Qual é o processo de purificação de um sistema de água Ultrapura?
Como fornecedor de sistemas de água ultrapura, sou frequentemente questionado sobre o processo de purificação que estes sistemas utilizam. A água ultrapura, que é purificada em níveis extremamente elevados, é essencial em uma ampla gama de indústrias, incluindo farmacêutica, fabricação de eletrônicos e pesquisa científica. Nesta postagem do blog, irei guiá-lo pelo processo de purificação passo a passo de um sistema de água ultrapura.
Pré-tratamento
A jornada de purificação da água ultrapura começa com o pré-tratamento. O objetivo do pré-tratamento é remover partículas grandes, sólidos em suspensão e algumas substâncias dissolvidas da fonte de água bruta. Esta etapa é crucial, pois protege os componentes de purificação mais sensíveis e caros no futuro.
Um dos métodos comuns de pré-tratamento é a filtração de sedimentos. Um filtro de sedimentos, geralmente feito de materiais como polipropileno, é usado para reter partículas grandes, como areia, lodo e ferrugem. Esses filtros podem ter diferentes tamanhos de poros, normalmente variando de 1 a 50 mícrons. Quanto maior o tamanho dos poros, mais rapidamente a água pode passar, mas também reterá menos partículas pequenas.
Outra importante etapa de pré-tratamento é a filtração com carvão ativado. O carvão ativado tem uma grande área de superfície com muitos poros minúsculos que podem adsorver compostos orgânicos, cloro e alguns metais pesados. O cloro é frequentemente adicionado ao abastecimento de água municipal como desinfetante, mas pode danificar as membranas de osmose reversa utilizadas em fases posteriores de purificação. Ao remover o cloro através da filtração com carvão ativado, podemos prolongar a vida útil dessas membranas.
Em alguns casos, a água também pode passar por um pré-tratamento de amaciamento. A água dura contém altos níveis de íons de cálcio e magnésio, que podem causar formação de incrustações em tubulações e equipamentos. Os amaciantes de água usam resinas de troca iônica para substituir os íons de cálcio e magnésio por íons de sódio, reduzindo a dureza da água.
Osmose Reversa (RO)
Após o pré-tratamento, a água entra na fase de osmose reversa. A osmose reversa é um processo chave na purificação de água ultrapura. Ele funciona aplicando pressão à água em um lado de uma membrana semipermeável, forçando as moléculas de água a passarem através da membrana, deixando para trás a maioria dos sais dissolvidos, compostos orgânicos e microorganismos.
A membrana semipermeável usada em sistemas RO tem poros muito pequenos que permitem a passagem apenas de moléculas de água e algumas partículas muito pequenas. Este processo pode remover até 95-99% dos sólidos dissolvidos da água. Existem diferentes tipos de sistemas RO disponíveis para diversas aplicações. Por exemplo,Sistemas de osmose reversa em contêineressão pré - montados e modulares, facilitando o transporte e a instalação.Sistemas comerciais de osmose reversasão projetados para aplicações comerciais de médio a grande porte, enquantoSistema Municipal de Osmose Reversasão usados para tratar grandes volumes de água para abastecimento municipal.
No entanto, os sistemas RO não são perfeitos. Eles podem não ser capazes de remover todos os contaminantes, especialmente algumas moléculas orgânicas e íons muito pequenos. Portanto, geralmente são necessárias etapas adicionais de purificação.
Deionização (DI)
A deionização, também conhecida como troca iônica, é usada para remover os íons restantes da água após a osmose reversa. Em um sistema de deionização, a água passa por colunas preenchidas com resinas de troca iônica. Essas resinas são compostas de pequenas esferas que possuem uma carga específica.
Existem dois tipos de resinas de troca iônica: resinas de troca catiônica e resinas de troca aniônica. As resinas de troca catiônica trocam íons carregados positivamente (como sódio, cálcio e magnésio) por íons de hidrogênio, enquanto as resinas de troca aniônica trocam íons carregados negativamente (como cloreto, sulfato e carbonato) por íons hidróxido. Quando a água passa por essas resinas, os íons contidos na água são substituídos por íons hidrogênio e hidróxido, que então se combinam para formar moléculas de água.
