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Nell'ambito dell'[[ingegneria chimica]], la '''distillazione a membrana''' (o '''dissalazione a membrana''') è un particolare processo di [[dissalazione]] svolta grazie all'utilizzo di [[Membrana artificiale|membrane artificiali]].
{| style="width:100%; background:transparent; font-size:90%"
Oltre alla dissalazione dell'[[acqua di mare]] o dell'[[acqua salmastra]], la dissalazione a membrana può essere utilizzata per concentrare alimenti ([[succo di frutta|succhi di frutta]], [[latte]], [[zucchero]] e [[gelatina]]), per la purificazione del [[sangue]], o per estrarre [[etanolo]] da [[soluzione (chimica)|soluzioni]] acquose.<ref>{{Cita|Escobar|p. 90}}</ref>
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Il primo brevetto relativo alla distillazione a membrana risale al [[1963]], ad opera di Bruce R. Bodell,<ref name=Li300>{{Cita|Li|p. 300}}</ref> dal titolo ''"Silicon Rubber Vapor Diffusion in Saline Water Distillation"'';<ref>Brace R. Bodell, [https://www.google.com/patents?id=GwVwAAAAEBAJ ''Distillation of saline water using silicone rubber membrane''] (numero del brevetto: 3361645).</ref> per il suo brevetto Bodell utilizzò un modulo a membrana tubulare costruito in [[gomma siliconica]].<ref>{{Cita|Drioli|p. 187}}</ref>
<div align="center" style="font-size:130%">Buon lavoro e buon divertimento da parte di tutti i wikipediani!</div>
Nel [[1967]] Findley pubblica il primo articolo sulla distillazione a membrana nella rivista ''"Industrial & Engineering Chemistry Process Design Development"'',<ref name=Li300/> nel quale utilizza [[Politetrafluoroetilene|PTFE]] e [[silicone|gomma siliconica]] per la costruzione della membrana, a causa dell'elevata idrofobicità di tali [[materiale|materiali]].<ref name=Li300/>
<div style="margin:0; padding:0; font-size:105%">
Al [[1967]] risale inoltre un brevetto di Peter K. Weyl dal titolo ''"Recovery of Demineralized Water from Saline Waters"'',<ref>Peter K. Weyl, [https://www.google.com/patents?id=mjhaAAAAEBAJ ''Recovery of demineralized water from saline waters''] (numero del brevetto: 3340186).</ref> nel quale, per la costruzione delle membrane, vengono proposti il [[polietilene]] (PE), il [[polipropilene]] (PP) e il [[polivinilcloruro]] (PVC).<ref name=Li300/>
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[[File:Schema Kompaktsystem.png|thumb|upright=1.4|Schema di un impianto di distillazione a membrana alimentato a energia solare]]
La [[forza spingente]] del processo di distillazione a membrana è la differenza di [[pressione parziale]] esistente tra le due facce di una membrana [[porosità|porosa]] [[Idrofobia|idrofobica]]<ref name=Li297/><ref>{{Cita|Micale|p. 166}}</ref>, determinata a sua volta da un [[gradiente termico]] tra i due lati della membrana.<ref name=Esc85>{{Cita|Escobar|p. 85}}</ref>
Ti consigliamo di [[Aiuto:Come registrarsi|creare un nuovo account]] e di contribuire a Wikipedia utilizzando un [[WP:NUI|nome utente più consono]], utilizzando Wikipedia in maniera [[Wikipedia:Wikiquette|costruttiva e responsabile]]. Se hai già una cronologia di contributi e delle impostazioni preferenziali che vuoi salvare, puoi fare richiesta per [[:m:Changing_username/it|cambiare il nome utente]]. Per una guida alla scelta di un nome utente appropriato vedi [[Aiuto:Nome utente]]. Dopo un eventuale cambio del nome puoi richiedere lo sblocco della tua utenza in [[WP:Richieste agli amministratori|questa pagina]].
