A osmose reversa (OR) é a tecnologia de separação por membrana mais utilizada no mundo para produção de água purificada. Ao contrário do processo natural de osmose (onde a água migra do lado menos concentrado para o mais concentrado), na osmose reversa aplica-se pressão para forçar a água a atravessar a membrana no sentido inverso — do lado concentrado para o menos concentrado.
Como Funciona a Membrana
Uma membrana de OR é composta por uma fina película ativa de poliamida aromática com poros na escala de 0,1 a 1 nanômetro. Essa estrutura bloqueia:
- Sais iônicos (NaCl, CaSO₄, MgCl₂)
- Moléculas orgânicas acima de 200 Daltons
- Vírus e bactérias
- Metais pesados
- Silica coloidal
O que passa livremente:
- Água (H₂O)
- CO₂ e O₂ dissolvidos (gases)
- Amônia (NH₃) em pH baixo
Parâmetros Fundamentais
Taxa de Recuperação (R)
R (%) = Vazão de permeado ÷ Vazão de alimentação × 100
Uma recuperação de 75% significa que, para cada 100 L de água alimentada, 75 L viram permeado (produto) e 25 L viram concentrado (rejeito).
Fator de Concentração (FC)
FC = 1 ÷ (1 - R)
Para R = 75%: FC = 4. Isso significa que o concentrado tem 4× a concentração de sais da água de alimentação. Use este fator para verificar se a solubilidade de carbonatos e sulfatos será excedida.
Taxa de Rejeição
Rejeição (%) = (1 - C_permeado ÷ C_alimentação) × 100
Membranas de OR de alto rejeito: > 99,5% de NaCl Membranas padrão: 97–99% de NaCl
Pré-Tratamento: a Chave do Sucesso
A longevidade das membranas depende quase inteiramente do pré-tratamento. O pré-tratamento mínimo necessário:
| Etapa | Por quê |
|---|---|
| Filtro de areia ou multimedia | Remover turbidez, SDI < 5 |
| Filtro de carvão ativado | Remover cloro livre que destrói a poliamida |
| Filtro de cartucho 5 μm | Última barreira antes das membranas |
| Antiincrustante | Prevenir precipitação de CaCO₃, CaSO₄, BaSO₄ |
| Abrandamento (se dureza > 300 mg/L) | Prevenir incrustação de Ca²⁺ e Mg²⁺ |
Índice de Saturação de Langelier (LSI)
Calcule o LSI para verificar o risco de precipitação de CaCO₃ no concentrado:
LSI = pH - pHs
- LSI > 0: água incrustante (risco de CaCO₃) — use antiincrustante ou reduza pH para 6,5–7,0
- LSI < 0: água corrosiva — sem risco de incrustação de carbonato
Seleção de Membranas
| Tipo de membrana | Pressão | Aplicação |
|---|---|---|
| Baixa pressão (LP) | 5–10 bar | Água municipal, SDI baixo |
| Padrão (SW) | 10–16 bar | Agua de poço, SDI médio |
| Alta pressão (HP) | 15–25 bar | Água salobra, SDI alto |
| Água do mar (SWRO) | 40–80 bar | Dessalinização |
Formatos: os mais comuns são os módulos de espiral (SW, 4" e 8") com capacidade de 1.000 a 12.000 L/h por elemento.
Dimensionamento Simplificado
1. Determine a produção necessária
Vazão de permeado (m³/h) = o que o processo precisa consumir
2. Calcule a alimentação necessária
Alimentação (m³/h) = Permeado ÷ Recuperação
Exemplo: 10 m³/h de permeado com recuperação 75% → Alimentação = 10 ÷ 0,75 = 13,3 m³/h
3. Calcule o número de membranas
Cada elemento de membrana 8" produz tipicamente 3.000 a 8.000 L/h dependendo do tipo e da pressão de operação:
Nº elementos = Permeado (L/h) ÷ Fluxo por elemento (L/h)
4. Configure os vasos de pressão
Vasos de pressão de 8" comportam 2 a 7 elementos por vaso. Organize em arranjo de 1 ou 2 estágios:
- 1 estágio: para recuperações até 60%
- 2 estágios (2:1 ou 3:1): para recuperações 70–80%
Monitoramento e Manutenção
Indicadores a monitorar:
- Diferença de pressão (ΔP): aumento indica fouling biológico ou particulado
- Condutividade do permeado: aumento indica degradação da membrana
- Fluxo normalizado: redução indica colmatação
Limpeza química (CIP):
- Fouling inorgânico (escala): ácido cítrico 2% ou HCl 0,1%
- Fouling biológico: NaOH 0,1% + surfactante ou hipoclorito em baixa dose (apenas em membranas tolerantes a cloro)