Nanofiltração para Potabilização de Água

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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY 
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BIBLIOTECA 
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O 3 OCT 2011 
DESEMPEÑO DE NANOMEMBRANAS PARA LA 
POTABILIZACIÓN DE AGUA. 
TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE 
MAESTRO EN CIENCIAS EN DESARROLLO SOSTENIBLE 
PRESENTA 
I.Q. MARIA ALEJANDRA GAMES OCHOA 
Asesor: Dr. llangovan Kuppusamy Ammal 
Coasesores: Dr. Javier Ramírez Ángulo 
M. en C. Ma. Elena Olvera Luna 
Comité de Tesis: Dra. Leonor Patricia Güereca Hemández 
Dra. Mónica Bonilla 
Dra. Elizabeth Griselda Toriz García 
Atizapán de Zaragoza, Estado de México, Abril de 2009. 
2 
RESUMEN 
El crecimiento exagerado de la población en las últimas décadas, ha dado como resultado el 
tener una inseguridad con respecto a la cantidad y la calidad del agua que consumimos, la 
cual como sabemos, es indispensable para la subsistencia del hombre. 
Entre las posibles soluciones que la gente ha buscado, se encuentra el uso del agua salina, 
sin embargo, ésta ha requerido diversos tratamientos que presentan tanto ventajas como 
desventajas, variando los costos y la eficiencia de los métodos aplicados en su purificación. 
Estos métodos se han basado en el principio de la filtración, es decir, se tiene una solución 
con un contaminante disuelto, se hace pasar esta solución a través de un medio poroso en el 
cual se efectúa una separación del solvente con el soluto, dejando pasar libre el soluto. Este 
método ha precedido a la ósmosis inversa y a su vez, la nanofiltración se deriva de la 
anterior, la cual se ha buscado desarrollar en años recientes. 
La nanofiltración es un proceso a flujo cruzado, que se identifica por una membrana con un 
poro del tamaño correspondiente a 0.01 micrón y trabaja en un rango de 150-500 psi. Este 
método a diferencia de su precursor, se caracteriza porque las estructuras que lo componen 
permiten un uso más eficiente de la energía, y como ventaja tenemos una alta tasa de 
rechazo en la remoción de iones multivalentes, sin embargo, como desventaja permite el 
paso de los iones monovalentes. 
El planteamiento de esta tesis es caracterizar un sistema d1~ nanofiltración, en donde 
aplicándose un composito de poliamida y polisulfona, y manteniendo las estructuras 
tradicionales para la nanofiltración -espiral abierta-, se desea conocer la capacidad real de 
remoción de sales monovalentes, las cuales comúnmente reportan rangos del 0.3 al 0.5. 
De acuerdo a la experimentación realizada, en donde se variaron las concentraciones de 
alimentación utilizando como sal cloruro de sodio, debido al carácter monovalente de sus 
iones, los rangos de remoción presentados fueron mayores a los reportados por la 
bibliografia, ya que el menor valor obtenido fue de 0.7 y el máximo de 0.9, mientras que 
para todas las pruebas realizadas se reportaron rangos de 0.98 al estabilizarse el sistema, sin 
afectar la concentración de alimentación. También se identificó la necesidad de un 
pretratamiento con el fin de no modificar la presión del sistema, así como un 
postratamiento, siendo éste una membrana de mineralización, para el caso en que se desee 
emplear el agua obtenida para su ingesta, logrando igualar los rangos reportados por 
sistemas de ósmosis inversa para iones monovalentes, y presentándose así a la 
nanofiltración como una alternativa para la potabilización del agua. 
3 
ABSTRACT 
The excessive populations growth in recent decades has produced uncertainty regarding the 
quantity and quality of water we consume, which we know is indispensable for the human's 
survival. 
Among the possible solutions that scientist have sought, it has been found the use of saline 
water as such, however, this water requires several treatments presenting both advantages 
and disadvantages, diverse costs and the efficiency of the methods used in water 
purification. 
These methods are based on the filtration's principle. This process involves having a 
solution with a dissolved contaminant, this solution is pass through a porous medium in 
which there is a separation of the solute and the solvent, leaving the solute pass free. This 
method has been preceded by reverse osmosis and nanofiltration derives from the previous 
and has been sought to develop the latter in recent years. 
The nanofiltration is a cross-flow process, which is identified by a membrane with a pore 
size corresponding to 0.01 micron and works in a range of 150-500 psi. This method unlike 
his precursor is characterized by the structures that compose it and allows a more efficient 
use of energy having the advantage of high rejection rate in the removal of multivalent ions, 
however it has a disadvantage, and it allows passage of monovalent ions. 
The approach of this thesis is to characterize a nanofiltration system, where usmg a 
polyamide polysulfone composite, and maintaining the traditional structures for 
nanofiltration spiral-open, it is desired to know the removal of monovalent salts actual 
capacity, which commonly is reported on ranges of 0.3 to 0.5. 
According to the experiments conducted, which varied the concentrations of food using salt 
sodium chloride, due to its monovalent ions, the removal rates presented values similar to 
those reported in the literature, being the lowest value obtained 0.7 and the maximum 0.9, 
whereas for ali the tests it was reported to range from 0.98 at being stabilize the system 
without affecting the concentration of power. It was also identified the need for a 
pretreatment in order to not modify the system pressure and the need for a post treatment 
with a membrane mineralization, if it is desired to use the water for your intake. Achieveing 
equal reported ranks by reverse osmosis systems for monovalent ions, and presenting 
nanofiltration asan alternative to produce drinking water. 
4 
ÍNDICE GENERAL 
1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 13 
2. MARCO TEÓIUCO ................................................................................................................. . 16 
2.1 COMPOSICIÓN DEL AGUA ............................................ .... ................. .. ........................... 16 
2.2 PANORAMA MUNDIAL .......................................................................... ........................... 17 
2.3 SITUACIÓN EN MÉXIC0 ................................................................................................... 22 
2.4 MÉTODOS DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA .............................................................. 25 
2.4.1 DESINFECCIÓN .............................................................................................................. 25 
2.4.2 COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN ....................................................................... .. .... 25 
2.4.3 ABLANDAMIENTO DEL AGUA E INTERCAMBIO IÓNIC0 .......... .......................... 26 
2.4.4 PROCESO DE AEREACIÓN ........................... .......................................................... ...... 27 
2.4.5 PROCESO DE ADSORCIÓN ........................................................................................... 28 
2.4.6 DESALACIÓN ................................................................. ............................... ............... ... 29 
2.4. 7 FILTRACIÓN ............................... ................................................................................ .... 34 
2.4.7.1 PORO SIMÉTIUCO ........................................................................................................ .. 34 
2.4.7.2 PORO ASIMÉTRICO ....................................................................................................... 34 
2.5 ÓSMOSIS INVERSA Y NANOFILTRACIÓN ........... ......................................................... 35 
2.5.l NANOFILTRACIÓN ........................................................................................................ 36 
2.5.2 MATEIUALES ........................................................................................ .......................... 39 
3. METODOLOGÍA ... ................................................................................. .................................. 49 
3.1 MUESTRA ................................................................... ....................................................... .. 50 
3 .2 PREPARACIÓN DE MUESTRAS ...................... ................................................................. 51 
3.2.l DETERMINACIÓN DE IONES DE SODIO ..... .............................................................. 51 
3 .2.1. l PREPARACIÓN DE BLANCO .................................... ........ ............................................ 51 
3 .2.1.2 PREPARACIÓN DE CURVAS DE CALIBRACIÓN ..................................................... 51 
3.2.2 DETERMINACIONES DE IONES DE CLORO ............................................................. 52 
5 
3.2.2.1 PREPARACIÓN DE BLANC0 ....................................................... ................................. 52 
3.3 EQUIP0 ............... ............................ ............................. ......................................................... 52 
3.3.1 DESALINADOR DE AGUA SALOBRE, MODELO 5TBW12K ................................... 52 
3 .3 .1.1 SISTEMA DE DESALINIZACIÓN CICA ....................................................................... 54 
3.4 SOFTWARE .......................................................................................................................... 55 
3.4.1 ROSA ....................................................................... ..................................................... ..... 55 
3.4.2 MINITAB 15 ............................................................... .................... ......... ......................... 55 
3.5 ANÁLISIS DE DATOS ...................................................................... ......... ......................... 55 
3.6 RANGOS DE DATOS .......................................................................................................... 56 
3.6.1 SELECCIÓN DE DATOS: ................................................................................................ 56 
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .... ......... ........................ ....................... ................................... 57 
4.1 PRIMERA EXPERIMENTACIÓN ....................................................................................... 57 
4.2 SEGUNDA EXPERIMENTACIÓN ..................................................................................... 66 
4.3 TERCERA EXPERIMENTACIÓN ..................................................................................... . 71 
4.4 CUARTA EXPERIMENTACIÓN ................................................................................. ....... 76 
4.5 QUINTA EXPERIMENTACIÓN ......................................................................................... 81 
4.6 SEXTA EXPERIMENTACIÓN ................................................ ........................................... 86 
4.7 SEPTIMA EXPERIMENTACIÓN ............................................. .... ............ ... ....................... 91 
4.8 OCTAVA EXPERIMENTACIÓN ........................................................................................ 96 
4.9 NOVENA EXPERIMENTACIÓN ...................................................... ........................... .... 101 
4.1 DÉCIMA EXPERIMENTACIÓN .............................................................................. ......... 106 
4.2 ONCEA V A EXPERIMENTACIÓN ................................................................................... 111 
4.3 DOCEAVA EXPERIMENTACIÓN ................................................................................... 116 
4.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO ................................................................................................ 122 
5. CONCLUSIONES ................................................................................................................... 124 
6. BIBLIOGRAFÍA .. ........................................................................... .............................. .......... 126 
6 
ÍNDICE DE TABLAS 
Tabla l. Clasificación del agua ......................................... .... .................. ......... ................. .... 18 
Tabla 2. Límites permisibles de contaminantes en el agua ............................. ..................... 24 
Tabla 3. Clasificación de la dureza del agua ...................... ............................ ...................... 27 
Tabla 4. Métodos de desalación .......................................... ......................... ........................ 29 
Tabla 5. Comparación entre ósmosis inversa y nanofiltración ................. .... ....................... .42 
Tabla 6. Experimentación variando la concentración de cloruro de sodio .......................... .49 
Tabla 7. Curva de calibración para la concentración de sodio ................. ............................ 51 
Tabla 8. Límites máximos 5TBW12K ................................ ...... ................. ... .... ...... ............ . 53 
Tabla 9. Relación de rechazo máximo para cada una de las corridas con respecto a NaCl. 
