANIONES

Teresa Martínez González, Mario Ávila-Rodríguez, Pilar González-Muñoz

Una dosis de 70-180

mg de óxido

arsenioso (As2O3), ha

sido reportadas como

fatales.

Límite máximo permisible

de 0.025 mg/L establecido

por la Normativa Oficial

Mexicana (NOM-127-

SSAI-2000).

Introducción

Su principal medio de dispersión en el ambiente es en el AGUA.La Organización Mundial de la Salud, OMS, da como límite del contenido de As en agua de consumo 10µg/l.

Introducción

Tensoactivos

Los tensoactivos, son moléculas muy versátiles en la industria

química y doméstica, su adsorción en la interface sólido-líquido es

un importante fenómeno para muchas de sus aplicaciones.

Modificación de membranas

(1) Adhesión

(2) Separación

(3) Repulsión

Modificar superficialmente membranas de Ultrafiltración, utilizando tensoactivos.

Objetivo

Evaluar el desempeño de las membranas modificadas en la retención de As(V).

METODOLOGÍA.

Lavado de la membrana

Evaluación del flujo y

Evaluación de la membrana en la

Retención de As(V)

Modificación con

tensoactivos.

Caracterización angulo de contacto

Evaluación del flujo de agua y

desempeño de la membrana en la

Retención de As(V)

METODOLOGIA

CONTROL

ANALÍTICO

Uv-Vis

Método

colorimétrico

formando un

complejo azul

con molibdato

de amonio.

As(V) Tensoactivos

Método

potenciométrico

con electrodo

iónico selectivo.

Dodecil Sulfato de Sodio SDS. 95% pureza SIGMA-ALDIRCH.

Concentración Micelar Critica = 8.2 mM

Dioctil Sulfosuccinato de Sodio DSS 95 % pureza SIGMA-ALDRICH

Concentración Micelar Crítica = 31.6 mM

Modificación de membranas UF mediante

la adsorción Tensoactivos.

RESULTADOS.

[SDS]/Mm

mSDS/mg de

membrana

Con agitación

mSDS/mg de

membrana

Sin agitación

[DSS]/mM

mDSS/mg de

membrana

Con agitación

mDSS/mg de

membrana

Sin agitación

2.00 10.35 28.45 5.00 9.73 16.24

4.00 16.48 33.63 15.00 63.28 74.83

8.00 48.24 61.84 31.00 121.12 141.51

Masa de tensoactivo adsorbido en la

membrana, sistema de filtración con y sin

agitación. Presión 30 lb/in2

CoVo = CpVpå +CRVR

Tm = CoVo -CRVR - CpVpå

Concentraciónde SDS ensolución dealimentación

mg SDS/gr de

membrana

0.5×10-3 mol/L 5.1

0.8×10-3 mol/L 15.2

Concentración deDSS en soluciónde alimentación

mg DSS/gr de

membrana

2.5×10-3 mol/L 9.7

4.5×10-3 mol/L 14.9

Masa de tensoactivo adsorbido en la

membrana, sistema de filtración sin

agitación. Presión 30 lb/in2.

Co << CMC

Caracterización de las membranasmodificadas y sin modificar.

Membrana

Modificada

FWo FWUFT %FWD

SDS 0.5 mM 35.6 32.3 9.26

SDS 0.8 mM 35.8 32.6 8.93

DSS 2.5 mM 35.5 30.6 13.8

DSS 4.5 mM 35.6 29.8 16.3

%FWD = 1-FWO

FWUFT

æ

èç

ö

ø÷*100

FWO = Flujo de agua membrana sin modificar

FWUFT = Flujo de agua membrana modificada con tensoactivo

Caracterización de membranasmediante ángulo de contacto.

Membrana (º)

Sin modificar 64.5 ± 2.1

Mod SDS 0.5 mM 48.9 ± 1.9

Mod SDS 0.8 mM 49.3 ± 2.0

Mod DSS 2.5 mM 55.5 ± 2.8

Mod DSS 4.5 mM 51.9 ± 2.7

Desempeño de la membrana sin modificar en la retención de As (V) para soluciones de alimentación con diferente pH.

Variación del porcentaje de retención de As(V) en función del volumen permeado para

la membrana sin modificar, [As(V)] = 10 ppm. Presión 30 psi.

Desempeño de la membrana modificada con SDS y DSS, en la retención de As (V)

Variación del porcentaje de retención de As(V) en función del volumen

permeado. Membrana 10 KDa modificada. [As(V)] = 10 ppm, pH 8.

Presión 30 psi.

Influencia del pH en la retención de As(V) por las membranas de UF modificadas con SDS y DSS.

Variación del porcentaje de retención en función del flujo de permeado, para diferentes

valores de pH en la solución de alimentación. [As(V)] = 10 ppm. Presión 30 psi. (A)

Membrana modificada con SDS 0.8 mM y (B) Membrana modificada con DSS 4.5 mM

Diagrama de distribución de especies de

As (V) en función del pH.

As (V)

Influencia de la concentración de As(V) en la solución de alimentación en el desempeño de las membranas modificadas.

Solución de

alimentación.

As(V) mg /L

% R As(V)

sin Modificar modificada SDS

0.8 mM

modificada DSS

4.5 mM

20 16 95 89

30 14 90 81

50 17 84 75

70 13 78 70

90 13 73 64

Variación del porcentaje de retención de As(V),

para soluciones de alimentación con diferentes

concentraciones de arsénico, pH 8. Presión 30 psi.

CONCLUSIONES GENERALES.

Se desarrollo una metodología para la modificación de membranas

utilizando surfactantes como agente modificador.

La cantidad de surfactante adsorbido sobre la superficie de la

membrana es afectada por 2 factores:

1)Concentración de surfactante en la solución de alimentación y,

2) Agitación del sistema.

La superficie de las membranas su hirofilicidad se incrementa con la

modificación mediante adsorción de surfactantes.

El flujo de agua disminuye cuando las membranas se han modificado,

teniendo la mayor disminución cuando utilizamos DSS como agente

modificador (16%)

El desempeño de las membranas en la retención de As (V), cambia

favorablemente con la modificación de las membranas, lográndose un

90% de retención de As (V) cuando las membranas se modifican con

SDS, y un 80% de retención cuando se modifican con DSS.

El mecanismo de separación del As V) en las membranas

modificadas es diferente respecto al observado en membranas no

modificadas, pasando de un simple efecto tamiz, a un fenómeno de

exclusión del As (V) por efecto de las interacciones de tipo

electrostático.