Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article analyse les mécanismes de transfert intervenant lors de l’osmose inverse (OI), la nanofiltration NF, l’ultrafiltration UF et la microfiltration NFT. Ces procédés de séparation en phase liquide par perméation à travers des membranes permsélectives sous l’action d’un gradient de pression mettent en jeu des phénomènes complexes. Le but de cette présentation théorique est de permettre à l’utilisateur de comprendre le fonctionnement de chacun de ces techniques afin d’optimiser au mieux leur mise en œuvre.
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This article analyzes the transfer mechanisms that occur during the reverse osmosis (RO), nanofiltration (NF), ultrafiltration (UF) and microfiltration (MF). These methods of liquid-phase separation by permeation through permselective membranes under the action of a pressure gradient involve complex phenomena. The purpose of this theoretical presentation is to enable the user to achieve a better understanding of each of these techniques in order to at best optimize their implementation.
Auteur(s)
-
Pierre AIMAR : Laboratoire de génie chimique UMR CNRS/INP/UPS Université Paul Sabatier (Toulouse)
-
Patrice BACCHIN : Laboratoire de génie chimique UMR CNRS/INP/UPS Université Paul Sabatier (Toulouse)
-
Alain maurel : Consultant
INTRODUCTION
L'objectif de ce dossier [J 2789] est d'analyser les mécanismes de transfert mis en jeu lors des filtrations membranaires comme :
-
l'osmose inverse OI ;
-
la nanofiltration NF ;
-
l'ultrafiltration UF ;
-
la microfiltration MFT ;
afin que l'utilisateur soit capable de dégager les mécanismes de transfert les plus limitants vis-à-vis d'une application et d'appréhender l'influence des conditions opératoires sur le fonctionnement du procédé.
Après quelques généralités sont présentées les considérations théoriques nécessaires à l'analyse des mécanismes de transfert qui conditionnent le fonctionnement du procédé : la vitesse de filtration, l'accumulation de matière et la sélectivité. Ce dossier constitue un socle théorique sur lequel s'appuie le dossier [J 2 790v2] pour amener les outils théoriques nécessaires à la conception et à l'optimisation des procédés. De façon simplifiée, ce dossier présente la cause des phénomènes (les mécanismes de transfert mis en jeu) alors que le dossier [J 2 790v2] présente les conséquences de ces phénomènes sur l'efficacité du procédé (la perméabilité et la sélectivité).
Le système d'unité est le système international SI, exception faite pour des unités hors système encore employées couramment dans la profession, telles que L · h–1 · m–2 pour les débits spécifiques des membranes.
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Transfert membranaire et rétention3. Transfert de matière et accumulation
Les paragraphes précédents ont montré comment l'accumulation de matière réduit le flux de filtration à travers le matériau membranaire par le biais d'une contre-pression osmotique (§ 2.2) et d'une résistance de colmatage (§ 2.3). Pour expliquer le fonctionnement du procédé, il faut décrire la dynamique de ces phénomènes et donc pouvoir traduire la vitesse d'accumulation de matière à la membrane. À cette fin, les bases théoriques permettant de décrire le transfert de soluté à la surface d'une membrane sont rassemblées dans ce paragraphe.
3.1 Description du transfert de matière
Les phénomènes qui gèrent le transfert de matière (solvant et solutés) dans les procédés de filtration membranaires sont classiquement d'ordres diffusif et convectif, souvent fortement couplés, et dépendent des paramètres opératoires que sont la différence de pression transmembranaire et le débit d'écoulement tangentiel, des propriétés des fluides traités et bien entendu de celles des membranes utilisées.
Pour traduire l'importance de ces phénomènes de transferts sur l'accumulation, il est nécessaire de décrire les variations de la concentration c à proximité de la surface de la membrane. On applique pour cela l'équation de continuité pour le transfert de matière (qui explicite la conservation de...
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Transfert de matière et accumulation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MERTEN (U.) - Desalination by reverse osmosis. - MIT Press Cambridge (1966).
-
(2) - VILKER (V.L.), COLTON (C.K.), SMITH (K.A.), GREEN (D.L.) - The osmotic pressure of concentrated protein and lipoprotein solutions and its significance to ultrafiltration. - Journal of membrane science, 20, p. 63-77 (1984).
-
(3) - BONNET-GONNET (C.), BELLONI (L.), CABANE (B.) - Osmotic pressure of latex dispersions. - Langmuir, 10, p. 4012-4021 (1994).
-
(4) - ESPINASSE (B.) - Approche théorique et expérimentale de la filtration tangentielle de colloïdes : flux critique et colmatage. - Thèse de l'Université Paul Sabatier (2003).
-
(5) - THIJSSEN (H.A.C.) - Concentration processes for liquid foods containing volatile flavors and aromas. - J. Food Technol., 5, p. 211-229 (1970).
-
(6) - RAUTENBACH (R.), ALBRECHT (R.) - Membrane...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Ansys http://www.ansys.com
Fluent http://www.fluent.fr
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NF X 45-103 - 12-97 - Filtration des liquides. Membranes poreuses. Taux de rétention des membranes d'ultrafiltration et de nanofiltration - -
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