Efecto de la relación carbohidrato/proteína-mineral sobre las propiedades microestructurales del biofouling durante la ultrafiltración de efluentes de biorreactores con membrana

Abstract

Comprender el desarrollo de la microestructura de la capa de torta durante la filtración puede ayudar a establecer condiciones de funcionamiento y ciclos de limpieza de membranas. En este trabajo, se analizó el efecto de la relación carbohidrato/proteína sobre las propiedades microestructurales del biofouling durante la ultrafiltración (UF). Se diseñaron aguas sintéticas (carbohidrato/proteína - CaCO3); disolviendo quitosano de bajo peso molecular (LWC) y albúmina del suero bovino (BSA) (C/P ratio = 0.25, 0.42, 0.75, 1.49, 1.85 LWC/BSA); 50 mmol NaCl; 2 mmol NaHCO3; y CaCl2 (0.5, 3, 6) mmol, a un volumen final de 1L (20 soluciones total). Simulando el jardín de interacciones químicas de agregados híbridos orgánico-mineral en las capas de torta durante la etapa inicial de (UF). Se estudió la porosidad de la torta, dimensión fractal, índice de compresibilidad, termodinámica de biomineralización y la evolución de los mecanismos de ensuciamiento. Datos experimentales registrados muestran que las proteínas son más susceptibles al efecto salazón (salting in) que los carbohidratos, la adición de fuerza iónica tendió a solubilizar (más) a las primeras que, a los segundos. Se identificaron mecanismos de ensuciamiento múltiple que ocurren secuencialmente con la filtración de la torta como mecanismo dominante. Se obtuvo la dimensión fractal (2,85 - 2,96) en las condiciones probadas. La dimensión fractal de una torta en crecimiento se identificó en términos de índice de compresibilidad con valor estadísticamente significativo, lo que apunta a la reestructuración de la torta durante la filtración.