....................................... ...................... ..... ..................................................... ..................... 121 
Tabla 10. Constante de permeabilidad para las especies . ........... ................. .. ..................... 121 
7 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Fig. 1. Molécula del agua ....................................................................... .............................. 17 
Fig. 2. Representación de los fenómenos de coagulación y floculación.(Mackenzie , 1991 )26 
Fig. 3. Distribución de capacidad instalada para agua salada en ,el mundo ....... ... .... ......... ... 33 
F' 4 M' d d d 1· . . ' ·1· d . l . d . 1 1g. . eto os e esa m1zac1on ut11za os a rnve m ustna ............................................ 33 
Fig. 5. Ósmosis y ósmosis inversa ......................................................................................... 35 
Fig. 6. Comparación entre métodos de filtración ................................................................ . 3 7 
Fig. 7. Esquema de una estructura de espiral abierta ........ ........................... ......................... 38 
Fig. 8. Vista de las diferentes capas para una membrana de poliamida utilizando 1000 
acercamientos ..... .. ......... .............................................................................. ......................... 38 
Fig. 9. Imagen de la membrana para 30 y 10,000 acercamientos ........... .. ............................ 39 
Fig. 10 Estructuras de los materiales utilizados para la elaboración de membranas ............ 40 
Fig. 11. Desalinador de agua Nanolfold (5TBW12K) ..... .. ............... .................... ................ 53 
Fig. 12. Diagrama del sistema de desalinización montado en el CICA. .... .......................... 54 
Fig. 13. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-1.. .............. 57 
Fig. 14. Constante de disociación del agua en relación con la temperatura . ........... ............. 58 
Fig. 15. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-1 ........................................................ .... ......................... ......................... ... ...................... 60 
Fig. 16. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-1 .............. ................ .... ........................................................ 61 
Fig. 17. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-1 ................ ................. ........ ................................... .... ... .. .. ... 62 
Fig. 18. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-1 .................................................................... ............................ 63 
Fig. 19. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-1 ... ...................... 63 
Fig. 20. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-1.. ........... .. ............ ........... .. . 64 
Fig. 21. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-1. ..... .. ... .............................. .. . 65 
8 
Fig. 22. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-2 .............. .. 66 
Fig. 23. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-2 .......................................................... ....................... ........................ .............................. 67 
Fig. 24. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-2 ........... ............................ ......................... .. ........................ 67 
Fig. 25. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-2 ......... ........................... ..... ................... .............................. 68 
Fig. 26. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-2 ............... .......... .. .................. .. ...... .. .. ..... .......... ... .................... 68 
Fig. 27. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-2 ......................... 69 
Fig. 28. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-2 ...................................... .. . 70 
Fig. 29. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-2 ................ .. .......................... 70 
Fig. 30. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-3 ............. .. . 71 
Fig. 31. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-3 .... ............ .............. ........................... .. ................................. ............................ ............ ... 72 
Fig. 32. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para las 
diferentes corrientes, C.-3 ............................................... .. ............................ ......................... 72 
Fig. 33. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-3 ...................... ............. ...... ......... .......... .... ........... .......... ..... 73 
Fig. 34. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-3 ................ ............................. ............................ ...................... 74 
Fig. 35.Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-3 ... ............ .... .................... ......................... ........ ....................... 74 
Fig. 36. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-3 .................. ................. ..... . 75 
Fig. 37. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-3 ................ .. ... .... ................. .. 75 
Fig. 38. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-4 .... ... .. .. ..... 76 
Fig. 39. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-4 ........................... .... .............. ....... ............................... ....... ...... ............... ......... ....... ........ 77 
Fig. 40. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-4 ............ ............................ .. .... ....... ... .. ... .... .................. .... ... 77 
9 
Fig. 41. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-4 ..................................... .. ................................................. .. 78 
Fig. 42. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-4 ................. .. ....................... ..................................................... 78 
Fig. 43. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-4 ......................... 79 
Fig. 44. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-4 ............ .... ......................... 80 
Fig. 45. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-4 ............... ......................... .... 80 
Fig. 46. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-5 ................ 81 
Fig. 47. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-5 ..... ......................... ................................................... .. ...................... .. .... .................... .... 82 
Fig. 48. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-5 ................................ ................. ........ .......... ...... ........... ...... 82 
Fig. 49. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respe:cto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-5 ........................................ .................... .... .... ...................... 83 
Fig. 50. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-5 ........................................ ... ..... ........ .. ...... .............................. . 83 
Fig. 51. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-5 ....................... .. 84 
Fig. 52. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-5 ................... .................... .. 84 
Fig. 53. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-5 . ... ............ ...... ... .... ............. .. 85 
Fig. 54. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-6 .............. .. 86 
Fig. 55. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-6 ........................... .............................. ......................... ........................ .... ......................... 87 
Fig. 56. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-6 ............ .......................... .................... ... ..... ..................... .. . 87 
Fig. 57. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-6 ......................... ........... ............................ ....... .... .. ..... ........ 88 
Fig. 58. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-6 ........................................ ... ................... .. ............. ... .... ... .... .... 89 
Fig. 59. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-6 ............. ... .. .. .. ... 89 
10 
F' 60 c t · , 1 d 1 · c -1g. . oncen rac1on en e permea o respecto a tiempo, .-6 ......................................... 90 
Fig. 61. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-6 ............................................ 90 
Fig. 62. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-7 ................ 91 
Fig. 63 Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-7 ......... ......... ... .. .. .. ........ .. .. ................. ......................... .. ............. .. .. ......... .. ....... ............ ..... 92 
Fig. 64. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-7 .......................................................................................... 92 
Fig. 65. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-7 ........................ ... .. .... .. .. ................ .... .......... ... .................... 93 
Fig. 66. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-7 ....................................................................... .. ...................... 93 
Fig. 67. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-7 .... ..................... 94 
Fig. 68. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-7 ....................................... .. 94 
Fig. 69. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-7 ............................................ 95 
Fig. 70. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-8 ............. ... 96 
Fig. 71 . Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-8 ..... .......................... .. ......................... ......................... .. ........................... ..................... ... 97 
Fig. 72. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-8 ........... ........................................................... .. ............... ... 97 
Fig. 73 . Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-8 ................................................. .... ............ ........ ............. .... 98 
Fig. 74. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-8 ............... .......................... ..... ....................... .. .......... ............. . 99 
Fig. 75. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-8 ......................... 99 
Fig. 76. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-8 ....................................... 100 
Fig. 77. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-8 ....................... 100 
Fig. 78. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-9 .. .. .. ........ 101 
