Les membranes d'osmose inverse doivent être fabriquées dans des configurations spécifiques avant de pouvoir être appliquées dans les systèmes de traitement de l'eau. À l'heure actuelle, les principales configurations de membrane incluent les types de plaques-et-cadres, tubulaires, enroulées en spirale et à fibres creuses. Parmi celles-ci, les configurations à enroulement en spirale et à fibres creuses sont les plus couramment utilisées dans les applications de traitement de l'eau. Par exemple, les membranes YIME RO adoptent une structure enroulée en spirale, largement utilisée dans les systèmes d'osmose inverse.
Pour les configurations enroulées en spirale, les membranes couramment utilisées comprennent les membranes en acétate de cellulose (CA) et les membranes composites à film mince (TFC). Ces membranes sont assemblées en éléments membranaires, qui sont ensuite placés à l'intérieur d'un récipient sous pression pour former un module membranaire complet.
Les membranes utilisées pour les éléments enroulés en spirale sont généralement d'abord fabriquées sous forme de membranes en feuilles plates. La structure d'une membrane d'acétate de cellulose est illustrée à la figure 1. La couche supérieure est une fine couche dense (0,1 à 1,0 μm), connue sous le nom de couche de dessalement. Sous la couche de dessalement se trouve une couche de support poreuse légèrement plus épaisse (100 à 200 μm). L'eau peut facilement traverser la couche dense et s'écouler dans la couche de support poreuse. La couche dense agit comme une membrane semi-perméable, empêchant efficacement les sels de passer à travers et permettant le dessalement.
La structure d'une membrane composite est illustrée à la figure 2. Une membrane composite se compose de trois couches : une couche de dessalement ultra fine sur le dessus, une couche de support intermédiaire poreuse en polysulfone au milieu et un tissu de support en polyester en bas. La couche de support en polyester étant relativement inégale et poreuse, elle ne peut pas supporter directement la couche de dessalement. La taille des pores de la surface de la couche de polysulfone peut être contrôlée à environ 0,015 µm. La couche de dessalement a une épaisseur d'environ 0,2 µm. Soutenue par la couche de polysulfone, la membrane peut résister à des pressions de fonctionnement plus élevées et présente une forte résistance aux contraintes mécaniques et à la corrosion chimique.
Pour les configurations de membranes à fibres creuses, de nombreuses fibres creuses fabriquées à partir de membranes en polyester aromatique sont directement assemblées à l'intérieur d'un récipient sous pression, formant l'unité de dessalement de base pour le traitement de l'eau - le module membranaire.
Qu'il s'agisse d'une configuration enroulée en spirale ou d'une configuration à fibres creuses, la conception doit généralement répondre aux exigences suivantes :
- Fournir un support mécanique adéquat pour que la membrane puisse résister à la pression de l’eau d’alimentation.
- Assurez-vous que l'eau d'alimentation, le concentré et le perméat s'écoulent séparément, avec une distribution uniforme et des conditions d'écoulement appropriées, minimisant ainsi la polarisation de la concentration.
- Permettre au rejet de sel et à la perméabilité à l'eau inhérents à la membrane d'être pleinement utilisés dans la configuration.
- Maximisez l’utilisation efficace de la surface de la membrane.
Dans la section suivante, nous nous concentrerons sur la configuration enroulée en spirale couramment utilisée dans les membranes YIME et expliquerons sa structure ainsi que les différences entre les différents types de membranes.
