MÉTODO DE LIMPIEZA, ESTERILIZACIÓN Y DESINFECCIÓN PARA MEMBRANAS RECUBIERTAS CON AL MENOS UNA PELÍCULA DE AL MENOS UN POLÍMERO HIDRÓFILO.

Método de limpieza, esterilización y desinfección para membranas recubiertas con al menos una película de al menos un polímero hidrófilo.

La presente invención se refiere a un método de limpieza, esterilización y desinfección de membranas, preferiblemente de tipo semipermeables hidrófobas, que están recubiertas con al menos un película compuesta por al menos un polímero hidrófilo, preferentemente seleccionado entre catecolamina, derivados de catecolamina, poliéster, derivados de poliéster y una combinación de los mismos, dicho método de limpieza comprendiendo al menos inyectar un agente de limpieza a la membrana seleccionado entre agua caliente, vapor de agua, agua sobrecalentada o una mezcla de estos dos últimos. Preferiblemente, el agente de limpieza se inyecta a una temperatura de al menos 85°C cuando es agua caliente, y al menos de 100°C, más preferentemente de 105°C, cuando es vapor de agua, agua sobrecalentada o una mezcla de ambos. Las membranas sobre las que se inyecta el agente de limpieza y desinfección pueden estar recubiertas de una segunda película de al menos un polímero hidrófilo similar a la primera, aunque más preferiblemente la primera película es de catecolamina y la segunda de poliéster.

MÉTODO DE LIMPIEZA, ESTERILIZACIÓN Y DESINFECCIÓN PARA MEMBRANAS RECUBIERTAS CON AL MENOS UNA PELÍCULA DE AL MENOS UN POLÍMERO HIDRÓFILO SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se engloba en el campo del tratamiento de fluidos y especialmente de aguas, como puede ser la depuración de aguas con baja carga contaminante o de aguas residuales, concretamente en el tratamiento mediante filtración por membranas y más concretamente se relaciona

Lee, P.E. Messersmith, Science 318, 426 (2007) ) , que se basa en la capacidad que tienen determinadas sustancias secretadas por ciertas especies de moluscos, los mejillones entre otros, que fijan al individuo a casi cualquier superficie en medio marino con un nivel de adherencia sorprendentemente efectivo.

Las moléculas generadas por el mejillón polimerizan espontáneamente al pH natural del agua de mar comportándose como un eficaz adhesivo que fija el mejillón a las rocas, pinturas, hormigones, aceros, tuberías de plástico, etc. que se hallan en el medio marino. Se ha descubierto que esta sustancia pertenece a la familia de las catecolaminas y que se trata de un neurotransmisor y precursor de otros neurotransmisores en los mamíferos. Entre las catecolaminas se incluyen la adrenalina, la noradrenalina, la dopamina y la feniletilamina, las cuales contienen un grupo catecol y un grupo amino y se sintetizan a partir del aminoácido tirosina. Estos productos actúan como unos adhesivos sorprendentemente eficaces.

Los descubridores de esta acción centraron sus trabajos en una catecolamina concreta, la polidopamina, uno de los

productos base de este "adhesivo natural". Esta molécula, o moléculas similares, tienen la facultad de polimerizar entre sí, de forma rápida y eficaz en el medio acuoso adecuado fijándose a la superficie de casi cualquier cosa. De este modo fijan ciertas prominencias de estos moluscos a las superficies a las que se fijan, actuando como eficaz adhesivo que se fija a las mencionadas prominencias y a la superficie que los soporta.

Adicionalmente, los investigadores pusieron de manifiesto la gran reactividad del polímero así formado frente a terceras moléculas (p.ej. polímeros con grupos reactivos tales como aminas, tioles y otros grupos, o incluso a metales presentes en el agua en forma de sales de metales etc.) con las que se hallaran posteriormente en contacto en las condiciones adecuadas de pH

(fundamentalmente) . Esto puede provocar el recubrimiento de la polidopamina inicialmente creada con un segundo producto que puede ser de interés para una aplicación industrial determinada.

Entre las aplicaciones que se ven especialmente útiles son, por ejemplo, los recubrimientos de membranas semipermeables como las de nanofiltración o las de ósmosis inversa y, especialmente, las membranas de filtración de partículas sean de microfiltración (MF) o de ultrafiltración

(UF) . Este recubrimiento puede afectar a (es decir, realizarse en) la superficie exterior e interior de la membrana e incluso los poros que pueden recubrirse inicialmente con una catecolamina, y posteriormente con un

ciclo de filtración es la fijación en ellas de aminoácidos, proteínas, hidrocarburos, bacterias, hongos, y un largo etcétera de materia orgánica, viva o no, que las contamina perjudicando su capacidad de filtración. Esta contaminación se produce de forma no siempre reversible por los lavados convencionales practicados a las membranas, en especial las de tamaño de poro de MF o de UF.

En la actualidad, las membranas de estos últimos tipos se lavan por retorno de agua a contracorriente, por agitación por aire, y mediante el uso de reactivos químicos tales como jabones, soluciones ácidas o cáusticas, oxidantes, o moléculas como el ácido EDTA, que aplicadas con mayor o menor concentración y frecuencia regeneran o limpian las membranas de sus depósitos, con lo que da comienzo un nuevo ciclo de filtración.

Naturalmente, el hecho de que la superficie y los poros de una membrana queden recubiertos con una catecolamina

(incluyendo la adrenalina, la noradrenalina, la dopamina y la feniletilamina) , que es en sí altamente hidrófila (mayor hidroficidad que la mayoría de los polímeros usados para fabricar las membranas, p.ej. PVDF, PP, PES, PS y un largo etcétera, por lo general más o menos hidrófobos y tendentes a facilitar por esa condición su contaminación por "orgánicos") es muy deseable, pues un simple contra-lavado sin uso de reactivos eliminaría de forma mecánica las materias orgánicas retenidas, ya que éstas no se fijan tan fácilmente a las superficies hidrófilas (más o menos hidrófilas) y a los poros de las membranas filtrantes.