Fig. 79. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C-9 ........... .................. ...................................................................... ......... ..... ..................... 102 
11 
Fig. 80. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-9 ...................................................................................... .. I 02 
Fig. 81. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-9 ........................................................................................ 103 
Fig. 82. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-9 ........................................ ..... ...... ...... .. .... .... .... .. .................... 104 
Fig. 83. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-9 ....................... 104 
Fig. 84. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-9 ....................................... 105 
Fig. 85. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-9 ................ .... ...................... 105 
Fig. 86. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-1 O ............ l 06 
Fig. 87. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-10 ........................................................................................... ........................................ 107 
Fig. 88. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-1 O .................................. .................................................... 107 
Fig. 89. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-1 O ......... ......................... .................................................... l 08 
Fig. 90. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-1 O ...................................................................... ..................... 108 
Fig. 91. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-1 O ..................... 109 
Fig. 92. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-1 O ........... .... .. ............... ..... 109 
Fig. 93. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-10 .............. ....... 110 
Fig. 94. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferentes corrientes, C.-11.. .......... 111 
Fig. 95 . Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-ll ................................................................................ ................................................... 112 
Fig. 96. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-11. ....... ................................................. ......... ................. ... 112 
Fig. 97. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada una 
de las diferentes corrientes, C.-11. ................................. .......................... .. .... .. .................. 113 
Fig. 98. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totales con respecto al tiempo para 
las diferentes corrientes, C.-11 .......................................... .......... ....................................... 113 
12 
Fig. 99. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-11 ..................... 114 
Fig. l OO. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.·· 11 ........... ................. ....... 115 
Fig. 1 O l. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-11 .................. .................... 115 
Fig. 102. Gráfica de pH en relación al tiempo para las diferente:s corrientes, C.-12 .......... 116 
Fig. 103. Gráfica de la temperatura en relación con el tiempo para las diferentes corrientes, 
C.-12 . .. ........................... ..................................................... ................................................ 117 
Fig. 104. Gráfica de la concentración de iones de sodio con respecto al tiempo para cada 
una de las diferentes corrientes, C.-12 . ......................................... ... ... ...... ... ... ........ .. .... ...... 117 
Fig. 105. Gráfica de la concentración de iones de cloro con respecto al tiempo para cada 
una de las diferentes corrientes, C.-12 ...................................................... .......................... l 18 
Fig. 106. Gráfica de la concentración de sólidos disueltos totalc:s con respecto al tiempo 
para las diferentes corrientes, C.-12 ............................................ ....................... ..... ........... 118 
Fig. 107. Relación de rechazo de sólidos disueltos totales del sistema, C.-12 ................... 119 
Fig. 108. Concentración en el permeado respecto al tiempo, C.-12 ................................... 120 
Fig. 109. Concentración en el rechazo respecto al tiempo, C.-12 ....................... ............... 120 
Fig. 110. Gráfico de control, relación de rechazo para las experimentaciones realizadas. 122 
Fig. 111 . Capacidad real del proceso .......... ......... ...............................................................123 
Fig. 11 O. Izq. Solución indicadora dicromato de potasio y muestra. Der. Solución saturada 
de nitrato de plata . .... ..... ... ..... ... .. ........ .......................... .... ........................ ............ ...... ....... . 129 
13 
1. INTRODUCCIÓN 
Al inicio de la década de los 70's el ofrecer un producto como agua embotellada, era 
considerado por las personas como una rareza, pues no existía ,esta necesidad por parte de la 
sociedad. Sin embargo, en la actualidad, al no tener seguridad en la calidad del agua que se 
está consumiendo, se ha creado un mercado que antes era prácticamente inexistente. Como 
es de esperarse, al aumentar la población, los niveles de contaminación en algunas zonas 
son mayores, al igual que la demanda de servicios. El agua si,~mpre ha sido una necesidad 
básica para el funcionamiento de hombre, por lo que es uno de los recursos principalmente 
demandados, tanto por su cantidad como por su calidad. 
El crecimiento en los niveles de contaminación y la falta de agua, han sido alarmantes en 
los últimos años, los países que se encuentran en vías de desarrollo, no están excluidos de 
estos problemas. Estudios realizados en Latinoamérica, señahm que cerca del 88% de los 
casos de diarrea se deben a la mala calidad del agua ingerida (UNICEF, 2008). Estas 
enfermedades se presentan en zonas donde la capacidad económica es baja y comienzan a 
incapacitar a las personas para que logren tener un desarrollo pleno, incluso se forma un 
círculo vicioso en el cual, al no lograr tener una buena salud sus capacidades en el trabajo 
disminuyen y esto va en detrimento de sus ingresos y sus oportunidades de mejorar. 
El reto en los últimos años, ha sido tener un sistema eficiente: de potabilización del agua, 
que cuente con las siguientes características: bajo costo, de fác:il manejo y amigable con el 
medio ambiente. Estas particularidades permitirán que un mayor número de personas 
puedan tener el servicio y logren mejorar sus condiciones de vida. 
El agua comúnmente presenta una serie de contaminantes entre los que se encuentran los 
sólidos suspendidos, sólidos disueltos, virus y bacterias, por lo que la limpieza de ésta 
puede representar un problema complejo, siendo los sólidos disueltos los contaminantes 
más difíciles de remover. 
Hay un número significativo de métodos para potabilizar el agua, existen dispositivos de 
remoción de contaminantes que se dan en forma natural, así como también se ha buscado 
desarrollar otros métodos. Entre éstos se encuentra la sedimentación, coagulación y 
floculación, y son los que se emplean comúnmente, sin embargo estos métodos se enfocan 
a un determinado tipo de contaminante, por ejemplo los dos primeros métodos tienen la 
finalidad de eliminar principalmente los sólidos suspendidos, mientras que otros 
tratamientos como la cloración, buscan eliminar la presencia de bacterias y virus del agua. 
14 
El agua de mar desalada y el agua subterránea salina han llegado a ser una de las fuentes 
principales del agua en las regiones áridas de Oriente Medio, que ostenta cerca de los dos 
tercios de la capacidad mundial de plantas desaladoras. La tecnología de destilación 
dominó el escenario de la desalación hasta 1970, desde entonces se han desarrollado nuevas 
tecnologías, entre ellas ósmosis inversa y electrodiálisis que han dado como resultado un 
incremento sustancial en su aplicación. La razón de esta tendencia es que el costo real de la 
tecnología de ósmosis inversa ha decrecido firmemente en las últimas décadas. Debido a la 
alta demanda provocada por el crecimiento desmedido de la población, los servicios de 
suministro de agua comienzan a basarse en los sum1mstros subterráneos, 
desafortunadamente las aguas subterráneas están a menudo altamente mineralizadas, tanto 
de forma natural como asociada a la contaminación, por lo que son inadecuadas para el 
consumo humano. Las altas concentraciones de sólidos disueltos totales pueden dar sabores 
inaceptables al agua, afectar al sistema digestivo de los consumidores sensibles y tener 
impactos económicos importantes debido a corrosiones y depósitos. 
Los problemas de suministro de agua en tales zonas pueden aliviarse mediante la 
desalación de las aguas disponibles, no sólo para consumo humano sino para mantener la 
reserva de agua. Así que es necesaria la instalación de plantas desaladoras que deberían ser 
preferiblemente resistentes, fáciles de operar y mantener. La destilación solar no ha 
recibido amplia aceptación debido a los costos de inversión relativamente elevados, a las 
grandes superficies requeridas para la producción de relativamente pequeñas cantidades de 
agua y a los fallos de materiales como resultado de su prolongada exposición solar. 
Durante los últimos cincuenta años se ha buscado el desarrollo de nuevas tecnologías, que 
puedan remover una mayor gama de contaminantes, entre los desarrollos más recientes se 
encuentra el uso de membranas. Este método tiene su origen en la filtración, en donde se da 
la separación de dos o más compuestos al estar en contacto con un medio poroso, y su 
funcionamiento es muy similar a la ósmosis inversa. Sin embargo a diferencia de otros 
métodos, la separación parte de la interacción entre la solución y la membrana, y la carga 
de éstos, el tamaño del poro no juega un papel tan crítico como lo es en otros métodos 
como la microfiltración. 
Las aguas subterráneas superficiales utilizadas en muchos municipios como fuente de agua 
potable, contienen elevadas concentraciones de iones divalentes ( calcio y magnesio) y de 
materia orgánica, que puede reaccionar con el cloro dando lugar a niveles elevados de 
trihalometanos. Debido a esto se recomienda el uso de la nanofiltración o membranas 
suavizantes. La nanofiltración se presenta como una alternativa para la remoción de sólidos 
disueltos basándose en el principio de la filtración, esta operación tiene un uso más eficaz 
de energía y reporta eficiencias variables de acuerdo al tipo de contaminantes. Dado el 
menor uso de energía en comparación de otros métodos, -como lo es la ósmosis inversa-, se 
plantea una reducción de costos de operación, permitiendo una mayor viabilidad económica 
en el uso de este método por la obtención de agua para consumo humano. 