La membrana presenta pori dal diametro di 0,1÷1 [[Micrometro (unità di misura)|micron]]<ref>{{Cita|Li|pp. 306-307}}</ref> ed è inserita all'interno di un modulo a membrana in cui scorrono l'alimentazione (o "retentato"), la [[corrente materiale|corrente]] contenente acqua dissalata ("permeato" o "distillato") ed eventualmente altri [[Corrente materiale#Correnti di processo e correnti di servizio|fluidi di processo o di servizio]]. Il carattere idrofobico della membrana fa sì che il passaggio del liquido attraverso i pori della membrana sia ostacolato dalla [[tensione superficiale]], per cui la membrana è attraversata prevalentemente dal [[vapore acqueo]], mentre i sali disciolti nel liquido rimangono nel retentato.<ref>{{Cita|Peinemann|p. 183}}</ref>
Wikipedia è comunque utilizzabile e modificabile anche senza creare una utenza. Non è permesso, però, utilizzare un nome utente inadatto, per esempio poiché offensivo, promozionale o perché coincide con la denominazione di aziende, marchi registrati, personalità, siti Internet, enti, associazioni, partiti o movimenti politici o recapiti privati o perché costituito da lunghe sequenze di lettere e numeri ripetuti o apparentemente casuali.
A differenza della maggior parte degli altri processi a membrana, il processo di distillazione non è [[Isoterma (termodinamica)|isotermo]].<ref name=Li297>{{Cita|Li|p. 297}}</ref> Infatti esso richiede che sia fornita [[energia termica]] all'alimentazione in modo che l'acqua possa attraversare i pori della membrana sotto forma di vapore.<ref name=Mic165>{{Cita|Micale|p. 165}}</ref> Grazie alle temperature di esercizio relativamente basse (fino a 60÷90 [[Celsius|°C]]<ref>{{Cita|Micale|p. 167}}</ref><ref name=Pien184>{{Cita|Peinemann|p. 184}}</ref>), l'energia termica necessaria può essere ad esempio fornita da un [[pannello solare termico]], oppure da una rete di [[Rigenerazione (termodinamica)|recupero del calore di scarto]] di una [[centrale termoelettrica]]<ref name=Mic165/>.
A tal proposito ti ricordiamo anche che su Wikipedia in lingua italiana non sono contemplate "utenze ufficiali" di alcun tipo.
La distillazione a membrana viene svolta a valori di pressione più bassi (qualche centinaio di [[kilopascal|kPa]]) rispetto al processo di [[osmosi inversa]].<ref name=Pien184/> Il fenomeno del [[fouling]] è inoltre meno accentuato rispetto al processo di osmosi inversa, in quanto il diametro dei pori della membrana è maggiore.<ref name=Pien184/>
Per via del meccanismo adottato dal software di Wikipedia per forzare il cambio di un nome utente, il tuo [[indirizzo IP]] potrebbe essere stato temporaneamente bloccato. A meno che non sussistano altre ragioni, quali ad esempio il [[Wikipedia:Gestione del vandalismo|vandalismo]] o altre azioni che comportano un blocco, il blocco verrà rimosso non appena possibile. Se ciò non avviene nel giro di qualche ora, puoi contattare via [[e-mail]] uno degli [[Wikipedia:Amministratori|amministratori]] spiegando la situazione. Grazie. --[[Utente:Parma1983|'''<span style="text-shadow: 2px 2px 1px #FFD700; color:#002FA7">Parma</span>''']][[Discussioni utente:Parma1983|'''<span style="text-shadow: 2px 2px 1px #FFD700; color:#002FA7">1983</span>''']] 01:52, 6 giu 2019 (CEST)
=== Trasporto di materia ===
[[File:Dampfdruckprofil MD.png|thumb|upright=1.4|Profili di temperatura e di pressione in un modulo di distillazione a membrana]]
Il [[trasporto di materia]] in un modulo a membrana avviene attraverso le seguenti fasi:<ref>{{Cita|Escobar|pp. 85-86}}</ref>
* trasporto per [[convezione]] dei componenti più volatili (ovvero acqua pura) dal [[bulk]] del canale di alimentazione fino alla superficie della membrana (lato alimentazione);
* [[evaporazione]] dei componenti volatili (ovvero acqua pura) in corrispondenza della superficie della membrana (lato alimentazione), con produzione di vapore;
* attraversamento dei pori della membrana idrofobica da parte delle molecole di vapore;
* condensazione del vapore (nel canale del permeato o in un condensatore).
