Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L’utilisateur d’un procédé de filtration membranaire d’osmose inverse, de nanofiltration, d’ultrafiltration et de microfiltration recherche une productivité (perméation) maximale avec une efficacité (sélectivité) répondant aux contraintes fixées. Cet article est une approche théorique des phénomènes de perméabilité et de sélectivité intervenant dans ces procédés. Sont présentées les conséquences de ces phénomènes sur l'efficacité du procédé avec notamment les conséquences des phénomènes de polarisation et de colmatage sur la perméabilité du procédé et le rôle des transferts membranaires sur la sélectivité du procédé.
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The user of a reverse osmosis membrane filtration process, nanofiltration, ultrafiltration and microfiltration is looking to obtain maximum productivity (permeation) with a degree of efficiency (selectivity) in compliance with the set requirements. This article is a theoretical approach to the phenomena of permeability and selectivity involved in these processes. It presents the impact of these phenomena on the process efficiency, and in particular the influence of the polarization and filling phenomena on the permeability of the process as well as the role of membrane transfers on the selectivity of the process.
Auteur(s)
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Alain MAUREL : Ingénieur ENSIGC (École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Génie Chimique de Toulouse) - Licencié ès Sciences - Ingénieur au Centre d’Études Nucléaires de Cadarache
INTRODUCTION
Osmose inverse, nanofiltration, ultrafiltration, microfiltration tangentielle peuvent être définies comme des procédés de séparation en phase liquide par perméation à travers des membranes permsélectives sous l’action d’un gradient de pression.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1974 par Alain MAUREL
- Version courante de août 2010 par Pierre AIMAR, Patrice BACCHIN, Alain MAUREL
DOI (Digital Object Identifier)
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Phénomènes du colmatage4. Phénomène de polarisation
4.1 Nature du phénomène
Les membranes utilisées ayant la propriété d’effectuer des séparations à l’échelle moléculaire ou particulaire, il va y avoir accumulation progressive des espèces (molécules ou particules) arrêtées à la surface de la membrane. C’est le phénomène de polarisation de concentration (figure 15).
Si l’on appelle C m la concentration du soluté arrêté de la membrane et C 0 la concentration moyenne du soluté dans la solution, le facteur de polarisation est défini par la relation :
La polarisation est un phénomène réversible qui disparaît si le gradient de transfert est annulé.
Les conséquences du phénomène de polarisation sont données ci‐après.
-
Diminution du flux de perméat
Une augmentation de la concentration près de la membrane va se traduire par une augmentation de la pression osmotique Π de la solution et une diminution de la pression efficace (Δ P – Δ Π ). Le flux de perméat étant directement proportionnel à la pression efficace va donc diminuer. Cet effet est surtout sensible en osmose inverse où les pressions osmotiques jouent un rôle important.
On peut avoir aussi une diminution du flux à cause de la résistance supplémentaire à la filtration provenant des dépôts résultant d’une augmentation de la concentration.
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Variation de la sélectivité
Une augmentation de la concentration près de la membrane peut se traduire soit par une augmentation de la concentration dans le perméat, soit par une diminution lorsqu’il y a dépôt et que celui‐ci joue le rôle d’une deuxième membrane.
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Colmatage dû à des précipitations ou des formations de gel
Des phénomènes secondaires peuvent se produire lorsque la concentration C m atteint certaines valeurs.
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Dans le cas de l’osmose inverse, on peut atteindre la limite de solubilité des sels et avoir formation de tartre (CaSO4 , CaCO3 par exemple) lors...
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