15 
Si esta tecnología se lograra adaptar a la remoción de iones monovalentes, se tendría una 
nueva alternativa que permitiría la potabilización del agua ,;on la presencia de diversos 
iones (monovalentes y multivalentes), aumentando la eficiencia de las técnicas de 
membrana disminuyendo los costos. 
El objetivo general de esta tesis es definir la eficiencia de las nanomembranas para la 
remoción de sales del agua, a través de la nanofiltración. 
Para cumplir con el objetivo general, se propone la realización de los siguientes objetivos 
específicos: 
1. Determinar las condiciones óptimas de pretratamiento, flujo, presión y temperatura, 
para obtener el mayor porcentaje de rechazo de diversos contaminantes en agua. 
2. Obtener el costo de la implementación del sistema completo. 
3. Calcular los coeficientes de transferencia de masa, que se obtengan variando las 
condiciones de operación en el sistema. 
El estudio a realizar busca caracterizar la capacidad de remoción de sales, al conocer las 
condiciones óptimas para obtener un alto porcentaje de remoción de contaminantes, 
principalmente de iones monovalentes, utilizando cloruro de sodio y determinar el costo 
aproximada de la implementación del sistema. 
El desarrollo de esta investigación da a conocer el desempeño de membranas para la 
remoción de contaminantes, considerando principalmente iones monovalentes, y encontrar 
cuál modelo de transferencia de masa se ajusta mejor al comportamiento real, debido a que 
se tienen diversos modelos que se ajustan a los diferentes tipos de contaminantes. 
Esta investigación permite identificar si se requiere un tratamiento anterior y posterior a la 
aplicación de este método, así como definir los costospara su implementación en México. 
Debido al alto conswno de agua, las pruebas deben realizarse en un corto tiempo, ya que se 
obtiene un flujo de rechazo con una alta concentración del contaminante inicial, la cual no 
se puede reutilizar. La caracterización de las muestras emplea materiales peligrosos, por lo 
que se buscó realizar el menor número, con el fin de disminuir la generación de residuos 
peligrosos. 
16 
2. MARCO TEÓRICO 
El agua es el líquido principal que ayuda a la subsistencia del humano en el mundo. 
Tradicionalmente este compuesto se presenta de forma natural con una cantidad mínima de 
impurezas (minerales, gases, entre otros). 
2.1 COMPOSICIÓN DEL AGUA 
En 1780 Cavendish y Lavoisier demostraron que el agua está compuesta por los elementos 
Oxígeno e Hidrógeno. Para 1842, Dumas confirmó que la molécula del agua se constituía 
como H20 con un peso molecular del 18.01 g/mol. 
Algunas de las propiedades de las moléculas dependen de las características de los enlaces 
que se establezcan entre sus átomos. En el agua se presenta un momento dipolar mayor que 
cero, por lo que la molécula se considera doblada y forma un ángulo sobre uno de sus 
átomos, sin que exista asimetría. La molécula de agua tiem:: una forma angular con el 
oxígeno colocado en el vértice y las uniones formando un ángulo de aproximadamente 
104.5° (Fig. 1 ). Este valor es considerado en un estado de equilibrio ideal que en realidad 
no existe, pues lo núcleos de las moléculas no ocupan posiciones fijas, sino que vibran 
constantemente aún a O K, y la ubicación de los electrones sólo puede establecerse en 
términos probabilísticos. Se tiende a creer, que debido a la polaridad de las moléculas, éstas 
no pueden estar aisladas en el líquido ni unidas en conjuntos pequeños, sino que tienen que 
atraerse unas con otras formando grupos cerrados. 
17 
Hidról!'en 
Fig. 1. Molécula del agua. 
La estructura del agua se constituye por conjuntos hexagonales, en donde cada molécula 
está unida a su vecina por medio de un puente de hidrógeno. El carácter bipolar del agua 
impide que las substancias que se disuelven en ellas conserven sus moléculas intactas. La 
disolución implica la ionización o fraccionamiento de las moléculas en átomos o grupos de 
átomos con diferentes cargas. Por ejemplo NaCl en solución se convierte en ión Na+ cr. 
Igual pasa con todos los otros compuestos químicos disueltos. Esto se debe a que en cuanto 
el soluto se dispersa, cada extremo de la molécula de la substancia es atraído por el dipolo 
de la carga opuesta, lo que produce la ruptura molecular y la consiguiente disociación 
iónica. En el agua los compuestos pueden ser parcial o totahnente ionizados. 
Las propiedades que los compuestos totalmente ionizados tienen, son las que corresponden 
a los iones individuales y no a las moléculas completas. Cada ión crea y transporta su 
propio campo eléctrico y por consiguiente no puede permanecer aislado de las moléculas 
del agua que lo rodean y están polarizadas, sino que, por el contrario produce una atracción 
electrostática entre él y los dipolos, los cuales quedan formando una envoltura a su 
alrededor orientada según sea la carga. Cuanto más intenso sea el campo del ión, tanto más 
moléculas de agua atraerá hacia sí. Este fenómeno se llama solvatación y es una de las 
principales dificultades para limpiar el agua. 
2.2 PANORAMA MUNDIAL 
La superficie de la Tierra se encuentra cubierta por un 70% de agua, de la cual el 97% de 
este líquido es agua salina, el 3% restante se encuentra repartido de la siguiente forma: 
- 60.89% 
- 30.8% 
-0.3% 
Bancos de hielo, glaciales y nieves perpetuas 
Aguas subterráneas 
Lagos, lagunas, ríos 
La clasificación del agua de acuerdo a su concentración es la siguiente: 
T bl 1 Cl . fi . ' d I a a as1 1cac10n e agua 
Denominación del a2ua Salinidad (oom de TDS) 
Ultra pura 0.03 
Pura 0.3 
Desionizada 3 
Dulce <1.000 
Salobre 1.000-10.000 
Salina 10.000-30.000 
Marina 30.000-50.000 
Salmuera >50.000 
18 
Debido a esto el agua debe considerarse como un recurso escaso y de suma importancia, ya 
que solo el 3% de este líquido se encuentra disponible para consumo humano. 
Después de precipitarse el agua puede entrar en contacto con diversos contaminantes como 
materia orgánica, minerales, bacterias y organismos, conforme corre a través de la 
superficie de la Tierra. De forma natural existen diferentes mecanismos de limpieza, como 
por ejemplo la filtración a través de tierra, siendo este método ,efectivo para la remoción de 
bacterias y partículas de mayor tamaño o también existe la sedimentación de materiales y 
diversas impurezas. 
El agua por costos se obtiene de aguas superficiales, la cual es procedente de ríos, lagos y 
pantanos, contiene partículas normalmente como son arcillas, restos de plantas y animales. 
Conforme la población del mundo aumenta, la producción del agua debe aumentar, 
obligando a obtenerla de fuentes que anteriormente no se empleaban, además de que se 
tiene un crecimiento en los niveles de contaminación dentro de éstas. De acuerdo a los 
reportes (UNESCO, 2006), cerca de 5 millones de personas mueren al año debido a 
enfermedades relacionadas con el agua, estas enfermedades se clasifican en cuatro tipos 
principales: 
a) Enfermedades transmitidas por el agua.- Aquellas enfermedades causadas por el agua 
contaminada con desechos humanos, animales o químicos. Entre las más comunes se 
encuentran el cólera, la fiebre tifoidea, la diarrea y la poliomielitis. La mayor parte de esta 
contaminación se puede evitar con un tratamiento previo del agua. 
19 
b) Enfermedades con base en el agua.- Enfermedades causadas por organismos en el agua, 
que pasan la primera parte de su vida en el agua y la segunda como un parásito dentro de 
otros organismos, los ejemplos más comunes son el gusano de: Guinea, la paragonimiasis, 
la clonorquiasis, entre otras. Este tipo de enfermedades se fomentan con la creación de 
presas, la mayoría de estas enfermedades bajan el rendimiento normal de la persona. 
c) Enfermedades de origen vectorial relacionadas con el agua. - Representan a aquellas 
enfermedades transmitidas por vectores como los mosquitos y las moscas tsetsé, que se 
crían y viven cerca del agua. 
d) Enfermedades vinculadas a la escasez de agua.- Son las enfermedades que se propagan 
en condiciones de escasez de agua dulce y por otro lado en la falta de sanidad, entre ellas se 
encuentran el tracoma y la tuberculosis. 
El agua de consumo humano tradicionalmente se obtiene de los cuerpos superficiales, 
conforme aumenta la demanda de este recurso, se comienzm1 a emplear los depósitos 
subterráneos. 
Aguas Superficiales.- Procedentes de ríos, lagos y pantanos. Contienen partículas que 
normalmente son arcillas, restos de plantas, animales y vertidos de la población. 
Aguas Subterráneas.- Provenientes de manantiales, surgen del interior de la tierra o se 
obtiene de pozos, tradicionalmente estas aguas presentan un grado menor de contaminación 
que el agua superficial. 
