Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L’objectif de cet article est de présenter le fonctionnement et le potentiel de la distillation membranaire pour la séparation sélective des composés et solvants, y compris aqueux. L'article propose une perspective sur le fonctionnement théorique et pratique de la technologie, et met en avant les limitations et opportunités pour une translation industrielle. Les défis relevant du design de matériaux innovants et performants seront définis en lien étroit avec les besoins de performance et de stabilité d’opérations. Une revue des pilotes et des applications industrielles, des marchés de niche ainsi que des compagnies offrant des solutions clefs en main incluant la DM sera donnée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Hind YAACOUBI : Researcher - Department of Chemical and Petrochemical Engineering, Khalifa University, Abu Dhabi, United Arab Emirates
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Ludovic F. DUMEE : Assistant professor - Chief Science Officer, Research and Innovation Department, Element Zero, Malaga, Western Australia, Australia - Department of Chemical and Petrochemical Engineering, Khalifa University, Abu Dhabi, United Arab Emirates
INTRODUCTION
La distillation membranaire (DM) est une technique de séparation qui peut être utilisée pour traiter une variété de liquides, y compris l’eau saumâtre, l’eau de mer, les eaux usées radioactives, les eaux minières, les eaux usées et les concentrats d’osmose inverse (OI). Le procédé de la DM est hybride, combinant l’utilisation de la distillation conventionnelle thermique et des membranes hydrophobes poreuses, et correspond au transport de vapeur entraînée thermiquement à travers des membranes dont la force motrice est la différence de pression de vapeur entre les deux côtés de la membrane. Divers processus peuvent être employés pour faciliter la condensation de la vapeur du côté perméat de la membrane, à savoir l’utilisation d’une lame d’air, un gaz de balayage ou le vide. Les espèces non volatiles, en revanche, sont retenues du côté amont, côté où se situe le flux d’alimentation de la membrane. En conséquence, la DM permet de séparer les molécules en fonction de leur différence de volatilité.
La DM comporte des avantages comparés aux autres techniques de séparation, comme une température d’alimentation plus basse entre 50 °C et 90 °C, une pression hydraulique plus faible que le processus d’osmose inverse, un colmatage plus faible, un traitement des eaux de salinité élevée, une production d’eau de haute pureté et un bon compromis entre enthalpie spécifique et efficacité . Cependant, en raison de l’absence d’une membrane appropriée et adaptable, le colmatage, le mouillage des pores, l’efficacité en eau et le faible débit de perméat sont les principaux problèmes pour la distillation membranaire. En raison de ses propriétés uniques, la DM peut être utilisée seule ou combinée avec d’autres techniques de séparation, comme dernière étape dans les industries environnementales, alimentaires, pharmaceutiques et nanotechnologiques. Elle est principalement utilisée dans le dessalement de l’eau de mer, l’eau saumâtre, le traitement des eaux usées industrielles, la préparation d’eau distillée, pure ou ultrapure ainsi que dans la production des concentrés des aliments liquides, ainsi que pour l’élimination des molécules volatiles du jus de fruits, des alcools, des COV halogénés et du benzène.
Dans cet article, nous allons définir les concepts sous-jacents de la distillation membranaire, ses configurations, ses modules, ses avantages et inconvénients. Ensuite, nous examinerons les problématiques posées lors de son utilisation en dessalement d’eau de mer et en traitement des eaux industrielles y compris le colmatage, le mouillage et le vieillissement des membranes. Des pilotes de la DM industriels appliqués au dessalement et au traitement des effluents vont être présentés. Ainsi, la combinaison de la DM avec d’autres méthodes de séparation sera discutée comme dernier point cet article.
un tableau des sigles est présenté en fin d’article.
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Configurations de fonctionnement de la DM1. Fondamentaux théoriques et contextualisation de la distillation membranaire
Cette section présente le développement de la DM au cours des années afin de permettre la compréhension de son rythme de progrès, les principes de sa mise en œuvre et sa comparaison avec d’autres méthodes de séparation.
1.1 Étapes historiques de développement de la DM
Le développement technologique de la DM au cours des années a été lié en premier lieu aux propriétés des matériaux membranaires, puis à la conception des modules et aux modes de transport transmembranaire des vapeurs.
En 1963, Bodell a déposé un brevet sur le processus de la DM, lequel décrit un appareil produisant de l’eau potable à partir d’un mélange aqueux non potable . Un an après, Weyl a breveté la récupération de l’eau salée en utilisant un appareil amélioré . Contrairement à Bodell qui utilisait du caoutchouc de silicium comme membrane (0,64 mm de diamètre extérieur et 0,30 mm de diamètre intérieur), Weyl a utilisé une membrane de polytétrafluoroéthylène (PTFE) (taille des pores de 9 μm avec une épaisseur de 3,2 mm et une porosité de 42 %) ...
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Fondamentaux théoriques et contextualisation de la distillation membranaire
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MUSTAKEEM (M.), SOFIANE (S.), MUHAMMAD SAQIB (N.), NOREDDINE (G.) - Desalination by Membrane Distillation. - In: S. Vilmar (Ed.) Distillation Processes, IntechOpen, Rijeka, Ch. 4 (2022).
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(2) - ABID (M.B.), WAHAB (R.A.), SALAM (M.A.), MOUJDIN (I.A.), GZARA (L.) - Desalination technologies, membrane distillation, and electrospinning, an overview. - Heliyon, 9, 12810 (2023).
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(3) - BR. (B.) - Silicone rubber vapor diffusion in saline water distillation. - United States (1963).
-
(4) - PK. (W.) - Recovery of demineralized water from saline waters. - United States (1967).
-
(5) - MOHAMMAD REZA SHIRZAD (K.), AHMAD (R.) - Membrane Distillation: Basics, Advances, and Applications. - In: A. Amira (Ed.) Advances in Membrane Technologies, IntechOpen, Rijeka, Ch. 4 (2020).
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(6) - ALKHUDHIRI (A.), HILAL (N.) - Membrane...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Silicone rubber vapor diffusion in saline water distillation 285,032
Recovery of Demineralized Water from Saline Waters 3,340,186
Composite membrane for a membrane distillation system 4,316,772
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