NUEVAS MEMBRANAS PARA LA POTABILIZACIÓN DE AGUAS CON ALTO CONTENIDO DE ARSENICO
1. Características de aguas de baja y mediana salinidad con alto contenido de arsénico.
Existe en nuestro país bastas zonas con aguas de mediana y baja salinidad con alto contenido de arsénico, como único elemento que le confiere a las mismas el carácter de no-potable.
La tabla siguiente muestra las características fundamentales de esas aguas:
| Especie química | UNIDADES | Pozos 1 | Pozo 2 |
| pH | ———- | 7,55 | 7,56 |
| Alcalinidad Total | mg CaCO3 / litro | 491 | 570 |
| Carbonatos | mg CO3= / litro | 1,0 | 1,2 |
| Bicarbonatos | mg HCO3– / litro | 597,0 | 693,0 |
| Cloruros | mg Cl– / litro | 30 | 401 |
| Sulfatos | mg SO4=/ litro | 50 | 463 |
| Nitratos | mg NO3–/ litro | 23,4 | 24,3 |
| Sílice | mg SiO2 / litro | 58,8 | 75 |
| Dureza Total | mg CaCO3 / litro | 113 | 372 |
| Dureza Cálcica | mg Ca / litro | 21,6 | 67,2 |
| Dureza Magnésica | mg Mg / litro | 14,2 | 49,0 |
| Monovalentes | mg Na / litro | 227,5 | 581,6 |
| Total Sales Disueltas | mg / litro | 1.025 | 2.339 |
| Arsénico | ug As / litro | 28 | 85 |
| Conductividad | µs / cm | 1.072 | 3.040 |
Estas son:
Elevada concentración de bicarbonatos, mediana o alta dureza y alto contenido de sílice.
Además de no ser potables, estas aguas al ser calentadas forman depósitos sobre los utensillos de cocina (denominado comúnmente sarro) y sobre cualquier dispositivo que aumente su temperatura.
2.- El As en el agua.
El As se encuentra en las agua naturales formando fundamentalmente compuestos inorgánicos disueltos, aunque en algunos casos se ha encontrado que puede hallarse una porción de estos compuestos en suspensión.
Los compuestos disueltos son: el ácido arsenioso (H3AsO3) y como arseniatos (HAsO42-). El ácido arsenioso no se encuentra ionizado en forma apreciable en el rango de pH de las aguas naturales (6,5 a 8), mientras que el ácido arsénico se encuentra ionizado totalmente.-
3.- Abatimiento de As por membranas de ósmosis inversa.
En nuestro país (Argentina) está bastante extendida la utilización de las membranas de ósmosis inversa para el abatimiento de arsénico. De hecho nuestra empresa a instalado muchas de estas plantas en forma exitosa.
Estas membranas permiten obtener agua con contenido de As por debajo del máximo admitido por las normas de agua potable: 10 µg/litro partiendo de aguas con contenido de As superior a 100 µg/litro.
Pero al mismo tiempo retiene todas las sales, incluyendo la sílice. Cómo la sílice es de muy baja solubilidad para lograr una recuperación de agua aceptable es necesario utilizar productos químicos que permitan mantener esta sustancia disuelta en el concentrado aún que se supere ampliamente su solubilidad. Por lo tanto se trabaja en condiciones de alto riesgo por el peligro potencial que significa esto para el ensuciamiento de las membranas.
Por otro lado el alto rechazo de sales de las membranas de ósmosis inversa da como un resultado que el permeado contenga muy pocas sales dando un agua potable sin gusto, algo sosa, que deja de ser agradable.
TABLA 2
| Especie Química | Alimentación | Concentrado | Permeado |
| Na | 480 | 1333 | 20 |
| Mg | 32 | 90 | <1 |
| Ca | 43 | 121 | <1 |
| CO3 | 4 | 29 | 0 |
| HCO3 | 746 | 2039 | 3 |
| NO3 | 16 | 35 | 7 |
| CI | 221 | 616 | 8 |
| SO4 | 325 | 918 | 5 |
| SiO2 | 60 | 168 | 2 |
| Arsénico (µg/litro) | 80 | 223 | 3 |
| CO2 | 17 | 26 | 19 |
| TDS | 1926 | 3341 | 74 |
| PH | 7,70 | 7,9 | 6,40 |
La tabla 2 muestra esta situación.