El uso de diversos compuestos químicos derivados de su empleo en la industria química y 
agrícola, han aumentado la contaminación del agua, tanto de fuentes superficiales como 
subterráneas. 
Las fuentes de contaminación son diversas pero se engloban en dos tipos principales: 
a) Alteración del cuerpo de agua. 
b) Adición de cargas en los cuerpos de agua. 
a) Alteración del cuerpo. 
Esta contaminación se deriva de diversas actividades, como la modificación del esquema 
hidráulico de estos cuerpos, la acumulación de sedimentos, la introducción de nuevas 
especies, el cambio del caudal debido a la presencia de urbanizaciones, creación de 
sedimentos que se desechan dentro de los ríos. Uno de los ejemplos más notables de estas 
alteraciones en los cuerpos de agua es la salinización de ]os acuíferos, en donde se 
20 
comienza a extraer una cantidad desmedida del agua y la urbanización de las zonas no 
permite una recarga adecuadadel acuífero de forma natural por parte de las lluvias. 
b) Adición de cargas en los cuerpos de agua. 
Existen diversas formas, las principales son la presencia de efluentes de aguas residuales, 
junto con los lixiviados de los desechos sólidos. 
Tradicionalmente la potabilización del agua busca eliminar las impurezas, que sean 
ofensivas para los sentidos, quitando el color, olor y sabor. 
Según el tamaño de las partículas del sólido o líquido disgregado dentro de otro, hay un 
cambio en la clasificación del fenómeno y en las características. que presenta. Cuando hay 
solución completa el soluto presenta dimensiones iguales o inferiores a 1 µm - mientras que 
los coloides presentan dimensiones entre 1 µm y 1000 µm-. Los sólidos suspendidos son de 
tamaño igual o mayor de 1000 µm. 
De acuerdo a Wes McGowan (2000), los contaminantes del agua más representativos son 
los siguientes: 
Organismos patógenos: Entre estos organismos se encuentran, bacterias, 
protozoarios, virus y helmintos, la contaminación se da principalmente por estar en 
contacto con materia fecal. 
Arsénico.- El Arsénico se presenta de forma natural en rocas sedimentarias y 
volcánicas, así como en aguas geotermales; en la actualidad puede existir 
contaminación por contacto del agua de derrames o depósitos. Este elemento en sus 
diferentes formas provoca alteraciones de la piel, efectos en el sistema nervioso, 
presenta afectación en los sistemas respiratorio, gastrointestinal y hematopoyético, 
derivado de sus efectos al metabolismo humano. 
Cloruros.- La presencia de éste se da de forma común, principalmente por diversas 
causas de contaminación, contacto con sedimentos marinos, agua de mar o 
industrial. En concentraciones mayores da un sabor característico y puede 
conformar compuestos nocivos para la salud (cancerígenos). 
Fluoruros.- Se da de forma natural, siendo un compuesto benéfico cuando se 
encuentra en bajas proporciones, pero puede afectar la higiene bucal si se encuentra 
en exceso. 
21 
Fierro.- Este compuesto se presenta naturalmente en el suelo, por lo que es fácil su 
transferencia en el agua, es notoria su presencia al dar un tono café característico. 
Plomo.- La presencia de éste puede afectar seriamente la salud y a largo plazo se va 
bioacumulando en el cuerpo. Los posibles motivos de: contaminación son por el 
contacto de los residuos en la industria química y construcción, así como materiales 
en fontanería. Puede perturbar el sistema nervioso, afectación en el sistema 
reproductivo y provoca anemia. 
Manganeso.- El exceso de este material afecta el sistema nervioso, respiratorio; 
presenta un color café y un sabor característico y puede haber contaminación por 
contacto de depósitos minerales. 
Nitratos.- Afecta al sistema enzimático, algunas veces causando 
metahemoglobinemia afectando el desarrollo y el crecimiento. 
Sodio.- El exceso de sodio puede afectar al sistema circulatorio, así como provocar 
daños al hígado, aunque no se ha señalado el nivel óptimo de consumo de este 
compuesto. 
Sulfato.-El exceso de estas sales puede afectar al sistema. digestivo, al no permitir la 
absorción adecuado de los alimentos en el organismo, así como la presencia de 
sulfatos orgánicos que pueden ser cancerígenos, la contaminación del agua es 
debido al contacto con desechos industriales. 
Zinc.- Su principal característica es dar sabor al agua, generalmente se encuentra 
cuando el líquido se encuentran cercanos a zonas que se ,;;onsideran minas o estar en 
contacto con agua o desechos industriales, el exceso de este material afecta el 
sistema inmunológico. 
La Organización Mundial de la Salud estima, que cada persona requiere un mínimo de 150 
litros de agua a diario, de las cuales sólo el 1.6% es para consumo y el restante es para la 
realización de sus actividades. Aproximadamente el 70% del agua dulce que emplea el 
hombre se destina a la actividad agrícola. 
El agua es indispensable para la subsistencia del hombre, al ser el nutriente principal del 
cuerpo humano. La distribución de este líquido no es uniforme y sólo el 1.5% del agua se 
considera potable, (CONAGUA, 2008). 
Existen alrededor de 1.386 millones de km3 de agua en la hidrósfera, sin embargo el 75% 
de este recurso está en los océanos, por lo que presenta un alto contenido en sales. Se 
22 
consideran el agua superficial como recurso renovable, el cual se encuentra en lagos, 
reservarlos y sistemas de los ríos. La principal recarga de estos recursos se debe al 
fenómeno de evaporación del agua en los océanos, al hacer una desalación de forma 
natural. 
De acuerdo al reporte de GEO 4, en la actualidad 33% de la población vive en países con 
estrés hídrico, y las proyecciones para el año 2025, cerca de 67% de la población vivirá en 
países que se consideran con estrés hídrico. Durante los últimos años se han reportado 
alrededor 5 millones de muertes por año asociadas a enfermedades del agua. 
El criterio utilizado para definir estrés hídrico, se emplea cuando no se puede cumplir el 
requerimiento de 1000 m3 /hab/año. Como sabemos esta distribución no es equitativa, ya 
que el 50% de los recursos hídricos se encuentran en seis pafses: Brasil, Canadá, Rusia, 
Estados Unidos, China e India. 
En la actualidad el 70% de los cuerpos de agua superficial dentro de la República Mexicana 
presentan diferentes grados de contaminación; esto es un serio problema, debido a que el 
país ahora no cuenta con la capacidad para dar el tratamiento adecuado al agua que requiere 
su población actual, cerca del 10% de las personas no tiene acceso a este líquido vital. 
Existe una amplia gama de contaminantes dentro del agua, siendo los más comunes la 
presencia de sales y materia orgánica, sin embargo confonne awnenta el número de 
personas, la demanda de agua se incrementa, obligando a los gobiernos a hacer uso de otras 
fuentes. Algunas de estas fuentes presentan un alto grado die contaminantes, debido al 
contacto con elementos altamente nocivos para la salud. Por ejemplo, el Arsénico es un 
elemento que tiene devastadores efectos en la salud hwnana, principalmente por su 
afectación en el metabolismo, al provocar gangrena, cáncer, cirrosis, entre otros 
padecimientos al influir en diversos sistemas (nervioso, gastrointestinal, etc.). Actualmente 
alrededor de 2 millones de habitantes localizados en 6 estados (Chihuahua, Coahuila, 
Nuevo León, entre otros) se encuentran en riesgo de conswnir agua con Arsénico; la cual se 
contaminó tanto de forma natural como por factores antropogénicos (CONAGUA, 2008). 
El hombre ha desarrollado diversos métodos de potabilización del agua, sin embargo, la 
mayoría de los procedimientos son adecuados para un contaminante en específico, o 
únicamente incluyen un grupo. La Norma Oficial Mexicana 127-SSAI-1994 para 
potabilización de agua, considera alrededor de 36 contaminantes, entre los compuestos más 
difíciles de remover se encuentran los sólidos disueltos (CONAGUA, 2008). 
2.3 SITUACIÓN EN MÉXICO 
México es considerado como un país semiárido ya que alrededor del 56% de su territorio 
entra dentro de las escalas de semiárido. El agua dentro de la República no se encuentra 
23 
distribuida de una forma equitativa, esto debido a que cerca del 67% del agua cae en los 
meses de junio a septiembre y la mitad de territorio recibe solo el 25% de este recurso en 
forma natural, siendo que la mitad de la lluvia cae sólo dentro del 27% del territorio en los 
estados de Chiapas, Oaxaca, Campeche, Quintana Roo, Yucatán, Veracruz y Tabasco. Se 
considera que cerca del 40% de la población vive en zonas de estrés hídrico. 
