{"id":98933,"date":"2010-01-02T00:00:00","date_gmt":"2010-01-02T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/theoretical-foundations-and-modelling-in-nanofiltration-membrane-systems\/"},"modified":"2010-01-02T00:00:00","modified_gmt":"2010-01-02T00:00:00","slug":"theoretical-foundations-and-modelling-in-nanofiltration-membrane-systems","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/ingenieria-y-tecnologia-quimicas\/theoretical-foundations-and-modelling-in-nanofiltration-membrane-systems\/","title":{"rendered":"Theoretical foundations and modelling in nanofiltration membrane systems"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Ver\u00f3nica Del Valle Silva <\/strong><\/h2>\n<p>La nanofiltraci\u00f3n es una t\u00e9cnica que ha prosperado a lo largo de los \u00faltimos a\u00f1os. Hoy, estos desarrollos son aplicados en la eliminaci\u00f3n de sales en el tratamiento de aguas y el fraccionamiento de sales y mol\u00e9culas peque\u00f1as en numerosas industrias. el t\u00e9rmino nanofiltraci\u00f3n (nf) refleja un tama\u00f1o de exclusi\u00f3n del orden del nan\u00f3metro, se encuentra en un rango intermedio entre la ultrafiltraci\u00f3n y osmosis inversa.  Adem\u00e1s de los mecanismos de exclusi\u00f3n por tama\u00f1o, en estos sistemas juega un importante papel la propia carga de la membrana. As\u00ed, la mayor parte de las membranas de nanofiltraci\u00f3n tienen una alta efectividad de separaci\u00f3n i\u00f3nica debido a mecanismos de repulsi\u00f3n electrost\u00e1tica. Este hecho permite la operaci\u00f3n a presiones inferiores a las necesarias para osmosis inversas, entre 0.3 y 1.4 mpa. Adem\u00e1s, permite la operaci\u00f3n con altos flujos y altos valores de retenciones para disoluciones  con iones multivalentes, un bajo peso molecular de corte para la separaci\u00f3n de sustancias org\u00e1nicas (entre 200 y 2000 dalton). En estos sistemas se requieren relativamente bajos costos de inversi\u00f3n, operaci\u00f3n y mantenimiento. la importancia del conocimiento los mecanismos de separaci\u00f3n y transporte de solutos dentro de membranas de nf radica en la posibilidad de dise\u00f1ar membranas con caracter\u00edsticas f\u00edsico-qu\u00edmicas y morfol\u00f3gicas determinadas para aumentar la eficacia de este tipo de procesos. Desde este punto de vista, se est\u00e1n dise\u00f1ando membranas polim\u00e9ricas con pol\u00edmeros especialmente funcionalizados, utilizando ciertos aditivos, membranas inorg\u00e1nicas con nuevas capas de \u00f3xidos y membranas mixtas.  el modelado matem\u00e1tico de estos procesos ayuda a que se pueda prever el comportamiento y rendimiento de un determinado sistema membrana\/disoluci\u00f3n, adem\u00e1s de incorporar un mayor entendimiento de estos sistemas mediante la manipulaci\u00f3n de los par\u00e1metros que intervienen. Entre los modelos existentes para explicar los procesos de transferencia de masa en nanofiltraci\u00f3n, uno de los m\u00e1s empleados por su simplicidad y buenos resultados es el modelo dspm, donde se ha considerado, entre otros, los efectos de partici\u00f3n en las interfaces de alimentaci\u00f3n y permeado debido a repulsi\u00f3n de donnan y efectos est\u00e9ricos. No obstante, existen discrepancias entre los resultados experimentales y los predichos por el modelo. Esto ha provocado la aparici\u00f3n de m\u00faltiples teor\u00edas que introducen factores adicionales para mejorar estas predicciones. El modelo sede es uno de los modelos que incluye los mecanismos ya mencionados para el modelo dspm y adem\u00e1s fen\u00f3menos de exclusi\u00f3n diel\u00e9ctrica. el objetivo principal de esta tesis es el estudio completo de los mecanismos de separaci\u00f3n y transporte que intervienen en los procesos de nanofiltraci\u00f3n y que permiten caracterizar diferentes sistemas membrana-disoluci\u00f3n y su aplicaci\u00f3n a sistemas de disoluciones electrol\u00edticas simples y a sistemas con multi-componentes. para la caracterizaci\u00f3n estructural de las membranas utilizadas en este estudio se utilizaron diferentes t\u00e9cnicas dependiendo del par\u00e1metro que se desea obtener; como son por ejemplo: microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica, porosimetr\u00eda de desplazamiento l\u00edquido-l\u00edquido y el modelo dspm (donnan steric and partitioning model) aplicado a la retenci\u00f3n de solutos neutros.  