Beaucoup de gens ne comprennent pas pleinement les différences entre les différentes technologies de filtration membranaire. Dans cet article, nous fournirons une explication détaillée.
En plus d'éliminer les cations et les anions (c'est-à-dire le dessalement), l'osmose inverse (RO) peut également éliminer un large éventail de contaminants, c'est pourquoi elle est considérée comme un type de filtration. Les gammes d'impuretés éliminées par RO, nanofiltration (NF), ultrafiltration (UF), microfiltration (MF) et filtration conventionnelle (CF) sont présentées dans la figure 1, tandis que les tailles des substances courantes peuvent être trouvées dans le tableau 2.
L'osmose inverse (RO), la nanofiltration (NF), la microfiltration (MF) et l'ultrafiltration (UF) sont des types de filtration à flux croisés. Au cours du processus, l'eau d'alimentation est divisée en un flux de perméat (eau de produit) et un flux de concentré contenant des solutés concentrés ou des particules en suspension, la plupart des solutés et impuretés étant emportés dans le concentré (voir la figure ci-dessous).
En revanche, la filtration conventionnelle permet à l'eau de s'écouler directement à travers le média filtrant (tel que des lits filtrants ou des membranes), où les impuretés sont retenues sur ou dans le média (voir la figure ci-dessous).
Sur la base des informations des figures ci-dessus, nous pouvons résumer les caractéristiques des différentes technologies de filtration membranaire :
1.Microfiltration (MF)
Élimine les particules d’une taille d’environ 0,1 à 1 μm. Principalement utilisé pour éliminer les bactéries, les matières en suspension et les matières colloïdales. Les solides dissous et les grosses molécules peuvent passer à travers. La pression de fonctionnement est généralement d'environ 0,07 MPa.
2.Ultrafiltration (UF)
Élimine les particules d'une taille supérieure à environ 0,002-0,1 μm. Principalement utilisé pour éliminer les colloïdes, les protéines, les matières en suspension et les micro-organismes. Capable de rejeter les substances dont le poids moléculaire (MWCO) est supérieur à 1 000 à 100 000 tout en laissant passer les solides dissous et les petites molécules. La pression de fonctionnement varie généralement de 0,1 à 0,7 MPa.
3.Nanofiltration (NF)
Nommé pour sa capacité à éliminer les particules d'environ 1 nm (0,001 μm). Élimine généralement les substances organiques dont le poids moléculaire est supérieur à 200 à 400, avec un taux de dessalement de 20 à 98 %. L'élimination des ions monovalents varie de 20 à 98 %, tandis que les ions divalents peuvent être éliminés à des taux plus élevés, de 90 à 98 %. Convient pour éliminer les colorants, le carbone organique total (COT) et la dureté. La pression de fonctionnement varie généralement de 0,35 à 1,6 MPa.
4. Osmose inverse (RO)
Élimine les particules aussi petites que 0,0001 μm et les substances organiques dont le poids moléculaire est supérieur à 150-200. Les taux de dessalement peuvent dépasser 95 %, ce qui en fait une méthode de prétraitement principale pour l'eau à haute salinité et l'une des technologies de traitement de l'eau les plus avancées aujourd'hui. Ses applications sont de plus en plus larges. La pression de fonctionnement varie généralement de 1,4 à 6,0 MPa.
Les membranes d'osmose inverse (RO) offrent non seulement des taux de dessalement élevés, mais fonctionnent également comme des filtres de haute précision. Leur taille effective de pores peut être inférieure à 0,001 μm (le diamètre des cheveux humains est supérieur à 30 μm), permettant aux systèmes RO d'éliminer les fines matières en suspension, les bactéries, les endotoxines et autres contaminants. Cependant, il convient de noter que les pores au sens physique n’existent pas réellement dans les membranes RO ; de tels pores n'ont jamais été observés, même sous des microscopes à fort grossissement-. Cela rend la filtration RO fondamentalement différente des processus dotés de véritables pores membranaires, tels que l’ultrafiltration.
La figure illustre comment l'eau passe à travers une membrane RO. Cela montre que pendant la filtration, l'eau s'écoule à travers presque toute la surface de la membrane et que la vitesse du flux principal près de la surface de la membrane est essentiellement la même que le flux réel de perméat à travers la membrane.
Lorsque l'eau traverse les pores d'une membrane d'ultrafiltration (UF), la section transversale totale-des pores est beaucoup plus petite que la surface globale de la membrane. En conséquence, l’eau proche de la surface de la membrane UF est forcée à travers les pores sous pression, ce qui fait que la vitesse d’écoulement à travers chaque pore est nettement supérieure à la vitesse du flux principal près de la surface de la membrane.
Pour les procédés RO et UF, à mesure que l'eau pénètre à travers la surface de la membrane, les particules en suspension et autres impuretés présentes dans l'eau d'alimentation sont retenues à la surface de la membrane. Le flux continu de perméat exerce une force sur ces contaminants, les empêchant de réintégrer le flux principal qui se déplace parallèlement à la surface de la membrane. Pour que les contaminants retournent dans le flux principal, la force de cisaillement de l’écoulement parallèle le long de la surface de la membrane doit vaincre la force de cisaillement de l’eau qui pénètre. Cela explique pourquoi le maintien d’un certain débit d’eau d’alimentation est essentiel pour les systèmes RO. Cependant, dans les membranes UF, la vitesse locale à travers les pores est très élevée et le cisaillement du flux parallèle près de la surface de la membrane est insuffisant pour empêcher les contaminants retenus de rester sur la membrane.
