La technologie de séparation par membrane est un processus qui utilise la perméabilité sélective des membranes pour séparer les différents composants d'un mélange. Cette technologie permet la séparation, la purification et la concentration de substances sans changement de phase, ce qui en fait un processus très-efficace en énergie. Les principaux processus membranaires comprennentmicrofiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), osmose inverse (OI), électrodialyse (ED), membranes liquides, pervaporation, etdistillation membranaire. Parmi eux, les six premiers sont actuellement les plus utilisés dans l’industrie.
Principaux avantages de la séparation membranaire
Faible consommation d'énergie
Les processus membranaires n'impliquent généralement pas de changement de phase, ce qui les rend plus-énergétiques que les méthodes de séparation traditionnelles. Le tableau 1 donne les besoins énergétiques des différentes méthodes de dessalement de l'eau de mer, montrant que l'osmose inverse consomme le moins d'énergie.
| Méthode de séparation | Consommation d'énergie (kW·h/m³) | Consommation de chaleur (kJ/m³) |
|---|---|---|
| Osmose inverse | 3.5 | 12.6×10³ |
| Gel | 9.3 | 33.5×10³ |
| Extraction | 25.6 | 92.1×10³ |
| Électrodialyse | 32.2 | 116×10³ |
| Distillation Flash en plusieurs -étapes | 62.8 | 220×10³ |
La technologie de séparation par membrane représente un processus de séparation avancé, efficace et respectueux de l’environnement. Ses avantages -faible consommation d'énergie, conditions douces et large applicabilité-en font un produit idéal pour le traitement des eaux usées dans des secteurs tels que la galvanoplastie, la chimie et la fabrication du papier.
La séparation par membrane fonctionne dans des conditions douces, ce qui la rend adaptée aux matériaux thermiquement sensibles tels que les jus, les acides aminés, les enzymes et les produits pharmaceutiques. Elle peut séparer les composés organiques et inorganiques, les colloïdes, les bactéries, les virus et même les gouttelettes émulsionnées ou les mélanges azéotropiques. Les systèmes à membrane utilisent la pression comme force motrice principale, permettant un équipement compact, un fonctionnement simple, un faible encombrement et un coût d'investissement réduit.
Développement industriel et croissance du marché
Au cours des dernières décennies, la technologie mondiale des membranes s’est développée rapidement, avec une croissance significative aux États-Unis, en Europe et au Japon. Le marché des membranes est passé de 13,53 milliards USD en 1986 à 30,89 milliards en 1996, témoignant d'une forte expansion industrielle.
| Région | 1986 (milliards de dollars) | 1991 (milliards de dollars) | 1996 (milliards de dollars) |
|---|---|---|---|
| USA | 5.9 | 8.83 | 13.31 |
| Europe occidentale | 4.35 | 6.63 | 8.23 |
| Japon | 2.98 | 3.78 | 5.30 |
| Autres | 0.3 | 1.25 | 4.05 |
| Total | 13.53 | 20.49 | 30.89 |
Applications d'ingénierie environnementale
1)Purification de l'eau potable
Des procédés membranaires tels que la microfiltration, l'ultrafiltration et l'osmose inverse sont utilisés pour éliminer les bactéries, les virus, les métaux lourds, les pesticides et les tensioactifs de l'eau potable. Ils offrent une alternative plus sûre et plus efficace aux méthodes traditionnelles de floculation et de chloration.
2) Récupération des eaux usées par galvanoplastie
Depuis les années 1970, des membranes RO ont été utilisées pour récupérer le nickel, le chrome, le zinc et le cuivre des eaux usées de galvanoplastie. Par exemple, RO peut concentrer le nickel de 650 mg/L à 13 000 mg/L, atteignant un taux de séparation de 92 % avec une fréquence de nettoyage mensuelle.
(3) Traitement des eaux usées contenant des métaux lourds
L'électrodialyse élimine efficacement les ions de cuivre des eaux usées de gravure et des procédés électroniques, où les concentrations de cuivre varient entre 1 000 et 3 000 mg/L. L'eau dessalée peut réduire les niveaux de cuivre en dessous de 20 mg/L avec une consommation d'énergie inférieure à 3 kWh/m³, démontrant ainsi la faisabilité technique et économique.
La technologie de séparation par membrane représente un processus de séparation avancé, efficace et respectueux de l’environnement. Ses avantages -faible consommation d'énergie, conditions douces et large applicabilité-en font un produit idéal pour le traitement des eaux usées dans des secteurs tels que la galvanoplastie, la chimie et la fabrication du papier.