Il flusso di vapore attraverso i pori della membrana può superare i 120 kg/m<sup>2</sup>h<ref name=Esc85/> e avviene attraverso la combinazione di due meccanismi: [[diffusione di Knudsen]] (prevalente quando il diametro dei pori è minore del [[cammino libero medio]] delle molecole di vapore) e [[flusso di Poiseuille]] (prevalente quando il diametro dei pori è 100 volte maggiore del [[cammino libero medio]] delle molecole di vapore), sebbene il meccanismo dominante sia la diffusione di Knudsen.<ref>{{Cita|Micale|p. 168}}</ref> Ne discende che per una data membrana il [[flusso]] massico di vapore ''N<sub>w</sub>'' (espresso in kg/m<sup>2</sup>s nel [[Sistema internazionale di unità di misura|SI]]) è [[Proporzionalità (matematica)|proporzionale]] alla differenza di pressione ''Δp'' ai lati della membrana:<ref>{{Cita|Micale|pp. 169-170}}</ref>
:''N<sub>w</sub> = C·Δp''
in cui ''C'' è una costante empirica, il cui valore dipende dalla geometria della membrana e dalla natura del [[materiale]] con la quale è costruita.
== Classificazione ==
La distillazione a membrana può essere svolta in uno dei seguenti modi:
* '''DCMD''' (''Direct Contact Membrane Distillation''): in tale configurazione la membrana divide il modulo in due compartimenti, attraversati dall'alimentazione e dal permeato;<ref name=Li298>{{Cita|Li|p. 298}}</ref> rispetto alle altre configurazioni, garantisce un maggiore flusso attraverso la membrana,<ref name=Lei247>{{Cita|Lei|p. 247}}</ref> ma presenta una minore efficienza termica (essendo l'efficienza termica definita come il rapporto tra il calore utilizzato per l'evaporazione del liquido e il calore fornito al retentato);<ref name=Lei247/> tale metodo è preferibile nel caso in cui il liquido da distillare è costituito prevalentemente da acqua,<ref name=Pien184/> ad esempio nel caso della distillazione dell'acqua di mare e nella produzione di [[succo d'arancia]];<ref name=Lei247/>
:* '''LGDCMD''' (''Liquid Gap Direct Contact Membrane Distillation''): il permeato è diviso dal liquido di raffreddamento da un piatto di condensazione, per cui il modulo è suddiviso in tre compartimenti, attraversati dall'alimentazione, dal permeato e dal liquido di raffreddamento;<ref name=Li298/>
* '''AGMD''' (''Air Gap Membrane Distillation''): il permeato è diviso dal liquido di raffreddamento da un piatto di condensazione e scorre all'interno di un compartimento in cui è presente aria (detto "air gap");<ref name=Li298/> la presenza dell'air gap aumenta l'efficienza termica rispetto alla configurazione DCMD, ma abbassa il flusso attraverso la membrana;<ref name=Lei248>{{Cita|Lei|p. 248}}</ref>
* '''VMD''' (''Vacuum Contact Membrane Distillation''): il flusso di permeato viene velocizzato attraverso una [[pompa a vuoto]];<ref name=Li298/> la condensazione del permeato viene svolta all'esterno del modulo, attraverso un [[Condensatore (tecnologie chimiche)|condensatore]];<ref name=Li299>{{Cita|Li|p. 299}}</ref> l'efficienza termica di tale configurazione è elevata;<ref name=Lei249>{{Cita|Lei|p. 249}}</ref> tale configurazione è preferibile quando si vogliano eliminare tracce di componenti non volatili da soluzioni acquose;<ref name=Lei249/>
* '''SGMD''' (''Sweeping Gas Membrane Distillation''): un gas inerte trasporta con sé le molecole di vapore che attraversano la membrana;<ref name=Li299/> analogamente al caso della configurazione VMD, la condensazione del permeato viene svolta all'esterno del modulo, attraverso un condensatore;<ref name=Li299/> tale configurazione presenta un'efficienza termica paragonabile a quella della configurazione AGMD e un flusso attraverso la membrana paragonabile a quello della configurazione DCMD,<ref name=Lei248/> ma presenta costi più elevati associati alla presenza del condensatore;<ref name=Lei248/> tale configurazione ha campi di applicazione simili a quelli della configurazione VMD.<ref name=Lei248/>
