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FOCUS Figura 1 - Il mercato mondiale delle membrane a partire dal 2000 e previsto al 2015. dall’elevato costo della tecnologia, tale per cui risulta ancora poco conveniente investire grandi capitali per produrre un bene a basso costo come l’acqua potabile. Materiali I produttori sono oggigiorno in grado di offrire una vasta scelta in termini di materiali costituenti le membrane. Tali materiali si differenziano per proprietà chimiche e meccaniche, quali per esempio resistenza meccanica, massima pressione ammissibile, tolleranza ad agenti ossidanti, range operativo di pH. Nel corso degli anni sono stati sviluppati molti materiali differenti ma una svolta alla ricerca si è avuta con la creazione di membrane polimeriche, originate dalla sovrapposizione di diversi fi lm sottili di materiali polimerici. I polimeri utilizzati nella fabbricazione delle membrane sono generalmente idrofobi e ciò comporta un’elevata sensibilità circa il loro trattenimento di sostanze organiche promotrici di fouling. Le membrane filtranti di ogni forma e composizione vengono commercializzate sia come impianti completi a membrana sia come singola unità fi ltrante, generalmente indicata come modulo. I principali vantaggi della modularità sono la compattezza impiantistica che ne deriva, ottenendo impianti di dimensioni notevolmente inferiori rispetto a quelli tradizionali, e la semplifi cazione nella gestione dell’impianto stesso. Ci sono quattro principali tipi di moduli: plate-andframe (piano, rapporto superfi cie fi ltrante/volume 100÷400 m 2 /m 3 ), tubolare (102÷103 m 2 /m 3 ), a spirale (800÷1.000 m 2 /m 3 ) e a fi bre cave (103÷105 m 2 /m 3 ). Nel campo delle acque potabili i moduli più utilizzati sono quello a spirale e quello a fi bre cave. In particolare, le membrane per osmosi inversa vengono tipicamente prodotte e commercializzate in moduli a spirale, mentre quelle per ultrafiltrazione e microfi ltrazione sfruttano la confi gurazione a fi bre cave (Figura 2). Il principale vantaggio dell’utilizzo dei moduli a spirale per l’osmosi inversa sta nella loro resistenza a Foto. Logisticon Water Treatment elevate pressioni di esercizio, garantita dall’alta densità di assemblaggio. Per quanto riguarda gli aspetti positivi dei moduli a fi bre cave, riguardano in primo luogo l’elevato rapporto superfi cie fi ltrante/volume; in secondo luogo garantiscono un’ottima fl essibilità di utilizzo in quanto è possibile operare sia con fl usso dall’esterno verso l’interno (“shell-side”) sia viceversa (“bore-side”), permettendo così un frequente controlavaggio per pulire la membrana. Applicazioni In linea generale esistono due differenti configurazioni operative: fi ltrazione “deadend” e fi ltrazione “cross-fl ow”. La prima, tecnicamente più semplice, prevede che la soluzione in ingresso fl uisca perpendicolarmente alla superfi cie della membrana. In questo modo il retentato si accumula su di essa formando un fi lm sottile che deve essere periodicamente rimosso per garantire il funzionamento del sistema. La seconda tecnica si basa invece sul passaggio della soluzione di alimento tangenzialmente alla superfi cie della membrana. La complessità maggiore rispetto all’altro metodo sta nel conferire la corretta velocità al fl usso di alimento affi nché le particelle che non attraversano la membrana non si accumulino su di essa ma vengano trasportate dal fl usso stesso formando così il concentrato. Il vantaggio rispetto al metodo dead-end sta nel fatto che la fi ltrazione può avvenire in maniera continuativa, senza dover interrompere il processo per rimuovere il fi lm dalla superfi cie della membrana. Le tecnologie più usate nel settore della potabilizzazione sono la microfi ltrazione (MF), l’ultrafi ltrazione (UF) e l’osmosi inversa (OI). Come ogni processo a membrana, è necessario applicare specifi ci pretrattamenti all’alimento, volti essenzialmente alla rimozione dei solidi 56 n. 2 maggio 2011 precedente successiva prima pagina stampa cerca
MEMBRANE sospesi grossolani (fi ltrazione convenzionale, chiarifl occulazione) piuttosto che delle sostanze organiche (ossidazione, adsorbimento). Le membrane MF sono solitamente caratterizzate da una struttura microporosa simmetrica con pori di dimensioni variabili in un range 0,05÷10 μm. La separazione è di tipo puramente fi sico (permeano solo le molecole con diametro Tabella 1 - I processi a membrana più comuni con le relative caratteristiche e finalità. Tipo di processo Microfi ltrazione Ultrafi ltrazione Osmosi Inversa Elettrodialisi Molecolar Weight Cut-Off (Mwco) 0,05-10 mm (>50.000 Da) 1-100 nm (2.000-8.000 Da) 0,1-1 nm (anche
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