Mode d’action des membranes de perméabilité gazeuse
Membranes semi-perméables - Membranes de perméabilité gazeuse

C’est la couche mince qui contrôle le passage sélectif des molécules de gaz ou de vapeur. Il est couramment admis que la sélectivité et la perméabilité des membranes de perméabilité gazeuse résultent des effets de la solubilité et de la diffusion des molécules dans le matériau de la membrane. La perméabilité d’une même molécule dans divers polymères peut varier de 1 à 10⁶, tout comme la perméabilité de diverses molécules dans un même polymère. Par suite, un grand nombre de polymères peuvent être utilisés. En général, les élastomères ont des perméabilités plus élevées que les polymères vitreux mais, par contre, leur sélectivité est plus faible. Toutefois, les exceptions sont nombreuses. Dans le cas de la séparation de molécules très différentes, par exemple des vapeurs et un gaz, les élastomères sont donc préférables aux polymères vitreux, car les perméabilités sont très différentes. Par contre, les polymères vitreux sont à utiliser lorsqu’une grande sélectivité est recherchée, par exemple, pour séparer des gaz.

Le coefficient de perméabilité est égal au produit des coefficients de solubilité et de diffusion. Le coefficient de solubilité est d’autant plus élevé que la molécule peut se condenser facilement. En général, une molécule se condense d’autant plus facilement dans un polymère qu’elle est grosse. Pour un polymère donné, le coefficient de diffusion d’une molécule est d’autant plus élevé que la molécule est petite. Le tableau 1 indique le diamètre cinétique de quelques molécules de gaz.

Deux cas extrêmes peuvent se rencontrer selon que les coefficients de solubilité et de diffusion sont indépendants ou non de la concentration de la substance qui pénètre dans la membrane. De plus, dans le cas de certains polymères...