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RÉSUMÉ
Le terme « électrodialyse » désigne le transfert d’ions à travers des membranes sous l’effet d’un champ électrique. Cette technique, tout d’abord mise au point pour le dessalement de l’eau de mer, remplace de plus en plus des procédés physico-chimiques beaucoup plus polluants, comme l’extraction liquide-liquide ou l’échange d’ions sur résine. Pour commencer, cet article aborde la mise en œuvre de l’électrodialyse. Est décrit ensuite le phénomène de transfert de matière en électrodialyse, puis le dimensionnement d’une installation, avant d’exposer quelques applications en industrie agroalimentaire, en chimie et en pharmacie.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Hélène ROUX de BALMANN : Directeur de recherche au CNRS
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Ernest CASADEMONT : Ingénieur de recherche au CNRS - Laboratoire de Génie chimique-UMR 5503 (Toulouse)
INTRODUCTION
C’est pour faire face à des besoins en eau potable au Japon, en particulier, que l’électrodialyse a été développée en tant que procédé de dessalement de l’eau de mer à l’échelle industrielle. Au-delà du domaine du traitement de l’eau, de nouvelles applications ont ensuite été développées, comme la déminéralisation du lactosérum, qui représente une part importante de la surface installée. Les problèmes liés à la réduction de l’impact environnemental des procédés de production offrent des perspectives encore plus vastes pour des procédés physiques comme l’électrodialyse, vis-à-vis de procédés physico- chimiques, comme l’extraction liquide-liquide, la précipitation ou l’échange d’ions sur résine, plus polluants. En outre, la possibilité de réaliser une déminéralisation sélective, c’est-à-dire accompagnée d’une purification, devrait également ouvrir des perspectives de marché.
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6. Applications de l’électrodialyse
De nombreuses applications [20] [21] [22] [23] [24] ont été développées lors de ces dernières années en électrodialyse conventionnelle (EDC) et électrodialyse bipolaire (EDBM). L’intégration de ces technologies dans des procédés de purification ou de production de molécules organiques permet de diminuer, entre autres, les effluents salins générés par l’utilisation des résines échangeuses d’ions.
Le tableau 5 présente les principales applications de l’électrodialyse par secteur d’activité. Un aperçu des installations d’EDMB dans le monde est donné en .
Les exemples présentés ci-dessous, qui illustrent certaines applications, ont été fournis par la société Eurodia Industrie SA.
6.1 Eau et effluents
Pour la production d’eau potable à partir de ressources naturelles, l’EDC offre un double intérêt. Elle permet à la fois de réduire le taux de nitrate et de diminuer la dureté des eaux provenant des nappes phréatiques. Une installation a été mise en fonction en 2000 dans la région Centre. L’unité (cf. figure A en traite 140 m3/h d’eau à 42 oF (oF qualifiant la dureté de l’eau), ce qui permet d’alimenter un réservoir après remélange à 163 m3/h à 28 oF. Le taux de réduction des nitrates est de 80 %.
HAUT DE PAGE6.2 Industrie agroalimentaire
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De nombreuses unités d’EDC sont intégrées dans des procédés de déminéralisation de lactosérum. Concernant cette application, la surface de membranes Neosepta installées représente plus de 65 000 m2...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SHAPOSHNIK (V.A.), KESORE (K.) - An early history of electrodialysis with permselective membranes. - Journal of Membrane Science, 136, p. 35-39 (1997).
-
(2) - De DARDEL (F.) - Échange d’ions. Principes de base. - Techniques de l’Ingénieur. (F). J 2 783 Génie des procédés (1998).
-
(3) - STRATHMANN (H.), KROL (J.J.), RAPP (H.J.), EIGENBERG (G.) - Limiting current density and water dissociation in bipolar membranes. - Journal of Membrane Science, 125, p. 123-142 (1997).
-
(4) - SARACCO (G.) - Transport properties of monovalent-ion-permselective membranes. - Chemical Engineering Science, 52, no 17, p. 3019-3031 (1997).
-
(5) - DONNAN (F.G.) - Theory of membrane equilibria and membrane potentials in the presence of non-dialysing electrolytes. A contribution to physico-chemical physiology. - Journal of Membrane Science, 100, p. 45-55 (1995).
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ANNEXES
* - (liste non exhaustive)
VERA CALLE (E.R.) - Désacidification de jus de fruit par électrodialyse. - Université Montpellier 2 (2004).
JACQUET VIOLLEAU (V.) - Déminéralisation par électrodialyse en présence d’un complexant. Application au lactosérum. - Institut polytechnique de Toulouse (2004).
BEN ALI (M.A.) - Traitement d’un effluent contenant du nitrate d’ammonium par électrodialyse à membrane bipolaire. - École Centrale de Paris (2002).
BAILLY (M.) - Stratégie de dimensionnement de procédés de production d’acides organiques intégrant des étapes électromembranaires. - Université Paul-Sabatier Toulouse (2000).
HAUT DE PAGE2 Caractéristiques des membranes d’électrodialyse
Les propriétés des membranes « standards » échangeuses d’ions (MEI) sont données dans le tableau 1 ; celles des membranes spécifiques sont présentées dans le tableau 2.
Se reporter au paragraphe 2.1.3 du dossier pour de plus amples reinseignements.
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