Para determinar los par\u00e1metros estructurales de la capa de soporte como son el espesor y el radio de poro medio, se han utilizado im\u00e1genes obtenidas con microscopia electr\u00f3nica de barrido ambiental. Adem\u00e1s, la porosidad de esta capa se obtiene utilizando medidas de porosimetr\u00eda de mercurio. para realizar la caracterizaci\u00f3n el\u00e9ctrica de las membranas estudiadas, se utilizaron mediciones experimentales de potencial de flujo tangencial y potencial de membrana, a partir de los cuales se puede obtener la densidad de carga volum\u00e9trica de la membrana. Las mediciones de potencial de flujo tangencial solo ofrecen informaci\u00f3n sobre la carga en la superficie de la membrana mientras que las mediciones de potencial de membrana refleja la carga que se desarrolla a trav\u00e9s de la membrana para una dada diferencia de concentraciones. Es importante tener en cuenta que la densidad de carga volum\u00e9trica con estas t\u00e9cnicas no debe ser directamente utilizada en condiciones muy diferentes de aquellas en las que han sido realizadas las medidas experimentales. con el objetivo de mejorar la comprensi\u00f3n de sistemas de nanofiltraci\u00f3n, se ha utilizado el modelado matem\u00e1tico de los mecanismos de partici\u00f3n y transporte involucrados en la separaci\u00f3n de solutos neutros o iones en disoluci\u00f3n, utilizando el modelo sede (steric electric and dielectric exclusion) que se ha detallado en el capitulo 3. Este modelo considera los efectos de partici\u00f3n de donnan, efectos est\u00e9ricos y diel\u00e9ctricos en las interfaces.  Adem\u00e1s, en los mecanismos de transporte a trav\u00e9s de la capa selectiva de las membrana intervienen procesos convectivos, difusivos y electrost\u00e1ticos.  durante el desarrollo de esta tesis se han incorporado algunas modificaciones dentro del modelo sede, y finalmente, como aplicaci\u00f3n de este estudio, se realiz\u00f3 un estudio de retenci\u00f3n  en disoluciones multi-ionicas con concentraciones de iones similares a las de agua de mar, es decir ion na+ y cl- relativamente concentrados  e iones de mg2+ o so42- en menor proporci\u00f3n. Fen\u00f3menos est\u00e9ricos y de inversi\u00f3n de carga (mediante adsorci\u00f3n preferencial de unos iones en la superficie de la membrana) sirven para explicar este comportamiento cuando se utilizan 3 iones. Mediante el ajuste de datos experimentales se puede obtener los par\u00e1metros el\u00e9ctricos que permiten calcular la carga generada por la presencia de diferentes iones. Adem\u00e1s, utilizando fundamentos termodin\u00e1micos se pueden explicar los procesos de adsorci\u00f3n de iones en la superficie de la membrana.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Theoretical foundations and modelling in nanofiltration membrane systems<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Theoretical foundations and modelling in nanofiltration membrane systems <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Ver\u00f3nica Del Valle Silva <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Valladolid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 01\/02\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Pedro Lourdes Pradanos Del Pico<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: fernando Tejerina garcia <\/li>\n<li>joaquin Coronas ceresuela (vocal)<\/li>\n<li>carmen Guell saperas (vocal)<\/li>\n<li>vitor Geraldes  fernandes (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Ver\u00f3nica Del Valle Silva La nanofiltraci\u00f3n es una t\u00e9cnica que ha prosperado a lo largo de los 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