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Auteur(s)
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Rémy AUDINOS : Professeur des universités - Ingénieur du Génie chimique de Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les membranes artificielles semi-perméables (ou à perméabilité sélective ou encore permsélectives) sont progressivement utilisées par les industries les plus diverses dans des domaines de plus en plus nombreux et variés.
Cet usage universel, surtout pour réaliser des séparations fines, nécessite que soient connues les performances des membranes. Les deux propriétés primordiales d’une membrane sont sa perméabilité et sa sélectivité. Toutefois, compte tenu de la façon originale dont sont effectués ou empêchés les transports de matière ou les transferts d’énergie au travers du matériau de la membrane, les performances ne peuvent être indiquées, à l’heure actuelle, que pour des conditions d’emploi spécifiques. Aussi n’existe-t-il pas, à quelques exceptions près, de méthodes normalisées pour repérer ces performances.
Par suite, les valeurs numériques indiquées dans les tables sont celles données par le fabricant de la membrane avec, comme souci, une certaine harmonisation qui devrait inciter à une présentation universelle des performances. C’est pourquoi seuls ont été utilisés, dans tous les articles de cette rubrique et autant que possible, les unités du système international et leurs symboles.
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Transport de matière au travers d’une membrane
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2. Fonctionnement d’une membrane
Une membrane artificielle à perméabilité sélective est une barrière matérielle qui permet l’arrêt ou le passage sélectif, sous l’action d’une force agissante, de substances entre les deux volumes qu’elle sépare . La perméabilité de la membrane, caractérisée par le flux transmembranaire, est directement reliée à l’intensité de cette force.
Selon que la force appliquée sciemment est due à un gradient de pression, à un gradient de potentiel électrique ou à un gradient de potentiel chimique, souvent assimilé à un gradient de concentration, l’opération industrielle réalisée avec une membrane artificielle constitue un procédé pressomembranaire, électromembranaire ou chimiomembranaire.
D’autres forces agissantes sont utilisées au laboratoire, comme la force de gravité ou la force centrifuge : dans ce dernier cas, il s’agit de procédés baromembranaires. Les procédés presso- et baromembranaires, étant assimilables, sont souvent regroupés sous le terme de procédés mécanomembranaires.
D’autres procédés sont encore au stade expérimental, comme ceux effectués avec un gradient de température, les procédés thermomembranaires, ou un gradient de lumière, les procédés photomembranaires, ou encore ceux obtenus avec un champ magnétique, les procédés magnétomembranaires.
En pratique, il est fréquent qu’à la force appliquée viennent s’ajouter d’autres forces, complémentaires ou antagonistes, dues essentiellement à l’état des deux milieux de part et d’autre de la membrane.
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Fonctionnement d’une membrane
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MAUREL (A.) - Techniques séparatrices à membranes - Osmose inverse, nanofiltration, ultrafiltration, microfiltration tangentielle. Considérations théoriques. - J 2 790. Traité Génie des procédés, vol. J2II (1993).
-
(2) - MAUREL (A.) - Osmose inverse et ultrafiltration - Technologie et applications. - J 2 796, J 2 797, Doc. J 2 798. Traité Génie des procédés, vol. J2II (1989).
-
(3) - CHARPIN (J.), AGOSTINI (J.-P.) - Perméation gazeuse - . J 2 800. Traité Génie des procédés, vol. J2II (1991).
-
(4) - BONNIN (A.) - Électrodialyse - . J 2 840. Traité Génie des procédés, vol. J2II (1988).
-
(5) - AUDINOS (R.) - Membranes semi-perméables. Membranes échangeuses d’ions - . Membranes semi-perméables- Membranes échangeuses d’ions. Traité Constantes physico-chimiques, vol. K2 (1999).
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