Perméabilité : polarisation de concentration et colmatage
Filtration membranaire (OI, NF, UF, MFT) - Aspects théoriques : perméabilité et sélectivité

1 - Efficacité du procédé

• 1.1 - Perméation : densité de flux volumique
  Tableau 1 Tableau 2 Tableau 3
• 1.2 - Sélectivité d'une membrane
  Figure 1 - Détermination du seuil de coupure (Molecular Weight Cut-off ) d'une membrane d'ultrafiltration, à partir d'une courbe de tamisage Tableau 4 Tableau 5

2 - Perméabilité : polarisation de concentration et colmatage

• 2.1 - Polarisation de concentration et colmatage
  Figure 2 - Effets du colmatage et de la polarisation sur le flux du perméat Figure 3 - Polarisation en filtration tangentielle
• 2.2 - Polarisation de concentration
  Figure 4 - Modélisation de la polarisation : théorie du film Figure 5 - Variation du débit-volume de solvant en ultrafiltration, en fonction de la pression efficace et de la turbulence [29] Figure 6 - Variation du débit-volume de solvant en ultrafiltration, en fonction de la teneur massique de soluté [28] Figure 7 - Calculs du flux de perméation et de la concentration à la membrane en fonction de la pression appliquée en combinant le modèle du film et une loi de filtration limitée par une contre-pression osmotique Figure 8 - Détermination expérimentale du facteur de polarisation [31] Figure 9 - Importance de la polarisation de concentration en terme de « hauteur » par l'intermédiaire du nombre de Péclet et de « largeur » par le ratio... Figure 10 - Rôle des promoteurs de turbulence (ou inserts) sur l'amélioration de l'hydrodynamique dans un module membranaire Tableau 6 Tableau 7 Tableau 8
• 2.3 - Perméabilité et colmatage
  Figure 11 - Évolution de la concentration c en fonction de la distance à la membrane x Figure 12 - Conditions critiques de filtration pour une filtration frontale et pour une filtration tangentielle Figure 13 - Comparaison entre une expérience de filtration et quatre modèles de colmatage classiques (trois modèles de colmatage de membrane et un modèle de dépôt de surface) [36] Figure 14 - Mesure du Fouling Index FI ou Silt Density Index SDI Figure 15 - Mise en œuvre d'un fonctionnement séquentiel perméation-rétrolavage pour réduire l'impact du colmatage Tableau 9 Tableau 10

3 - Transfert membranaire et sélectivité

• 3.1 - Sélectivité des membranes d'osmose inverse
  Figure 16 - Membranes d'osmose inverse : influence de la pression sur les coefficients de perméabilités... Tableau 11 Tableau 12
• 3.2 - Sélectivité des membranes de nanofiltration
  Figure 17 - Rétentions intrinsèques de solutions de sels à différents pH (concentration en sels fixée à 1 mol · m–3) [44] Figure 18 - Variation du taux de rejet observé, en fonction de la masse molaire du soluté, par deux membranes différentes PBHK (100 kDa polyéthersulfone) et PLCGC (10 kDa cellulose régénérée) [47]
• 3.3 - Sélectivité des membranes microporeuses : cas de l'ultrafiltration
  Figure 19 - Variation du diamètre de Stokes d'une molécule en fonction de la masse molaire [49] Tableau 13
• 3.4 - Influence de la pression sur le taux de rejet
  Figure 20 - Évolution du taux de rétention observé, TRobs, en fonction des nombres de Péclet (et donc du flux de perméation et/ou de la pression transmembranaire) [51]
• 3.5 - Amélioration de la sélectivité – Couplage de procédés
  Figure 21 - Différentes voies d'amélioration de la sélectivité des membranes : ultrafiltration (UF) assistée

4 - Conclusions. Comparaison avec les techniques concurrentes