Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Robert CLÉMENT : Maître ès sciences, Docteur d’État - Maître de conférences à l’École nationale supérieure des industries chimiques (Nancy)
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Anne JONQUIÈRES : Ingénieur ENSIC, Docteur de l’Institut national polytechnique de Lorraine (INPL) - Chargée de recherche au CNRS
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Lire l’articleINTRODUCTION
La pervaporation est un procédé de séparation de mélanges liquides qui met à profit le transfert sélectif de matière à travers une membrane dense. Au cours de cette opération, le perméat est vaporisé puis condensé sur une paroi froide ; mais, contrairement à la distillation, seule une faible partie de la charge subit ce changement d’état. Il en résulte que ce mode de séparation est plus économe en énergie que la distillation. L’exploitation de cette spécificité implique naturellement que la pervaporation soit essentiellement mise en œuvre en tant que procédé d’épuration, d’extraction ou de déplacement d’équilibre.
Parce qu’il tire généralement partie d’interactions fortes entre la membrane et les composés à extraire, ce procédé présente en outre une sélectivité de séparation qui peut être complètement différente de celle de la distillation, procédé avec lequel il est souvent couplé. Cette technique est actuellement utilisée pour traiter des mélanges hydroorganiques (déshydratation de solvants et extraction de composés organiques), mais ses aptitudes à séparer des mélanges entièrement organiques ont déjà été montrées au stade industriel. Associée à d’autres procédés, elle permet souvent de les optimiser en réalisant d’importantes économies d’énergie et de matière première, tout en réduisant l’infrastructure des installations classiques ou en limitant la pollution liée aux effluents liquides.
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VERSIONS
- Version courante de sept. 2020 par Christophe CASTEL, Éric FAVRE, Sabine RODE, Denis ROIZARD, Émilie CARRETIER, Carole ARNAL-HÉRAULT, Robert CLÉMENT, Anne JONQUIÈRES *
DOI (Digital Object Identifier)
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Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
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Mise en œuvre du procédé de pervaporation1. Généralités
1.1 Principe de la séparation
L’évaporation d’un mélange liquide à travers une membrane dense conduit au passage d’une vapeur, dans le compartiment aval, de composition généralement différente de celle de la charge dont elle est issue. Le transfert de matière est entretenu en maintenant le compartiment aval sous faible pression par pompage et condensation des vapeurs sur une paroi froide. Ce transfert sélectif, observé pour la première fois par Kahlenberg en 1906 avec des mélanges d’hydrocarbures et d’alcool, a reçu sa dénomination définitive de pervaporation dans un article de Kober [1] publié en 1917.
Il s’agit donc d’un procédé dans lequel les espèces transférées subissent un changement d’état (vaporisation). Mais, à la différence de la simple évaporation qui se produit en distillation simple, la membrane agit comme un tiers corps solide et modifie la composition de la charge par l’intervention de deux processus complémentaires. Tout d’abord, il se produit une inégale dissolution des espèces à la face amont en contact avec le liquide, ce qui revient à modifier la composition du mélange qui franchit l’interface membranaire amont. Suite à ce facteur d’ordre thermodynamique, un deuxième facteur, d’ordre cinétique, intervient pour modifier la composition du mélange transféré ; il s’agit de l’inégale mobilité des espèces dans le matériau (diffusivité). Ce deuxième processus constitue le facteur limitant majeur du transfert de matière et explique pourquoi l’épaisseur de la couche active des membranes est toujours très faible (quelques micromètres).
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Généralités
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - KOBER (P.A.) - Pervaporation, perstillation and percrystallisation - . J. Amer. Chem. Soc., 39 p. 944 (1917).
-
(2) - NÉEL (J.), APTEL (P.), CLÉMENT (R.) - Basic aspects of pervaporation - . Desalination, 53 p. 297 (1985).
-
(3) - NÉEL (J.) - Pervaporation - . Série « Génie des Procédés de l’École de Nancy », Lavoisier – Tec & Doc (Éd.), Paris (1997).
-
(4) - ELYASSINI (M.J.) - Déshydratation des mélanges eau-éthanol par pervaporation à travers des membranes à base d’alcool polyvinilique - . Thèse de l’INPL en Génie des procédés, Nancy (1987).
-
(5) - NÉEL (J.), NGUYEN (Q.T.), CLÉMENT (R.), LIN (D.J.) - Influence of downstream pressure on the pervaporation of water-tetrahydrofuran mixtures through a regenerated cellulose membrane - . J. Membr. Sci., 27 p. 217 (1986).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Membranes semi-perméables. Généralités
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Membranes semi-perméables. Membranes de pervaporation
ANNEXES
Ouvrages généraux
NÉEL (J.) - Pervaporation - . Série « Génie des Procédés de l’École de Nancy », Lavoisier – Tec & Doc (Éd.), Paris (1997).
HUANG (R.Y.M.) - Pervaporation membrane separation processes - . Membrane Science and Technology, 1, Elsevier (Éd.), Amsterdam (1991).
RAUTENBACH (R.) - ALBRECHT (R.) - Membrane processes - . John Wiley (Éd.), New-York (1989).
MULDER (M.) - Basic principles of membrane technology - . Kluwer Academic Publisher (1991).
BRUN (J.-P.) - Procédés de séparation par membranes – transport, techniques membranaires, applications - . Masson Éd., Paris (1989).
BÖDDECKER (K.W.) - Terminology in pervaporation - . J. Membr. Sci., 51 p. 259 (1990).
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