polímeros para membranas

POLÍMEROS PARA MEMBRANAS
Aldo BOTTINO
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale – Università di Genova
Traducción: Renato Ponciano
Escuela de Ingeniería Química - USAC

Los polímeros estudiados a escala de laboratorio para la preparación
de membranas son unos cuantos cientos. Los que se utilizan
industrialmente para la preparación de membranas son menos de 100.
Una lista de lospolímeros utilizados comúnmente para la producción
de membranas de microfiltración (MF), ultrafiltración (UF) y ósmosis
inversa (RO) se muestra en el cuadro siguiente.
Polímero
Celulosa regenerada
Acetato de Celulosa
Triacetato de celulosa
CA/TCA (mezcla
Nitrato de celulosa
Polímeros acrílicos
Poliamidas alifáticas
Poliamidas aromáticas
Polibenzimidazol
Polibenzimidazolon
Polímerosespeciales (poliurea, poliéter)
Policarbonato
Poliéster
Polipropileno
Polisulfóna
Polisulfona sulfonada
Poliviniledenfluoruro
PVDF sulfonado
Politetrafluoroetileno

Abreviatura
CA
TCA
CN
PAN

PBI
PBIL
PC
PET
PP
PS
PSS
PVDF
PVDFS
PTFE

Tipo de membrana
UF MF
RO NF UF MF
RO NF UF MF
NF RO
MF
UF
UF
NF RO
NF RO
NF RO
NF RO
MF
MF
MF
UF MF
UF RO
UF MF
UF
MFPOLÍMEROS CELULÓSICOS
Celulosa
La celulosa es el polisacárido más extendido en la naturaleza y es el
componente principal de las células de las plantas. La celulosa, junto
con otro polímero, la lignina, es el material estructural de plantas

leñosas. La celulosa es un producto de la polimerización natural de la
glucosa y por lo tanto, consiste de cadenas de unidades de glucosa
unidas entre sípor un enlace del tipo 1,4-β-glucósídico.
La estructura de la celulosa y de algunos de sus ésteres se muestra
en la figura siguiente:

La composición del grupo R determina la naturaleza química del
polímero:
R = H → celulosa
R =- NO2 (nitro) → nitrato de celulosa
R =- COCH3 (acetil) → acetato de celulosa
La celulosa es un producto cristalino con una estructura muy regular
capaz de formarfuertes enlaces de hidrógeno entre el -OH en posición
3 y 5, y entre las cadenas que contribuyen para que sea insoluble en
agua.
La celulosa es también prácticamente insoluble en la mayoría de los
solventes orgánicos y forma soluciones diluidas de N, N
dimetilacetamida (DMA) y N-metil-2-pirrolidona (NMP).
Membranas de celulosa
Las membranas de celulosa son poco utilizadas y hoy en día sonobtenidas por tratamiento (hidrólisis) con soluciones fuertemente
alcalinas de membranas a base de acetato de celulosa.
Hasta hace pocos años, las membranas de celulosa eran en cambio a
base de "celulosa regenerada" a través de procesos copiados de la
manufactura de fibra e hilados, tales como:
- Proceso al cobre-amoníaco
- Proceso viscoso

En ambos procesos el polímero se transforma enuna solución que
puede ser transformada en película y coagulada por inmersión en un
medio no-solvente del polímero, con el fin de restablecer la forma de la
membrana.
Ésteres de celulosa
Se obtienen los grupos hidroxilo esterificados con ácidos de celulosa
inorgánicos y orgánicos.

R =- NO2 (nitro) → nitrato de celulosa
R =- COCH3 (acetil) → acetato de celulosa
Los ésteres de celulosason insolubles en agua (son más hidrófobos
en comparación con la celulosa), pero solubles en diversos disolventes
orgánicos. Por lo tanto son más fáciles de convertir en membranas a
través de procesos de transformación en película y coagulación (que a
partir de ahora llamaremos de inversión o separación de fase), que
son los más utilizados para preparación de membranas.
Acetato de celulosa
Elacetato de celulosa (CA) fue prácticamente el primer polímero en
ser estudiado para la preparación de las membranas y por muchos
años el más utilizado para la producción industrial. Se obtiene
mediante el tratamiento de la celulosa con anhídrido acético y ácido
sulfúrico como catalizador.
Es producido con diferentes grados de sustitución: el material con
contenido de 60-62% de ácido...