A deionização pode produzir água com níveis extremamente baixos de íons, mas as resinas precisam ser regeneradas periodicamente. Isso geralmente é feito lavando as resinas com uma solução concentrada de ácido ou base para remover os íons acumulados e restaurar a capacidade de troca iônica da resina.
Ultrafiltração (UF) e Nanofiltração (NF)
Ultrafiltração e nanofiltração são etapas adicionais de purificação que podem ser usadas para remover ainda mais pequenas partículas, macromoléculas e alguns vírus. As membranas de ultrafiltração têm poros maiores que as membranas de nanofiltração, normalmente na faixa de 0,01 a 0,1 mícron. Eles podem remover partículas como bactérias, colóides e alguns compostos orgânicos de grande peso molecular.
As membranas de nanofiltração têm poros menores, geralmente na faixa de 0,001 a 0,01 mícron. Eles podem remover a maioria dos íons divalentes (como cálcio e magnésio) e alguns íons monovalentes, bem como compostos orgânicos de pequeno peso molecular. Esses processos são frequentemente usados como uma etapa de polimento após osmose reversa e deionização para garantir que a água atenda aos rigorosos requisitos de pureza.
Esterilização UV
A esterilização UV é usada para matar bactérias, vírus e outros microorganismos na água. A luz ultravioleta em um comprimento de onda específico (geralmente em torno de 254 nm) pode danificar o DNA e o RNA dos microrganismos, impedindo-os de se reproduzirem e tornando-os inofensivos.
A esterilização UV é um método de desinfecção sem produtos químicos que não adiciona nenhuma substância adicional à água. É uma forma confiável e eficiente de garantir a pureza microbiológica da água ultrapura, especialmente em aplicações onde a presença de microrganismos pode ter um impacto significativo, como nas indústrias farmacêutica e alimentícia.
Polimento e Filtragem Final
A etapa final no processo de purificação de água ultrapura é o polimento e a filtração final. Esta etapa foi projetada para remover quaisquer vestígios de contaminantes remanescentes, como partículas e compostos orgânicos, para atingir o mais alto nível de pureza da água.
As unidades de polimento podem usar uma combinação de tecnologias, como resinas de troca iônica de leito misto e filtros ultrafinos. As resinas de troca iônica de leito misto contêm resinas de troca catiônica e aniônica em uma única coluna, proporcionando uma remoção mais completa de íons. Filtros ultrafinos com poros tão pequenos quanto 0,001 mícron podem remover as partículas mais ínfimas e garantir que a água esteja livre de quaisquer impurezas visíveis ou microscópicas.
Por que escolher nossos sistemas de água ultrapura?
Nossos sistemas de água ultrapura são projetados com as mais recentes tecnologias de purificação para fornecer água ultrapura da mais alta qualidade. Entendemos que diferentes indústrias têm diferentes requisitos de pureza da água e nossos sistemas podem ser personalizados para atender às suas necessidades específicas. Quer você esteja na indústria farmacêutica, onde a pureza da água é fundamental para a fabricação de medicamentos, ou na indústria eletrônica, onde mesmo a menor impureza pode afetar o desempenho dos componentes eletrônicos, nossos sistemas podem fornecer a água ultrapura que você precisa.
Se você estiver interessado em nossos sistemas de água ultrapura ou tiver alguma dúvida sobre o processo de purificação, convidamos você a entrar em contato conosco para uma discussão detalhada. Nossa equipe de especialistas está pronta para ajudá-lo a escolher o sistema certo para sua aplicação e fornecer a melhor solução possível.
Referências
- AWWA (Associação Americana de Águas). Qualidade e Tratamento da Água: Um Manual de Abastecimento Comunitário de Água. McGraw-Hill.
- Crittenden, JC, Trussell, RR, Hand, DW, Howe, KJ e Tchobanoglous, G. (2012). Tratamento de Água: Princípios e Design. John Wiley e Filhos.
- Rautenbach, R. e Albrecht, R. (1989). Processos de Membrana: Princípios e Aplicações. Wiley - VCH.