El hombre, basándose en la observación de la naturaleza, ha sido capaz de crear membranas sintéticas fabricadas a partir de diferentes materiales dándole usos industriales diversos y, a día de hoy, las membranas son uno de los métodos de separación selectiva más extendidos en el tratamiento de aguas.

 

Existen gran variedad de tipos de membranas y conocer sus características son fundamentales para comprender más en profundidad el funcionamiento de los procesos de membranas para el tratamiento de agua.

 

No existe una única clasificación de los distintos tipos de membrana, sino que existen distintos tipos de criterios para poder clasificarlas, atendiendo a sus caracteri?sticas y propiedades. Quizá los más comunes sean los criterios de su naturaleza y su estructura.

 

Dentro del criterio de la naturaleza, encontramos membranas naturales (ya sean éstas biológicas o no biológicas) y sintéticas, dentro de las cuales a su vez encontramos inorgánicas (metálicas o cerámicas), poliméricas, líquidas (de volumen, emulsión) y compuestas (por capas, por inclusión o por mezcla de polímeros).

 

Bajo el criterio de su estructura, podemos distinguir entre la estructura microscópica, pudiendo encontrar subgrupos según su porosidad (porosas o densas/no pororsas), y según su configuración (simétricas o asimétricas).

 

Por otro lado, si tenemos en cuenta la estructura macroscópica o configuración de las membranas, diferenciamos entre laminares o de lámina plana, tubulares, de arrollamiento en espiral y de fibras huecas.

 

 

Dado que la estructura microscópica de la membrana es un aspecto fundamental, ya que determinará su funcionamiento, analizaremos a continuación los distintos tipos de membrana que encontramos:
 

 

Este tipo de membrana es muy similar en estructura y función a un filtro convencional. Tiene una estructura rígida y muy ligera, una distribución aleatoria y poros interconectados y, por tanto, la separación es principalmente en función del tamaño molecular y la distribución de tamaño de poro.

Los procesos de membranas que utilizan este tipo de membranas (microfiltración y ultrafiltración), se basan en impedir, por exclusión, el paso a través de la membrana de aquellos solutos de tamaño superior al diámetro de poro. Esto implica que todas las partículas más grandes que los poros son completamente rechazadas por la membrana. Las partículas más pequeñas que los poros más grandes, pero más grandes que los poros más pequeños, se rechazan parcialmente, y las partículas mucho más pequeñas que los poros más pequeños pasarán a través de la membrana.

En este tipo de membranas la fuerza impulsora responsable del flujo de permeado es una diferencia de presión.
 

 

 

Estructuras sin poros que están formadas por una película densa a través de la que las sustancias permeantes son transportadas por difusión bajo un gradiente de presión, concentración o eléctrico.

 

La separación de los diversos componentes de una mezcla depende de su velocidad de transporte relativa dentro de la membrana, que está determinada por un modelo de solución-difusión en el cual los componentes de la solución se disuelven en la membrana y posteriormente se difunden a través de ella.

 

La ósmosis inversa y la nanofiltración son procesos que utilizan este tipo de membrana.
 

 

Este tipo de membrana, a diferencia de las asimétricas, muestran una composición y estructura física uniformes en el corte transversal y se caracterizan porque presentan la misma resistencia al flujo a lo largo de toda la membrana.

Este tipo de membrana puede ser porosa, densa y cargada eléctricamente (en las que se fijan iones cargados positiva o negativamente, y dependiendo de esto son membrana de intercambio de aniones o membrana de intercambio catiónico).

Las membranas cargadas eléctricamente se utilizan en electrodiálisis.

 

Estas membranas están constituidas por estructuras laminares o tubulares donde el tamaño de poro, la porosidad o la composición de la membrana cambia a lo largo de su espesor.

Tienen una delgada película (porosa o densa) soportada en otra más gruesa y porosa, de tal forma que la primera es la responsable del proceso de separación y la segunda aporta al sistema la suficiente resistencia mecánica para soportar las condiciones de trabajo. Las películas de las distintas capas pueden estar fabricadas con el mismo material (membranas de Loeb-Sourirajan) o con materiales diferentes (membranas de tipo de compuestos).

Mediante la fabricación de estas membranas asimétricas es posible conseguir espesores de membranas inferiores a 200 μm, que son los espesores de las membranas convencionales (isótropas o simétricas).

La ventaja principal de este tipo de membranas es que se obtienen mayores flujos por lo que actualmente casi todos los procesos comerciales usan este tipo de membranas.