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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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The user of a reverse osmosis membrane filtration process, nanofiltration, ultrafiltration and microfiltration is looking to obtain maximum productivity (permeation) with a degree of efficiency (selectivity) in compliance with the set requirements. This article is a theoretical approach to the phenomena of permeability and selectivity involved in these processes. It presents the impact of these phenomena on the process efficiency, and in particular the influence of the polarization and filling phenomena on the permeability of the process as well as the role of membrane transfers on the selectivity of the process.
Auteur(s)
-
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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Performances et sélectivité5. Phénomènes du colmatage
5.1 Définition du colmatage
Le colmatage peut être défini comme l’ensemble des phénomènes qui interviennent dans la modification des propriétés filtrantes d’une membrane, excepté la compaction et la modification chimique. Il s’agit de phénomènes physiques, chimiques, biologiques, se produisant à l’interface membrane-solution ou dans le volume poreux, dont la conséquence est une obstruction des pores entraînant à la fois des variations de perméabilité et de sélectivité.
En l’absence de colmatage, pour une solution dépourvue de soluté susceptible d’être retenu par la membrane, le débit volumique de perméat J (en m 3 · s–1 · m–2) peut se mettre sous la forme :
avec :
- µ (Pa · s) :
- viscosité dynamique du perméat
- Rm (m –1 ) :
- résistance hydraulique de la membrane.
Lorsque la membrane se colmate, une résistance supplémentaire R s s’ajoute à la résistance de la membrane R m :
Le terme R s inclut les résistances dues à l’adsorption R a , au dépôt irréversible ou réversible R d , à la couche limite de polarisation R lim :
Une mesure de perméabilité à une eau de référence permet de déterminer la résistance hydraulique de la membrane (R m). Cette mesure a été normalisée par l’AFNOR (norme NF X 45-101 de juillet 1990).
Les effets du colmatage et de la polarisation...
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