El agua subterránea abastece al 70% de la población y aunque en términos globales los 
acuíferos sólo abastecen al 38% de la demanda total de las necesidades de los mexicanos, la 
sobreexplotación de este recurso es el que afecta de mayor forma en términos reales a su 
población (Carabias, 2006). 
La contaminación de los cuerpos de agua es producto de las descargas de aguas residualessin tratamiento, ya sea de tipo doméstico, industrial, agrícola, pecuario o minero. México 
ocupa el lugar 106 de un total de 122 países en lo que respecta a calidad de agua. Los 
últimos registros muestran que aproximadamente el 89.2% de la población en la República 
Mexicana cuenta con acceso a agua potable y cerca de 10.6 millones de personas no 
cuentan con ella. A finales del año 2001, más del 70% de los cuerpos de agua del país 
presentaban algún indicio de contaminación. Las cuencas que presentan los mayores 
índices de contaminación son Lerma-Santiago, Balsas, las aguas del Valle de México y el 
sistema Cutzamala. Para los últimos años se están sobreexplotando alrededor de 102 
acuíferos de un total de 653, siendo que para 1975 solo se tenían sobreexplotados 32 
(Carabias, 2006). 
En México las estimaciones de la CONAPO (Consejo Nacional de la Población) considera 
que para el 2050 tendremos un incremento de la población de alrededor de 14% 
(CONAPO, 2007). La disponibilidad de agua en México por habitante en 1955 era de 
11,500 m3, y las estimaciones realizadas para el 2025 son de 3822 m3. 
Las comunidades anegadas son las que presentan un mayor problema, al no tener 
mecanismos adecuados para la potabilización de agua. Como se ha mencionando 
anteriormente los contaminantes son muy variados y dependen claramente de la zona en la 
que se extrae el agua. 
La NOM 127-SSAI-1994, establece los contaminantes comunes y define los límites 
permisibles (Tabla 2.) para el conswno hwnano y consideran diversos tratamientos para su 
eliminación, los que se enlistan a continuación: 
No existe un método de purificación 100% efectivo en la remoción de todos los 
contaminantes. Los procesos de separación por medio de membranas (filtración), permiten 
operar a menores costos obteniendo productos con un mayor valor con la ventaja de tener 
menores efectos nocivos en comparación de otras técnicas. 
24 
Sin embargo, de los métodos actuales el que cubre un mayor espectro es el uso de 
nanomembranas, aunque la investigación en esta área se ha centrado principalmente en la 
desalinización de agua. Es importante recordar que este método requiere de pretratamiento 
para eficientar la capacidad de remoción de los compuestos (We:s McGowan, 2000). 
Este método consiste en la separación de dos fases, por medio ele una membrana, la cual de 
un lado permite el paso del solvente y del otro lado el paso de algún soluto con un tamaño 
de partícula específico en micrómetros. 
Tradicionalmente el uso de nanomembranas se considera como el método ( ósmosis inversa) 
más efectivo al remover partículas de diámetro de 0.001 µm. Debido a que este proceso 
requiere trabajar a una alta presión, se considera como uno de los métodos más caros, 
volviéndolo prácticamente inaccesible para la población. 
En años recientes se continuaron las investigaciones en el tema, en donde se buscó mejorar 
este proceso. Debido a esto se desarrolló la nanofiltración, la cual abre una nueva 
perspectiva, en donde se puede tener un mejor nivel de calidad del agua, a un bajo costo. Es 
necesario considerar indispensable un pretratamiento por ues razones principales, la 
primera consiste en la eliminación del cloro, ya que e:ste elemento puede dañar 
irreversiblemente a las membranas; la segunda para mejorar la eficiencia de la membrana y 
la tercera para aumentar el tiempo de vida de ésta. Se plantea como una alternativa para la 
potabilización de agua, removiendo diversos contaminantes. Las evaluaciones económicas 
de implementar estos sistemas, considera básicamente la ósmosis inversa en donde entre 
mayor presión se reducen costos al lograr obtener una mejor eficiencia del proceso (M. 
Hetaiche, 2005). 
En la actualidad se emplean diferentes tipos de nanomembranas; sin embargo, su capacidad 
varía mucho en relación al material que se desea concentrar y su interacción con el tipo y 
configuración de la membrana. Estudios similares que buscan evaluar estos sistemas solo 
consideran parcialmente los procesos, como lo es "El estudio de remoción del Arsénico a 
través de la Nanofiltración y sus aplicaciones en China" (Shengji Xia, 2007), en donde se 
considera como el sistema sólo la membrana, por lo que esa evaluación se debe considerar 
desde una perspectiva global. Sin embargo es de los primeros que trata la interacción con 
otros compuestos presentes . 
T bl 2 L' . . ºbl d a a 1m1tes perm1s1 es e contammantes en e agua 
LIMITES PERMISIBLES 
Material Concentración Material Concentración 
Aluminio 0.20 mg/L Cloro residual libre 0.2-1.50 mg/L 
Arsénico 0.05 mg/L Cloruros 250 mg/L 
Bario 0.70 mg/L Cobre 2 mg/L 
Cadmio 0.005 mg/L Cromo total 0.05 mg/L 
Cianuro 0.07 mg/L Dureza total 500 mg/L 
Cloro residual 0.07 mg/L Fenoles 0.001 mg/L 
Fierro 0.30 mg/L Fluoruros 150 mg/L 
25 
Manganeso 0.15 mg/L Mercurio 0.001 mg/L 
Nitratos 10 mg/L Nitrógeno amoniacal 0.50 mg/L 
Nitritos 0.05 mg/L oH 6.5-8.5 
Aldrin y Dieldrín 0.03 mg/L Clordano 0.30 mg/L 
DDT 1 mg/L Lindan o 2 mg/L 
Hexaclorobenceno 0.01 mg/L Heptacloro y epóxido 0.03 mg/L 
Metoxicloro 20 mg/L Plomo 50 mg/L 
Sodio 0.025 mg/L STD 200 mg/L 
Sulfatos 400 mg/L SAAM .0.50 mg/L 
Trihalometanos totales 0.20 mg/L Zinc 50 mg/L 
2.4 MÉTODOS DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA 
Para la remoción de estos contaminantes se han implementado diversos métodos de 
purificación, a continuación se presenta una breve descripción de cada uno de los métodos 
de tratamiento, considerando sus principios y principales ventajas y desventajas: 
2.4.1 DESINFECCIÓN 
Los procesos de desinfección se emplean para reducir la presencia de patógenos a un nivel 
que no sea riesgoso para la salud, entre los que se encuentran bacterias, virus y amibas. 
El proceso de desinfección que más se utiliza, es a partir del cloro, empleando el 
hipoclorito de sodio (NaClO), que en el agua forma el ácido hipocloroso (HClO), el cual 
interactúa con la pared de la célula oxidándola. Sin embargo con la presencia de otros 
compuestos puede reaccionar formando compuestos nocivos para la salud, el ejemplo más 
radical sería la formación de trihalometanos, los cuales son cancerígenos. 
La desinfección con ozono, parte de la formación de la molécula (03) , la cual tiene una alta 
capacidad de oxidación, sin embargo la descomposición del compuesto es muy rápida, por 
lo que se tiene que elaborar in situ, mas tienen la ventaja de no formar compuestos nocivos 
para la salud. 
Otro método que se suele utilizar es el uso de luz ultravioleta, es decir el empleo de rayos 
en una longitud de onda de 100 a 400 nm, afectando los virus y las bacterias en su 
mecanismo reproductor ácido ribonucleico (ARN), disminuyendo el riesgo de infección. Es 
indispensable un tratamiento previo para ser eficiente (Mackenzie, 1991 ). 
2.4.2 COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN 
La coagulación y floculación son procesos que se pueden resumir como una etapa en la 
cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas llamadas flóculos, lo cual ocasiona que 
su peso específico supere al del líquido y se puedan precipitar. 
26 
La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas, de 
modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas. 
La floculación tiene relación con los fenómenos de transporte dentro del líquido, para que 
las partículas hagan contacto, esto implica, la formación de puentes químicos entre 
partículas de modo que se forme una malla de coágulos, la cual sería tridimensional y 
porosa, así se formaría, mediante el crecimiento de partículas coaguladas, un flóculo 
suficientemente grande y pesado como para sedimentar. Esto es más claro en la figura que 
se encuentra a continuación: 
COAGULACIÓN 
aÓ: + y r =Q) + -w-- -· ~ 
COL:~E= /w--DESESTABILI=<\ '°" .. L.º. r-
ZACIÓN POR \ MICROFLÓCULO MICROFLÓCULO 
POLfMERO NEUTRALIZA· COLOIDE 
CATIÓNICO CIÓN DE CARGA DESESTABILIZADO 
FLOCULACIÓN 
MICROFLÓCULO 
+,7;~ 
AGLOMERACIÓN MACRCFLOCULO 
Fig. 2. Representación de los fenómenos de coagulación y floculación.(Mackenzie,1991) 
En los últimos años se ha seguido investigando y derivado de esto se han desarrollado 
diversos tecnologías, en los que se combinan varios métodos como es el caso de "Mineral 
Oxide Liquid Concentrates for Water and Wastewater Treatment" US Patent 6527975 81, 
en donde los hidróxidos de diversos metales se combinan en un medio básico y comienzan 
a funcionar como aglutinantes de los coloides en el agua contaminada mientras que el 
oxígeno tiene la función de desinfectar. 
