A nanofiltração (NF) ocupa uma posição estratégica entre as tecnologias de ultrafiltração (UF) e a osmose reversa (OR), sendo amplamente aplicada em sistemas que demandam remoção seletiva de sais divalentes, matéria orgânica dissolvida, cor e dureza, com menor consumo energético quando comparada à OR.
No entanto, o sucesso de um sistema de nanofiltração está diretamente relacionado à correta seleção da membrana e à definição adequada dos critérios de projeto, considerando as características da água de alimentação, o objetivo do tratamento e o arranjo hidráulico do sistema.
Este artigo aborda, de forma técnica, os principais pontos que devem ser avaliados na especificação de membranas de nanofiltração e no projeto do sistema.
As membranas de nanofiltração operam por um mecanismo combinado de exclusão por tamanho (size exclusion) e interações eletrostáticas, decorrentes da carga superficial da membrana.
De modo geral, sistemas NF apresentam:
Essa seletividade torna a NF especialmente atrativa para aplicações como abrandamento de água, redução de cor e pré-tratamento para outras etapas de membranas.
Antes da seleção final da membrana, é fundamental definir o arranjo hidráulico do sistema, pois ele impacta diretamente o desempenho, a recuperação global e a estabilidade operacional.
A configuração mais comum em sistemas de nanofiltração para tratamento de água é o fluxo contínuo em passagem única (plug flow), no qual a água de alimentação percorre o sistema uma única vez, sendo separada em permeado e concentrado.
Em sistemas de menor porte ou em aplicações específicas, pode-se empregar a recirculação do concentrado, prática comum quando:
Sistemas de nanofiltração podem ser configurados em um (simples estágio) ou múltiplos estágios, permitindo melhor distribuição de vazão, controle de recuperação por estágio e redução de incrustações. A definição do número de estágios deve considerar:
A maioria dos sistemas NF é projetada para operação contínua, com condições relativamente constantes ao longo do tempo.
Entretanto, em aplicações industriais e no tratamento de efluentes, podem ser adotados sistemas em modo batelada ou semi-batelada, especialmente quando os volumes tratados são intermitentes ou variáveis.
Em aplicações que exigem maior qualidade do permeado, é possível empregar sistemas de duplo passo, nos quais o permeado da primeira etapa alimenta uma segunda etapa de membranas. Embora mais comuns em sistemas de osmose reversa, esses arranjos também podem ser considerados em aplicações específicas de nanofiltração, dependendo do objetivo do tratamento.
Os passos podem ser compostos por membranas de Nanofiltração no primeiro, seguido de membranas de Osmose Reversa no segundo, entregando a qualidade final para a água esperada no processo em um único sistema.
A seleção da membrana deve considerar:
É importante alinhar a rejeição da membrana ao objetivo do processo, evitando especificações excessivas que elevem custos operacionais.
Membranas NF operam tipicamente em baixas pressões entre 3 e 10 bar (40 - 150 PSI), dependendo da salinidade e temperatura da água.
A escolha correta da taxa “flux” do sistema, que é definido pela quantidade de área filtrante (área de membranas) pela qualidade de volume de água em tratamento (vazão de água), taxa essa denominada lmh (litros por metro quadrado por hora) é essencial para:
O desempenho da nanofiltração é sensível a variações de pH e temperatura. O projeto deve respeitar:
Parâmetros como turbidez, SDI, ferro, óleos e matéria orgânica devem ser cuidadosamente avaliados. Um pré-tratamento adequado é decisivo para evitar incrustações e perdas de desempenho.
A recuperação global deve ser definida com base em:
Boas práticas incluem:
A nanofiltração é uma tecnologia versátil e altamente eficiente, mas seu desempenho está diretamente ligado à correta seleção da membrana e à definição criteriosa do arranjo do sistema.
Avaliar rejeições, condições operacionais, configuração hidráulica e qualidade da água de alimentação permite projetar sistemas mais eficientes, confiáveis e com menor custo ao longo do ciclo de vida.
Para aplicações industriais e comerciais, o suporte técnico especializado na fase de projeto é um diferencial determinante para o sucesso do sistema.
