Los procesos de separación por membranas son más recientes que las operaciones básicas clásicas citadas anteriormente. Estos procesos de separación no se basan en el equilibrio termodinámico entre fase, sino en fenómenos cinéticos aprovechando una barrera semipermeable que dificulta o impide a circulación a su través de algunos de los componentes de la mezcla.
Las operaciones con membranas efectúan la separación de los componentes de una mezcla aprovechando alguna de las siguientes propiedades:
- Difusión de gases a través de un sólido, donde la difusividad depende del peso molecular del gas y del tamaño de los poros del sólido.
- Permeación de gases, es la separación de gases por su naturaleza química al pasar a través de una membrana sólida no porosa, en la cual tienen diferente difusividad y solubilidad.
- Difusión de moléculas disueltas en líquido a través de una membrana porosa (diálisis). En caso de utilizar la corriente eléctrica como fuerza impulsora se denomina electrodiálisis y es solo aplicable a especies iónicas.
- Ósmosis inversa, donde se utilizan membranas semipermeables que permiten el paso de los disolventes pero impiden el paso de solutos. La fuerza impulsora es un gradiente de presión superior e inverso a la presión osmótica.
- Ultrafiltración, se utilizan membranas poliméricas semipermeables que permiten el paso selectivo de ciertas moléculas según su tamaño, forma o estructura química.
Diálisis
Se utiliza en la industria para separar ácido sulfúrico de sus mezclas con sulfatos de cobre y niquel en disolución. La recuperación de hidróxido de sodio después de tratamiento de la celulosa en la industria papelera. Reducción del contenido alcoholico de la cerveza o sidra, y por supuesto la eliminación de tóxicos de la sangre (urea, ácido úrico......) proceso conocido como hemodiálisis.
Ósmosis inversa
Una de sus aplicaciones más imprtantes es la potabilización del agua del mar, separando las sales disueltas, ya que solo el agua puede atravesar la membrana semipermeable.
Ultrafiltración
Se emplea en la separación de solutos con peso molecular elevado, como proteínas, polímeros, sustancias coloidales. Dos ejemplos industriales son la fabricación del queso y la esterilización de vinos. También es muy utilizada en la potabilización de agua.