2.4.3 ABLANDAMIENTO DEL AGUA E INTERCAMBIO IÓNICO 
Este método consiste en la remoción de la dureza del agua, es decir la presencia de altos 
niveles de sales de calcio y magnesio, esto se logra con el ink:rcambio iónico a través del 
agua. La presencia de estas sales dificulta los procesos de lavado en el hogar y en el área 
industrial afecta la transferencia de calor. La clasificación que se considera es: 
27 
Tabl 3 Cl 'fi . ' d 1 d a as1 1cac1on e a ureza d 1 ua e a.i 
Categoría mg/L 
Suave <17 
Ligeramente dura 17.1-60 
Moderadamente dura 60-120 
Dura 120-180 
Muy dura 180-> 
El método parte de un intercambio de cationes, a partir de bases orgánicas e inorgánicas, 
los sistemas consisten en tres elementos: 
El primero, un tanque presurizado, el cual contiene un lecho de resinas para intercambio 
catiónico, siendo éste el elemento indispensable, y por separado una sal que permita su 
regeneración junto con una válvula que facilite el flujo de la sal. La resina que se emplea 
comúnmente es un copolímero de poliestireno sulfonatado y como agente regenerador de la 
misma cloruro de sodio, éste se emplea conforme se va reduciendo la capacidad de la resina 
para hacer el intercambio. 
La reacción que ocurre con las sales y la resina es: 
2RNa + Ca(HC03)2 7 R2Ca +2NaHC03 
R2Mn+ 2NaCl 7 2RNa+ MnCh 
La dureza del agua también se puede eliminar empleando ósmosis mversa, el cual se 
describe posteriormente en el documento. 
El intercambio iónico también se emplea para la remoción de iones de fierro, sin embargo 
para que se logre esto, es necesario eliminar el contacto con el aire y regenerar la resina 
constantemente antes de exceder su límite. 
R2Fe+ 2NaCl 2RNa+ FeCh 
Otros metales que se logran eliminar son el Cadmio (Cd), Cobre (Cu), Zinc (Zn), y Plomo 
(Pb), en menor grado también se pueden remover el Bario (Ba) y el Radio (Ra). 
2.4.4 PROCESO DE AEREACIÓN 
Al entrar en contacto el aire con el agua, la presencia de oxígeno y de los rayos ultravioletas 
funcionan como desinfectantes. Este método tiene dos funciones importantes, la primera 
consiste en desgasificar el agua y la segunda es la de oxigenación de ésta, esto permite la 
eliminación de compuestos orgánicos volátiles y olores así, como la reducción de los iones 
28 
de fierro y magnesio. Un claro ejemplo que se sigue utilizando son las cataratas del 
Niágara. 
Las técnicas más utilizadas consisten en sistemas de gravedad abiertos y sistemas de 
presión cerrada. El primero es el más conocido, en donde el agua entra en contacto con el 
aire, el segundo consiste en una porción de agua, que se encuentra dentro de un tanque 
saturado de aire por medio de un compresor, para un tiempo dado. Otra forma es el anexo 
de un tubo Venturi que permite introducir aire dentro del agua. 
Los gases más comunes en el agua son amoniaco (NH3), dióxido de carbono (C02), cloro 
(Ch), ácido sulfhídrico (H2S), metano (CH4) y radon (Rn). El valor del pH puede influir en 
la eliminación completa de estos compuestos. 
2.4.5 PROCESO DE ADSORCIÓN 
Este proceso es uno de los más antiguos para la clarificación del agua. La adsorción es el 
fenómeno que ocurre cuando se acumulan varias substancias en una interface, que se 
encuentra entre dos fases (gas-líquido, sólido líquido). Entre los materiales absorbentes más 
conocidos está el carbón activado, el cual tiene una gran atracción con las substancias no 
polares, cuando estas fuerzas de atracción son mayores de los que mantienen a los 
contaminantes en el agua, estos materiales se adhieren a la superficie activa del carbón. 
Existen dos métodos de adsorción principales, el primero cuando la energía del absorbente 
atrae a una especie molecular de un líquido, siendo estas fuerzas conocidas como las 
fuerzas de Van der W aals y se denomina adsorción física y puede ser reversible con el 
proceso de desorción. Cuando la fuerza de atracción de la superficie se deriva de la 
naturaleza iónica del absorbente, se denomina "chemicalsorption" y no es un proceso 
reversible. Los factores que influyen son la temperatura, el pH y el tiempo de contacto. 
Este proceso permite remover tanto los olores como los sabores del agua, separando incluso 
compuestos orgánicos como los trihalometanos y compuestos sintéticos como pesticidas y 
permite la decloración del agua. La reacción que ocurre en la presencia de carbono es la 
siguiente: 
C + 2HOCr 7 C02 + 2HCl 
Con el paso del tiempo el hombre ha buscado desarrollar nuevas técnicas para la limpieza y 
potabilización del agua, estas técnicas presentan rangos diversos de eficiencias y costos; 
comúnmente los procedimientos más eficientes son los que representan un mayor costo. 
2.4.6 DESALACIÓN 
Desalación o desalinización, consiste en la obtención de agua dulce apta para diversos usos, ya sean de abastecimiento, agrícolas o 
industriales, a partir de aguas saladas o salobres, con el objetivo de separar o disminuir la concentración de sales presentes en el agua. 
A continuación una breve tabla de descripción de los métodos de desalación del agua. 
Método 
Desalación 
Súbita 
MSF 
Destilación 
Multiefecto 
MEO 
Tabla 4. Métodos de desalación 
1. Calentamiento del agua. 
2. Introducción de ésta a una 
cámara de menor presión 
(cámara flash). 
3. El líquido se evapora. 
4. Recolección del condensado 
libre de sales. 
Energía 
Ténnica 
1. Precalentarniento del agua con I Ténnica 
un intercambiador de calor. 
2. Consta de una serie de 
cámaras, cada una con presión 
menor a la anterior, por la que 
pasa el agua secuencialmente. 
3. El agua se evapora y se 
recolectan los condensados. 
4. En cada una de las cámaras se 
tiene recuperación de energía 
Capacidad de 
producción ~or 
día por m 
>500 
Media 
(<20,000) 
Consumo 
energétic 
oKJ. 
Alto>200 
Medio 
(150-200) 
Diagrama 
... ffe<:lc,· 2'tft<:IO Colldmsador 
...-...1 ' 
--- ---· ·1fGlll9" -,i.-ifl 
~ -t>aC>:!::::::::' cado ,..11 
...... 
"'"······ ....... , .... .. , i.lJ4 t 
29 
Método 
Termo 
compresión de 
vapor 
TVC 
Destilación 
solar 
1. Similar a la MED, sólo que la 
energía térmica se obtiene de 
compresores térmicos. 
2. La energía del condensado 
final se recupera para el 
precalentamiento del agua 
salina. 
1 . Consta de cámaras de cristales I 
en las cuales se tiene el 
fenómeno invernadero. 
2. El agua salina que se 
encuentra dentro de las 
cámaras. 
j 3. El vapor se condensa en las 
paredes y se recolecta libre de 
sales. 
4. Se tiene en el fondo una 
solución de salmuera 
concentrada. 
Energía 
1 
Eléctrica 
Solar 
Capacidad de Consumo 
producción ~or energétic 
día or m o KJ/k 
Baja Medio 
(<5,000) (150-200) 
Diagrama 
~lcm=:::----0 
Compreoor 
Evoporodcr-~ 
~---•deoliodo 
Somuera oolen!e 
.AQJ,o fQlodo oudo 
Sornuer<>Remual 
conak,$ dei1000Qtdo del dediodo 
E:.'.'j Vapc, 
- Agua dulce 
@ID c¡clas de Agua 
- Agua salada 
,0,0 IOlado auda e,, 
de preca1en1onwnto 
30 
Método 
Electrodiálisis 
ED 
Congelación 
Fonnación de 
nitratos 
Extracción por 
solventes 
1. La solución salina se 
encuentra entre dos 
electrodos. 
2. Los electrodos al estar 
cargados fonnan campos 
eléctricos que atraen tanto 
iones como aniones 
dependiendo de la fonna en 
que esté funcionando el 
cátodo. 
