Bibliographie & annexes
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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre AIMAR : Laboratoire de génie chimique UMR CNRS/INP/UPS Université Paul Sabatier (Toulouse)
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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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5. Conclusion
Les membranes doivent réaliser des séparations dans des milieux de composition complexe dans lesquels interviennent de nombreux phénomènes (figure 21).
Il est alors très difficile de modéliser le système de manière fiable. Les outils théoriques présentés dans ce dossier permettent, en revanche, d'appréhender les mécanismes de transfert (perméabilité et sélectivité) et ainsi de comprendre le fonctionnement du procédé et de trouver les moyens de le faire fonctionner de façon optimale. En revanche, on doit donc très souvent avoir recours à des expérimentations pratiques lorsque l'on veut utiliser ces outils pour dimensionner le procédé :
-
essais de faisabilité sur des équipements de laboratoire, permettant le choix de la membrane ;
-
essais pilotes sur un appareil de taille significative, permettant l'optimisation des paramètres de fonctionnement industriel (conditions opératoires, adaptation éventuelle du procédé, etc.).
Ces expérimentations combinées aux modèles peuvent donner lieu à des modélisations semi-empiriques relativement fiables pour traduire l'efficacité des procédés membranaires.
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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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