Incorporación de redes poliméricas interpenetradas sobre membranas de osmosis inversa recicladas para incrementar selectividad iónica.

Abstract

En respuesta a la crisis hídrica se han creados diversos métodos para obtener agua apta para el consumo humano. La osmosis inversa (OI) es uno de estos métodos más empleados, sin embargo, el ensuciamiento de las membranas de OI es un hecho inevitable que provoca su periódica sustitución. Actualmente, la OI genera más de 14.000 toneladas al año de desecho en membranas, y su continuo crecimiento ha generado una preocupación ambiental y económica. Ante este escenario, la gestión de membranas que han cumplido su ciclo de vida útil surge como necesidad para mejorar la sostenibilidad de procesos industriales. El objetivo de este trabajo es investigar una alternativa para generar una membrana de valor agregado a partir de membranas recicladas de osmosis inversa, como alternativa para elaborar membranas con mayor desempeño y; reducir la demanda de nuevas membranas. En este estudio se desarrolló y evaluó modificaciones de membranas de osmosis inversa oxidadas con diferentes polímeros funcionales (catiónico, aniónico y quelante) mediante la técnica de interpenetración de polímeros para mejorar su permeabilidad y selectividad a especies iónicas. Las membranas de OI saturadas de poliamida aromática utilizada para el tratamiento de agua salobre fueron oxidadas mediante un tratamiento aplicando soluciones de etanol al 35% v/v, EDTA al 5% y NaClO al 5% y posteriormente modificadas con un diseño de experimento establecido. Se realizaron pruebas de permeabilidad para conocer el efecto de la oxidación y de las modificaciones al agregar las redes poliméricas, evaluando permeabilidad del agua, rechazo de iones mono y divalentes y, además se realizó una caracterización química de las membranas para determinar la efectividad de las modificaciones realizadas mediante técnicas de FTIR-ATR y potencial zeta de transmisión. Las membranas saturadas aumentaron su permeabilidad en un 1830 ± 532% en comparación a las membranas recicladas y en un 274 ± 87,4% de las membranas modificadas, alcanzando permeabilidades de membranas de UF y RO respectivamente. A través de la caracterización química se demostró cambios químicos en su composición causados por la modificación Este estudio demuestra que es posible realizar modificaciones de las membranas recicladas para generar un producto con valor agregado que sea una alternativa viable de gestión de residuos y una futura investigación deberá orientarse a evaluar los aspectos económicos y medio ambientales para la nueva generación de membranas a partir de desechos de plantas de OI.

In response to the water crisis, various methods have been developed to obtain water suitable for human consumption. Reverse osmosis (RO) is one of the most used methods; however, membrane fouling in RO is an inevitable problem that leads to periodic replacement. Currently, RO generates over 14,000 tons of membrane waste per year, and its continuous growth has raised environmental and economic concerns. In this scenario, managing membranes that have reached the end of their life cycle emerges as a necessity to improve the sustainability of industrial processes. The objective of this work is to investigate an alternative for generating value-added membranes from recycled reverse osmosis membranes, to produce membranes with enhanced performance and reduce the demand for new membranes. In this study, modifications of oxidized reverse osmosis membranes with different functional polymers (cationic, anionic, and chelating) were developed and evaluated using the polymer interpenetration technique to improve their permeability and selectivity to ionic species. The reverse osmosis membranes saturated with aromatic polyamide used for brackish water treatment were oxidized through a treatment involving solutions of 35% v/v ethanol, 5% EDTA, and 5% NaClO, followed by modification based on a predetermined experimental design. Permeability tests were conducted to assess the effect of oxidation and modifications by adding polymer networks, evaluating water permeability, rejection of monovalent and divalent ions, and conducting a chemical characterization of the modified membranes to determine the effectiveness of the modifications using FTIR-ATR and zeta potential techniques. The saturated membranes increased their permeability by 1830 ± 532% compared to recycled membranes and by 274 ± 87.4% compared to modified membranes, reaching UF and RO membrane permeabilities, respectively. Chemical characterization demonstrated chemical changes in their composition caused by the modification. This study demonstrates that it is possible to make modifications to recycled membranes to generate a value-added product that serves as a viable waste management alternative. Future research should focus on evaluating the economic and environmental aspects for the new generation of membranes made from OI plant waste.