Este método solo es válido para 
agua salobre. 
1. La salmuera se congela. 
2. Se recolectan los cristales 
puros fuera del agua. 
Este procedimiento no se ha 
logrado escalar por los 
requerimientos energéticos y 
la necesidad de aislantes. 
1. Agregan hidrocarburos. 
2. Fonnaciónde cristales. 
3. Hidratación de cristales. 
Este método presenta dificultades 
ya que tanto el propano como los 
fenoles son nocivos para la salud. 
I. Se tienen dos flujos, el 
primero consta de la solución 
salina, y el segundo de 
aminas. 
2. Al entrar en contacto 
disminuye la solubilidad de 
las aminas y se puede 
calentar para su separación. 
Energía 
Eléctrica 
Capacidad de 
producción ~or 
día por m 
Media 
(<3.000) 
Consumo 
energétic 
o KJ/kg 
Bajo 
(<30) 
(a) 
Diagrama 
CÁTODO 
.. __ 
SALMUERA (b) 
ÁNODO 
·-
AGUA 
DULCE 
31 
Energía Capacidad de Consumo Diagrama 
Método producción \>°r energétic 
día por m o KJfk2 
Los solventes presentan un riesgo 
oara la salud. 
32 
La capacidad total instalada de desalación del agua en todo el mundo es de 26 Hm3 /día. En 
donde el 67% corresponde a agua salada y el restante a agua salobre. Esta tecnología se ha 
aplicado principalmente en el Medio Oriente. 
Distribución de capacidad instalada en el mundo 
• Oriente Medio • Magreb • USA • España • Italia Resto UE • Resto Mundo 
Fig. 3. Distribución de capacidad instalada para agua salada en el mundo. 
Entre los métodos más utilizados se encuentran los métodos de destilación y de ósmosis 
inversa con el 90%, siendo que los otros métodos representen el 10% restante. 
Métodos de desalinización 
O Destilación • 01 • ED y otros 
Fig. 4. Métodos de desalinización utilizados a nivel industrial. 
33 
2.4.7 FILTRACIÓN 
Uno de los procedimientos más comunes es la filtración, la cual consiste en un proceso de 
remoción de materia al forzar el agua a través de un medio poroso. La capacidad de rechazo 
de un contaminante depende del tamaño de la partícula en conjunto con el tamaño de poro 
en cada uno. Se clasifican por un medio de filtración convencional (filtración simple) y por 
filtración por medio de membranas. 
Con el desarrollo de la filtración por medio de membranas se han clasificado por el tipo de 
poro: 
2.4.7.1 PORO SIMÉTRICO. 
Esta clasificación incluye tanto a la microfiltración como a la ultrafiltración en donde sólo 
se deja pasar a aquellos elementos que tienen un tamaño menor al del poro del medio 
filtrante, el tamaño del poro es igual entre uno y otro. 
Ultrafiltración.- El filtro de ultrafiltración tiene un poro de alrededor de 0.01 micrón, este 
método permite la remoción de microorganismos, sin embargo los virus se mantienen en el 
agua. La remoción de sólidos disueltos es nula y requiere métodos mucho más complejos 
para la remoción de estos compuestos. 
2.4.7.2 PORO ASIMÉTRICO. 
Su nombre se debe a que la remoción de los contaminantes se encuentra en función de la 
carga, forma e interacción de los solutos siendo que el tamaño de poro varía entre un punto 
y otro. En esta categoría se incluye a ósmosis inversa y nanofiltración. En el siguiente 
capítulo se detalla este proceso. 
2.5 ÓSMOSIS INVERSA Y NANOFILTRACIÓN 
El fenómeno de ósmosis se da en forma natural, en donde se tiene la presencia de dos 
soluciones divididas por una membrana semipermeable. Una membrana se define como una 
capa fina o delgada "film", que separa dos fases y actúa como una barrera selectiva al 
transporte de materia. Esta definición implica que existe una diferencia de potencial entre 
las dos capas, las membranas pueden caracterizarse por su estructura, rendimientos y 
selectividad, los cuales dependen principalmente de la naturaleza de los elementos 
contenidos en las dos fases y de la fuerza directora que se aplica. Las soluciones tienen 
diferentes concentraciones de algún compuesto ( ejemplo sales) y estas concentraciones 
buscan igualarse para eliminar la presión osmótica al transferir el compuesto a través de la 
membrana semipermeable e igualar la concentración en ambas soluciones. 
La presión osmótica se define como el diferencial de presión necesaria para que no ocurra 
el fenómeno de ósmosis. Este cambio en la presión está estrechamente relacionado con la 
presencia de sales o sólidos disueltos en una solución. Cada elemento disuelto en la 
solución contribuye a aumentar la presión osmótica. Generallmente entre mayor sea el peso 
molecular mayor será la presión osmótica, los datos que generalmente se reportan para agua 
dulce es de aproximadamente 1 O psi, mientras que para el agua de mar con una carga 
promedio de 36,000 ppm tiene una presión osmótica de 376 psi (Yacubowicz, 2007). 
Al tener las mismas condiciones (dos soluciones de diferentes concentraciones divididas 
por una membrana semipermeable) y ejercer un gradiente de presión que sobrepase la 
presión osmótica se presenta un fenómeno diferente es decir,, de un lado de la membrana se 
concentra el soluto y en otro el solvente, este fenómeno se llama ósmosis inversa, los 
diversos fenómenos se encuentran representados en la figura a continuación 
ósmosis 
Solución 
Concerirada 
Agua 
ósmosis Inversa 
Presión 
Mermrana 
Soklción 
Concentrada 
Fig. 5. Ósmosis y ósmosis inversa 
35 
Para lograr esta transformación se han probado diferentes materiales y configuraciones que 
permitan manejar flujos continuos, tanto de las soluciones de producto como del flujo de 
rechazo, sin llegar a bloquearse. Se ha buscado aquellos elementos que sólo permitan el 
paso de aquellos materiales que tengan un tamaño de poro muy pequeño y que remuevan 
aquellos compuestos disueltos, teniendo la capacidad estos materiales de trabajar a 
diferentes rangos de presión. 
Los primeros estudios que se realizaron con respecto al fenómeno de ósmosis inversa 
fueron en 1748 por el científico francés Nollet, continuando estos experimentos durante dos 
siglos por parte de diversos investigadores (Reíd y Manson). Para finales de 1950 la 
investigación de Reíd mostraba que las membranas de acetato de celulosa eran capaces de 
separar diferentes sales del agua, aunque los flujos obtenidos del agua eran tan pequeños 
que no se podía considerar como un método práctico. A principios de la década de los 60's 
Loeb y Sourirajan desarrollaron un método utilizando membranas asimétricas de acetato de 
celulosa que permitía emplear grandes flujos de agua, volviendo éste una solución viable 
para la obtención de agua. 
La capa activa de estas membranas es muy delgada, siendo por lo general de polímeros 
orgánicos. La superficie activa de membranas de ósmosis inversa (01) y nanofiltración 
(NF) proviene de acetatos de celulosas y sus derivados, así como poliamidas y los 
derivados de éstos. Las membranas celulósicas son más hidrofílicas que las membranas de 
poliamidas y tiene una menor probabilidad de ensuciarse durante su operación. 
Debido a que la separación se debe principalmente por el efecto de la presión, esto permite 
una diferenciación entre otros métodos como son la destilación, extracción y el intercambio 
iónico, al no tener un uso tan intensivo de energía o no emplear solvente. 
El uso de la nanofiltración (ósmosis inversa abierta) permite n~alizar una separación de los 
compuestos, por tamaño o tipo de moléculas (orgánica e inorgánica). 
2.5.1 NANOFILTRACIÓN 
La nanofiltración se define como un proceso a pres1on con un flujo cruzado, que se 
caracteriza por una membrana con un poro del tamaño correspondiente a una escala de 200-
100 daltons (0.01 micrón) y que opera en un rango de presión de 150-500 PSI. También 
conocido como ósmosis inversa a baja presión o desendurecimi.ento por membranas 
El flujo cruzado se emplea cuando éste es paralelo a la superficie de membrana, con el fin 
de minimizar la obstrucción y maximizar la eficiencia del proceso, y se utiliza tanto en la 
nanofiltración como la ósmosis inversa. 
En la figura que se encuentra a continuación es clara la diferencia en efectividades de los 
diferentes métodos de membrana siendo la ultrafiltración y la microfiltración muy 
36 
parecidas entre sí, y radicando en la capacidad de rechazo al ser más eficiente la ósmosis 
inversa. 
Agu• 
Ullndllraclón 
N•notllraclón 
o.mo ... 
lnven• 
lonn lollft 
Monov ... n198 Virus 
MullVlllen198 
Sóld09