50
Chapitre 1
43.1. Phénomènes limitant les procédés membranaires
4.3.1.1. Polarisation de concentration
Lorsqu’il y a rétention d’un ou plusieurs solutés par la membrane, le phénomène de polarisation de concentration apparaît (cf figure 1.14 A). Ce phénomène
résulte de l’accumulation de la matière à l’interface membrane-solution qui conduit à
une augmentation de la concentration du soluté sur la membrane jusqu'à ce qu'un équilibre s'établisse avec le flux de soluté transféré vers la membrane. Cet équilibre
s’installe sous l'action du gradient de pression. Le flux de soluté qui diffuse en sens
inverse, de la couche limite vers la solution, se fait sous l'action du gradient de concentration (cf figure 1.14 B).
Cette augmentation importante de concentration au voisinage de la membrane
peut réduire la perméabilité en générant une possible contre-pression osmotique, ATI,
qui sera détaillée dans le paragraphe 4.3.3. Il en résulte une diminution de la pression
efficace (Ap - AIT). La polarisation de concentration est un phénomène réversible
c’est-à-dire qu’elle disparaît dès l’arrêt de la force motrice opératoire.
Membrane.
Alimentation^
Membrane *
Couche limite de
concentration
Couche limite de
concentration
Perméat
Couche limite de
concentration
(B)
Figure 1.14. Polarisation de concentration.
( A) Schématisation de la formation de la couche de polarisation de concentration. (B)
Évolution de la concentration dans la couche limite de concentration (Co : concentration de la solution ; Cm : concentration à la membrane ; Uo : vitesse moyenne de circulation de la solution).
4.3.1.2. Colmatage
Il n existe pas de définition unique et universelle pour le colmatage des
membranes. En général, le colmatage est défini comme l’ensemble des phénomènes
qui interviennent dans la modification des propriétés filtrantes d’une membrane. Il
s agit de phénomènes physiques, chimiques, biologiques se produisant à l’interface
membrane-solution ou dans le volume poreux. Il en résulte une formation de dépôt
entraînant a la fois une diminution de perméabilité et des variations de sélectivité,
ontrairement a la polarisation de concentration, le colmatage est un phénomène
Chapitre 1
43.1. Phénomènes limitant les procédés membranaires
4.3.1.1. Polarisation de concentration
Lorsqu’il y a rétention d’un ou plusieurs solutés par la membrane, le phénomène de polarisation de concentration apparaît (cf figure 1.14 A). Ce phénomène
résulte de l’accumulation de la matière à l’interface membrane-solution qui conduit à
une augmentation de la concentration du soluté sur la membrane jusqu'à ce qu'un équilibre s'établisse avec le flux de soluté transféré vers la membrane. Cet équilibre
s’installe sous l'action du gradient de pression. Le flux de soluté qui diffuse en sens
inverse, de la couche limite vers la solution, se fait sous l'action du gradient de concentration (cf figure 1.14 B).
Cette augmentation importante de concentration au voisinage de la membrane
peut réduire la perméabilité en générant une possible contre-pression osmotique, ATI,
qui sera détaillée dans le paragraphe 4.3.3. Il en résulte une diminution de la pression
efficace (Ap - AIT). La polarisation de concentration est un phénomène réversible
c’est-à-dire qu’elle disparaît dès l’arrêt de la force motrice opératoire.
Membrane.
Alimentation^
Membrane *
Couche limite de
concentration
Couche limite de
concentration
Perméat
Couche limite de
concentration
(B)
Figure 1.14. Polarisation de concentration.
( A) Schématisation de la formation de la couche de polarisation de concentration. (B)
Évolution de la concentration dans la couche limite de concentration (Co : concentration de la solution ; Cm : concentration à la membrane ; Uo : vitesse moyenne de circulation de la solution).
4.3.1.2. Colmatage
Il n existe pas de définition unique et universelle pour le colmatage des
membranes. En général, le colmatage est défini comme l’ensemble des phénomènes
qui interviennent dans la modification des propriétés filtrantes d’une membrane. Il
s agit de phénomènes physiques, chimiques, biologiques se produisant à l’interface
membrane-solution ou dans le volume poreux. Il en résulte une formation de dépôt
entraînant a la fois une diminution de perméabilité et des variations de sélectivité,
ontrairement a la polarisation de concentration, le colmatage est un phénomène