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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
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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
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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
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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.
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Modificación de membranas
(1) Adhesión
(2) Separación
(3) Repulsión
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Modificar superficialmente membranas de Ultrafiltración, utilizando tensoactivos.
Objetivo
Evaluar el desempeño de las membranas modificadas en la retención de As(V).
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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)
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METODOLOGIA
CONTROL
ANALÍTICO
Uv-Vis
Método
colorimétrico
formando un
complejo azul
con molibdato
de amonio.
As(V) Tensoactivos
Método
potenciométrico
con electrodo
iónico selectivo.
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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.
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RESULTADOS.
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[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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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
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Diagrama de distribución de especies de
As (V) en función del pH.
As (V)
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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.
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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%)
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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.
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