Filtration sur membrane - Définition
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Introduction
Une filtration sur membrane est un procédé de séparation physique se déroulant en phase liquide. Le but est de purifier, fractionner ou concentrer des espèces dissoutes ou en suspension dans un solvant au travers d’une membrane.
Introduction
La technique de séparation membranaire est connue depuis un certain temps mais son développement reste récent. Depuis les années 70 on retrouve ces techniques principalement dans l’industrie laitière, des boissons, des ovo-produits, des jus de fruit ou du traitement des eaux. Ces procédés consomment relativement peu d’énergie et sont sélectifs.
Lorsque l'on effectue une filtration sur membrane, on obtient:
- Le rétentat (molécules et/ou particules retenues par la membrane)
- Le perméat ou filtrat (molécules qui passent à travers la membrane)
Cette technique permet par exemple de séparer par filtration un liquide des micro-organismes qu'il contient pour pouvoir les dénombrer. Cette méthode s'applique à des liquides sans particules solides.
Les membranes sont en général caractérisées par :
- La taille des pores
- Le seuil de coupure (Masse molaire critique pour laquelle 90% des solutés sont retenus par la membrane)
- Leur sélectivité
- Leur perméabilité
Les différents procédés membranaires
Selon le gradient de pression et la taille des pores nous avons :
- La microfiltration : elle consiste à éliminer les particules ayant une dimension comprise entre 200 et 1000 nm lors du passage tangentiel (et non perpendiculaire) du fluide à traiter à travers la membrane, et ce, grâce à une différence de pression de part et d'autre de la membrane.
- L'ultrafiltration utilise des membranes dont le diamètre des pores est compris entre 0.1 et 10 µm. Seules l’eau et les petites molécules de faible poids moléculaire transitent par la membrane, les molécules à haut poids moléculaire sont retenues.
- Eléments retenus : les polymères, les protéines, les colloïdes.
- Domaines d'application : industrie agro-alimentaire, purification et concentration de macromolécules (103 - 106 Da) comme les protéines, bio-industries, mécanique (automobile, traitement de surface...), pétrochimie...
- La nanofiltration offre la capacité, très intéressante de séparer des composés de faible poids moléculaire à des pressions qui sont faibles, voire moyennes. Elle arrête les sels ionisés multivalents (calcium, magnésium, ...) et les composés organiques de masse molaire inférieurs à 300 daltons et produit ainsi une eau qui n'est pas totalement déminéralisée contrairement à l'osmose inverse.
- Domaines d'application : Déminéralisation sélective, régénération de bains usés de dépôts de cuivres,...
- L'osmose inverse
- Domaines d'application : le dessalement de l'eau de mer, la récupération de matières précieuses…
- La pervaporation est un procédé de séparation des constituants d'un mélange liquide, par vaporisation partielle au travers d'une membrane dense présentant une affinité préférentielle pour l'un des constituants.
- Domaines d'application : Déshydratation de l'éthanol (et d’autres solvants et mélanges organiques), extraction de composés organiques, ...
- Les techniques électromembranaires (électrodialyse simple, électrodialyse à membranes bipolaires, électrolyse, électrodésionisation) transfèrent de manière sélective des ions à travers une membrane échangeuse d'ions