En efecto, la fijación de proteínas a las superficies altamente hidrófilas es débil, y una agitación que genere un

Más favorable es aún el fenómeno anterior si sobre la catecolamina se aplica una segunda capa de un polímero

orgánicos" se potencia aún más con este tipo de polímeros fijados a la catecolamina. La fijación de este segundo polímero se puede realizar tal como indica Messersmith en el anexo al artículo que publica en Science (H. Lee et al. Supporting Online Material for Mussel-Inspired Surface Chemistr y for Multifunctional Coatings (Science) 318, 426

(2007) ) .

Sin embargo, que la fijación de proteínas, bacterias, hongos o cualquier "orgánico" se vea varios órdenes de magnitud disminuido en su capacidad de fijación a una membrana recubierta del modo descrito no quiere decir que sea inexistente. Con el tiempo, se requiere también en estos casos una eliminación más activa de la materia orgánica que ha terminado por fijarse en la superficie interior (poros) o exterior de las membranas, aunque éstas tengan el más hidrófilo de los recubrimientos o el mejor de los repelentes de "biofouling" (nombre genérico con el que se conoce internacionalmente la contaminación y colmatación por materia orgánica de cualquier tipo de materiales filtrantes, tal como las membranas) aplicado sobre la catecolamina.

eficazmente a las mismas y a los materiales que les sirven

Las membranas,... [Seguir leyendo]

l. Método de limpieza, esterilización y desinfección de membranas recubiertas con al menos una película de al menos un polímero hidrófilo, caracterizado porque dicho método comprende inyectar a la membrana un agente de limpieza seleccionado entre agua caliente, vapor de agua, agua sobrecalentada o una mezcla de estos dos últimos.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el agua caliente se inyecta a una temperatura de al menos 85°C.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el agua caliente se inyecta a una temperatura de al menos 90°C.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el agua caliente, se inyecta a una temperatura de al menos 95°C.

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el vapor de agua, el agua sobrecalentada o la mezcla de estos dos últimos agentes se inyecta a una temperatura de al menos 100°C.

6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el vapor de agua, el agua sobrecalentada o la mezcla de estos dos últimos agentes se inyecta a una temperatura de al menos 105°C.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 ó 6, caracterizado porque el vapor de agua, el agua sobrecalentada o la mezcla de estos dos últimos agentes se inyecta a una presión comprendida entre 1 y 3 atm durante un

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 5, 6 ó 7, caracterizado porque el vapor de agua, el agua sobrecalentada o la mezcla de ellos se inyecta a una presión comprendida entre 1 y 2 atm durante un tiempo entre 10 y 20 minutos.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agente de limpieza seleccionado entre el agua caliente, el vapor de agua, el agua sobrecalentada o la mezcla de estos dos últimos atraviesa la membrana en sentido contracorriente desde el interior al exterior de la membrana.

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las membranas son semipermeables hidrófobas de fibra hueca seleccionadas del grupo compuesto por membranas de ósmosis inversa, membranas de nanofiltración, membranas de ultrafiltración y membranas de microfiltración.

11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las membranas están soportadas dentro de un módulo completo de membranas que consta de todos los elementos necesarios para el correcto funcionamiento de las mismas.

12. Método según la reivindicación 11, caracterizado porque el módulo completo de membranas comprende además de las membranas: adhesivos que fijan dichas membranas, soportes de las mismas, cabezales que las encapsulan, soportes de los cabezales, tornillería, juntas, tapas, y otros accesorios y aditamentos que un sistema de filtración necesita, de tal forma que todos estos materiales resisten y no se degradan a

las temperaturas y presiones empleadas para inyectar el agente de limpieza.

13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque el módulo de membranas está recubierto total o parcialmente con el al menos un polímero hidrófilo de una de las formas seleccionadas entre: que estén recubiertas sólo las membranas contenidas en el módulo; que estén recubiertas todas las partes del módulo en contacto con el agua durante la fase de filtración, la fase de contra-lavado o en ambas fases; y que esté recubierto todo el sistema de contención o soportado de las membranas dentro del módulo.

14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el al menos un polímero hidrófilo es seleccionado entre catecolamina, derivados de catecolamina, poliéter, derivados de poliéter y una combinación de los mismos.

15. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque la catecolamina y los derivados de la mismas son

16. Método según una de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque el poliéter y los derivados del poliéter están seleccionados entre polietilenglicol, polipropilenglicol, poliéteramina con uno, dos, tres o más grupos amino, y una combinación de los mismos.

polímero de las membranas está recubierta también de una segunda película de al menos un polímero hidrófilo.

18. Método según la reivindicación 17, caracterizado porque el al menos un polímero hidrófilo de la segunda película de recubrimiento es seleccionado entre catecolamina, derivados de catecolamina, poliéter, derivados de poliéter y una combinación de los mismos.

19. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 17 ó 18, caracterizado porque las membranas están recubiertas por una primera película de recubrimiento de catecolamina y una segunda película de recubrimiento de poliéter.

20. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la segunda película polimérica está unida covalentemente a la primera película de recubrimiento.

21. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las membranas comprenden además un refuerzo interior y una película de polímero base.

22. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el refuerzo interior, la película de polímero base, la primera película de polímero hidrófilo y la segunda película de polímero hidrófilo son totalmente resistentes a las presiones y temperaturas descritas en reivindicaciones anteriores.