Con una recuperación de solo el 65% la concentración de sílice en el concentrado es de 168,5. Esto es un 35,5 % por encima de la concentración de saturación.-
La baja concentración de As en el permeado y la no muy alta en la alimentación hace que se pueda aumentar el rendimiento de la planta haciendo mezcla de agua de pozo con el permeado del equipo de ósmosis inversa.
Para no sobrepasar el máximo admitido para la concentración de As se podría en este caso hacer una mezcla de hasta el 7%.-
Utilizándose membranas de ósmosis inversa de baja energía la presión de operación de estas plantas sería de alrededor de 10 bar para una temperatura del agua de 18 °C.-La recuperación de agua considerando la mezcla sería de 66 %.-
Es decir que si queremos producir 10 m3/h de mezcla perderíamos alrededor de 5 m3/h como concentrado.
Equipo de membranas para abatimiento de As. Caudal de Permeado: 70 m3/h.
4.- Abatimiento de arsénico con nuevas membranas: ULTRAÓSMOSIS.
Recientemente se desarrolló un nuevo tipo de membranas para el abatimiento de As, que permite resolver simultáneamente todos los problemas que generan el tipo de agua que estamos considerando.
Estas membranas se comportan en parte como membranas de nanofiltración y en parte como membrana de ultrafiltración, aunque el proceso que rige la transferencia de masa es la diferencia de presión (y la necesidad de vencer la presión osmótica). De allí es que surge el nombre de Ultraósmosis con que suele caracterizarse este tipo de membranas.-
El polímero activo de estas membranas de última generación ha sido desarrollado para cumplir con las siguientes propiedades:
• Poca afinidad para el calcio y magnesio por lo que retarda su pasaje.
• alta afinidad por la sílice por lo que prácticamente no restringe el pasaje. De esta forma este compuesto casi pasa totalmente al permeado.
Si bien el objetivo primario es abatir el arsénico hasta valores menores al máximo admitido, las otras propiedades hacen de esta membrana una herramienta única y de gran valor.
En efecto, al mismo tiempo que se logra agua permeado con contenido de arsénico dentro de los valores admisibles, al no concentrar la sílice pude recuperarse hasta un 90% de agua aun operando con aquellas con alta concentración de esta sustancia.Al mismo tiempo el bajo pasaje de calcio reduce o evita la formación de depósitos cuando el agua potable se caliente.-
Este tipo de planta opera a menos presión que las de ósmosis inversa por lo que el costo de operación también se reduce como consecuencia de un consumo de energía inferior.-
TABLA 2
| Especie Química | Alimentación | Concentrado | Permeado |
| Na | 480 | 1281 | 277 |
| Mg | 32 | 136 | 7 |
| Ca | 43 | 179 | 10 |
| CO3 | 4 | 28 | 1 |
| HCO3 | 746 | 1963 | 432 |
| NO3 | 16 | 14 | 17 |
| CI | 221 | 346 | 190 |
| SO4 | 325 | 1570 | 135 |
| SiO2 | 60 | 100 | 49,6 |
| As(µg/litro) | 80 | 196 | 4 |
| CO2 | 17 | 26 | 17 |
| TDS | 1926 | 5618 | 997 |
| PH | 7,70 | 7,84 | 7,52 |
En la Tabla 2 se da un ejemplo de la acción de esta membrana con 80% de recuperación, partiendo del mismo agua tomada como ejemplo para la planta de membranas de ósmosis inversa.-
La composición de estas aguas favorecen para que el rechazo de As logrado con estas membranas sean muy alto
En efecto la existencia de una concentración elevada de bicarbonatos (HCO3-), que poseen alta movilidad y bajo rechazo, hace que disminuya el pasaje de los arseniatos y por lo tanto permite lograr permeados con baja concentración de esta sustancia.-
Esta consecuencia es fuertemente mejorada adoptado condiciones operativas que refuercen el efecto de la presencia de los aniones, como por ejemplo trabajando con altos flujos de permeado.
Es evidente que las particulares características de estas aguas y de las propiedades específicas de estas nuevas membranas permiten resolver el abatimiento de As de manera segura y sencilla con un bajo costo operativo.
Abatimiento de As de manera segura y sencilla con un bajo costo operativo.