Ante un creciente patrón de uso no renovable del agua, las tecnologías a membrana para la eliminación de iones disueltos al agua salada o salobre son unos de los procesos más adecuados como fuente alternativa para diversificar las opciones de abastecimiento de agua, por sus ventajas ambientales, de calidad y costo. Dentro de estas tecnologías, la ósmosis inversa con membranas poliméricas es la que actualmente tiene mayor crecimiento. Las membranas cerámicas tienen ventajas por tener mayor resistencia mecánica y química, pero tienen tamaño de poro mayor que las de ósmosis inversa. El objetivo de esta tesis fue evaluar el desempeño de la desmineralización de agua de mar con membranas cerámicas de nanofiltración modificadas por impregnación con sales metálicas (plata y platino) y demostrar que se tiene una mayor remoción que de membranas sin impregnar. Se trabajó con agua de mar de la Bahía del Potosí, Gro, la cual fue caracterizada espacial y temporalmente. Se montaron un reactor a membrana cerámica y una planta piloto de ósmosis inversa con membranas poliméricas para determinar parámetros de operación de las membranas y contrastarlos. Se logró llegar a obtener una remoción de casi 30% de sólidos disueltos totales para las membranas cerámicas impregnadas y una remoción cercana a 70% para cationes divalentes en el caso de membranas impregnadas con platino; valores mayores a los obtenidos con membranas cerámicas sin impregnar. También se realizó la determinación del consumo energético de las membranas impregnadas y se obtuvo un ahorro de 75% al compararse con membranas poliméricas de ósmosis inversa. Por los resultados obtenidos se demostró que el proceso de impregnación con metales de membranas cerámicas de nanofiltración tiene el potencial de aplicación para lograr una desmineralización parcial o para usarse como una etapa previa a la desalinización completa de agua de mar por ósmosis inversa al abatir los costos.

In this work, the performances of novel nano-filtration (NF) and low-pressure reverse osmosis (RO) polymeric membranes were examined with the aim of recovering the iron used as catalyst in former secondary treatment based on the Fenton-like advanced oxidation of olive mill wastewater (OMW). Results highlight that both membranes exhibit a good performance towards the rejection of iron (99.1% for the NF membrane vs. 100% for the low-pressure RO membrane) in the secondary-treated OMW effluent, thus permitting the recovery of iron in the concentrate stream in order to recycle it back into the oxidation reactor to reduce catalyst consumption. Finally, the permeate streams could be re-used for irrigation. Major productivity was observed by the selected NF membrane, about 47.4 L/hm2 upon 9 bar, whereas 30.9 L/hm2 could be yielded with the RO membrane under an operating pressure of 8 bar. Moreover, a sensibly lower fouling index was measured on the NF membrane (0.0072 in contrast with 0.065), which ensures major steady-state performance on this membrane and a longer service lifetime. This also results in lower required membrane area and membrane plant over dimension (4 modules in case of RO operation whereas only 2 modules for NF). | En este trabajo, se examinó el rendimiento de membranas modernas de nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (OI) poliméricas con el objetivo de recuperar el hierro utilizado como catalizador en un tratamiento secundario previo de agua residual oleícola (OMW) basado en oxidación avanzada tipo Fenton. Los resultados ponen de relieven que ambas membranas exhiben buen rendimiento en cuanto al rechazo de hierro (99.1 % para la membrana de NF vs. 100 % para la membrana de OI de bajas presiones) en el efluente oleícola tras tratamiento secundario, permitiendo en consecuencia la recuperación de hierro en la corriente de concentrado para su recirculación de nuevo al reactor de oxidación para reducir el consumo de catalizador. Finalmente, las corrientes de permeado podrían ser reutilizadas para riego. Por otro lado, la productividad asegurada por la membrana de NF seleccionada fue mayor, en torno a 47.4 L/hm2 a 9 bar, mientras que 30.9 L/hm2 pudieron ser producidos por la membrana de OI bajo una presión operativa de 8 bar. Además, un índice de fouling sensiblemente menor fue medido en la membrana de NF (0.0072 en contraste con 0.065), lo que asegura mayor rendimiento en estado estacionario para esta membrana, y mayor vida de servicio. Además, ello también resultó en una menor área de membrana y sobredimensionamiento de la planta requeridas (4 módulos en caso de OI mientras que sólo para NF).