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RÉSUMÉ
L’utilisateur d’un procédé de filtration membranaire d’osmose inverse, de nanofiltration, d’ultrafiltration et de microfiltration recherche une productivité (perméation) maximale avec une efficacité (sélectivité) répondant aux contraintes fixées. Cet article est une approche théorique des phénomènes de perméabilité et de sélectivité intervenant dans ces procédés. Sont présentées les conséquences de ces phénomènes sur l'efficacité du procédé avec notamment les conséquences des phénomènes de polarisation et de colmatage sur la perméabilité du procédé et le rôle des transferts membranaires sur la sélectivité du procédé.
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Alain MAUREL : Ingénieur ENSIGC (École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Génie Chimique de Toulouse) - Licencié ès Sciences - Ingénieur au Centre d’Études Nucléaires de Cadarache
INTRODUCTION
Osmose inverse, nanofiltration, ultrafiltration, microfiltration tangentielle peuvent être définies comme des procédés de séparation en phase liquide par perméation à travers des membranes permsélectives sous l’action d’un gradient de pression.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1974 par Alain MAUREL
- Version courante de août 2010 par Pierre AIMAR, Patrice BACCHIN, Alain MAUREL
DOI (Digital Object Identifier)
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Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
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Conclusion. Comparaison avec les techniques concurrentes6. Performances et sélectivité
6.1 Densité de flux volumique ou débit spécifique
Pour une sélectivité donnée, le débit volumique par unité de surface (ou densité de flux volumique) doit être le plus élevé possible de manière à minimiser la surface de filtration à mettre en œuvre et, par là même, l’investissement.
Le débit volumique s’exprime le plus souvent en L · h –1 · m – 2 . La conversion en unités SI (m3 · m –2 · s –1 ou m · s –1 ) ainsi qu’en d’autres unités est donnée dans le tableau 8.
Du point de vue pratique, les débits spécifiques augmentent lorsque l’on passe de l’osmose inverse à la microfiltration bien que les gradients de transfert diminuent à cause des phénomènes de polarisation. Le tableau 9 donne les ordres de grandeur des perméabilités, des gradients de transfert ainsi que des débits spécifiques pour les différents procédés.
HAUT DE PAGE6.2 Sélectivité
D’une manière générale, la sélectivité des techniques à membranes n’est pas parfaite, sauf dans certains cas en microfiltration et en ultrafiltration, et cela pour plusieurs raisons :
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dans le cas des membranes denses, le mécanisme de transfert étant de type « solubilisation‐diffusion », on constate presque toujours une diffusion de l’espèce retenue ;
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dans le cas des membranes microporeuses, le mécanisme de transfert étant de type capillaire, on peut imaginer un taux de rejet égal à l’unité, dans la mesure où la dimension de la particule ou de la molécule est très grande par rapport au diamètre des pores de la membrane. Il faut toutefois tenir compte d’une déformation possible des molécules ou des particules ainsi que d’une éventuelle hétérogénéité des diamètres de pores de la membrane.
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Pour une membrane donnée, la sélectivité peut toutefois être améliorée, en particulier dans le cas d’ultrafiltration,...
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