In tutti i casi, l'alimentazione e il permeato scorrono [[Scambio in controcorrente|in controcorrente]] (in modo da aumentare la forza spingente) e l'alimentazione (costituita da acqua avente un contenuto salino più elevato rispetto al permeato) è a contatto diretto con un lato della membrana.<ref name=Li297/>
<gallery>
File:DCMD-Verfahren.png|Schematizzazione di un modulo DCMD
File:AGMD-Verfahren.png|Schematizzazione di un modulo AGMD
</gallery>
==Note==
<references/>
==Bibliografia==
* {{cita libro | cognome= Micale | nome= Giorgio | coautori= Andrea Cipollina, Lucio Rizzuti | titolo= Seawater Desalination: Conventional and Renewable Energy Processes | editore= [[Springer Verlag]]| anno= 2009 |lingua= inglese |ISBN= 3-642-01149-7 |cid= Micale |url= http://books.google.it/books?id=NXEmcGHScV8C}}
* {{cita libro | cognome= Li | nome= Norman N. | coautori= Anthony G. Fane, W. S. Winston Ho, Takeshi Matsuura | titolo= Advanced Membrane Technology and Applications | editore= [[John Wiley and Sons]] | città= | anno= 2008 | lingua= inglese | ISBN= 0-470-27627-4 | cid= Li | url= http://books.google.it/books?id=7hUsiWCZK5UC}}
* {{cita libro | cognome= Drioli | nome= E. | coautori= Alessandra Criscuoli, Efrem Curcio | titolo= Membrane contactors: fundamentals, applications and potentialities | editore= [[Elsevier]] | città= | anno= 2006 | lingua= inglese | ISBN= 0-444-52203-4 | cid= Drioli | url= http://books.google.it/books?id=Dw42Db7dd0UC}}
* {{cita libro | cognome= Escobar | nome= Isabel C. |coautori= Andrea Schäfer | titolo= Sustainable Water for the Future: Water Recycling Versus Desalination | editore= Elsevier | città= | anno= 2009 | lingua= inglese | ISBN= 0-444-53115-7 | cid= Escobar | url= http://books.google.it/books?id=UBKG-4HnZZMC}}
* {{cita libro | cognome= Peinemann | nome= Klaus-Viktor | coautori= Suzana Pereira Nunes, Lidietta Giorno | titolo= Membranes for food applications | editore= [[Wiley-VCH]]| città= | anno= 2010 | lingua= inglese| ISBN= 3-527-31482-2| cid= Peinemann | url= http://books.google.it/books?id=9HKjfiZ8uEAC}}
* {{cita libro | cognome= Lei | nome= Zhigang | coautori= Biaohua Chen, Zhongwei Ding | titolo= Special distillation processes | editore= Elsevier | città= | anno= 2005 | lingua= inglese | ISBN= 0-444-51648-4 | cid= Lei | url= http://books.google.it/books?id=My6sK5ySTzQC}}
==Voci correlate==
* [[Dissalazione]]
* [[Membrana artificiale]]
* [[Processo a membrana]]
==Altri progetti==
{{interprogetto|commons=Category:Membrane distillation}}
==Collegamenti esterni==
* {{cita web|http://www.ingegneri.info/Ricerca-su-un-innovativo-dissalatore-solare-a-membrana_ricerca_x_236.html|ingegneri.info - ''Ricerca su un innovativo dissalatore solare a membrana''}}
* {{cita web|url=http://www.solarenews.it/it/index.php?option=com_content&view=article&id=229:acqua-per-i-piveri-grazie-a-piccole-centrali-ad-energia-solare&catid=1:solare&Itemid=34|titolo=SolareNews.it - ''Acqua per i più poveri grazie a piccole centrali ad energia solare''}}
{{Portale|chimica|ingegneria}}
[[Categoria:Operazioni unitarie]]
[[Categoria:Tecnologia a membrana]]
[[Categoria:Metodi di separazione]]
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