Filtration membranaire (OI, NF, UF) - Présentation des membranes et modules

Les membranes de filtration (osmose inverse OI, nanofiltration NF, ultrafiltration UF, microfiltration MF) sont des membranes semi-perméables (permsélectives) qui permettent la rétention de solutés ou de particules contenus dans un solvant. Les membranes sont habituellement composées d’une couche sélective assurant la séparation, associée à un support renforçant la résistance mécanique. Leurs performances, qui correspondent à celles de la couche sélective, sont caractérisées par leur perméabilité au solvant (cf. ) et leur sélectivité.

Cette dernière caractéristique est liée à la taille des pores des membranes exprimée en termes de seuil de coupure (masse molaire du composé retenu à 90 % (cf. ) (UF, NF), de rétention de sel (NF, OI) ou de dimension micrométrique (MF). La figure  1 montre schématiquement la correspondance entre les opérations de filtration par membrane, la taille des pores et les composés retenus.

.

Pratiquement, une membrane doit posséder une haute perméabilité associée à une haute sélectivité et avoir des qualités de résistance thermique, chimique et mécanique, pour un coût d’installation et de renouvellement contrôlé en relation avec l’application « produit » considérée.

La perméabilité est reliée à la taille et à la densité des pores, mais aussi à l’épaisseur de la couche sélective, comme le montre la loi de Poiseuille (cf.  ). Les hautes perméabilités sont donc obtenues, pour une taille de pore ou une sélectivité donnée, par la...