La separación por membranas es una técnica que se utiliza en la ciencia y la industria para separar sustancias de una mezcla filtrando esa mezcla a través de una membrana porosa. La sustancia que se filtra puede ser líquida o gaseosa. La separación de membranas tiene muchas aplicaciones prácticas, incluida la filtración de agua y la creación de soluciones concentradas. Los principales tipos de procesos de separación de membranas son la ósmosis inversa, la nanofiltración, la ultrafiltración y la microfiltración.
Cuando una solución de alimentación o gas pasa a través de una membrana porosa a alta presión, ciertas sustancias de esa mezcla penetrarán en la membrana hasta el área de menor presión, pero otras sustancias no podrán hacerlo. La consistencia y composición química de la membrana determina qué materiales la atraviesan. Por ejemplo, una membrana que tiene poros más grandes tenderá a dejar entrar partículas grandes y pequeñas, y una membrana que tiene poros más pequeños excluirá las partículas más grandes. De manera similar, una membrana que tenga una composición química particular podría diseñarse para filtrar químicamente ciertos compuestos.
En la ósmosis inversa, hay dos soluciones en lados opuestos de la membrana, una que está más concentrada y la otra más acuosa o menos concentrada. La tendencia natural del agua a difundirse desde un área de baja concentración a un área de alta concentración se invierte mediante la presión aplicada a la solución altamente concentrada. Esto hace que el agua fluya fuera de la solución altamente concentrada a través de la membrana, haciendo que la solución esté aún más concentrada al eliminar el agua. La leche evaporada y otros productos condensados se pueden preparar mediante este proceso.
La nanofiltración se usa típicamente en el procesamiento del agua para eliminar su sabor salado o su contenido mineral indeseable. Este método elimina las sales, como el sodio y el potasio, del líquido. Las membranas que se utilizan en nanofiltración tienen un tamaño de poro ligeramente mayor que las que se utilizan en ósmosis inversa.
La ultrafiltración y la microfiltración se utilizan para separar partículas más grandes y dejar que las partículas más pequeñas atraviesen la membrana. Estas membranas de poros más grandes excluyen virus, bacterias y materia sólida en suspensión. A menudo, la ultrafiltración o microfiltración se utilizará junto con un método de filtración más fino como parte de un proceso industrial general.
Muchas industrias utilizan la separación por membranas como parte de sus operaciones de rutina. Por ejemplo, la eliminación de sales y minerales dañinos que podrían crear incrustaciones o corrosión en la fuente de agua es importante en el funcionamiento de las calderas. La separación por membranas también se puede utilizar para recuperar compuestos químicos de una corriente de desechos. La desalinización es otro método en el que la separación por membranas se usa ampliamente para producir agua potable de alta calidad.