Qu'est-ce qu'une membrane dans une usine d'osmose inverse ?

Osmose | Équilibre | Osmose inverse

Osmose naturelle
Faible concentration de soluté → Forte concentration de soluté
Membrane semi-perméable

Pression externe appliquée

L'osmose inverse (OI) fait référence au processus où l'eau s'écoule dans la direction opposée à l'osmose naturelle, d'une solution concentrée vers une solution diluée. Ce processus doit être entraîné par une pression appliquée de l'extérieur. Le flux inverse de l'eau est entravé par trois facteurs principaux : la pression osmotique des deux côtés de la membrane semi-perméable, la résistance interne de la membrane elle-même et la résistance causée par l'encrassement à la surface de la membrane et dans ses pores pendant le fonctionnement. Par conséquent, la pression appliquée en osmose inverse doit dépasser de manière significative la différence de pression osmotique de la solution.

Par exemple :

• Dans les systèmes d'OI d'eau saumâtre, la pression de fonctionnement est généralement fixée à 15,5 bar (ou plus), tandis que la différence de pression osmotique d'une solution d'eau saumâtre à 2 000 ppm est inférieure à 2 bar.

• Pour l'eau de mer avec une différence de pression osmotique d'environ 22 bar (à 32 000 ppm), la pression de fonctionnement appliquée est généralement d'environ 55 bar.

• 1.2 Membranes d'osmose inverse

  Le système d'osmose inverse repose sur des membranes d'osmose inverse (c'est-à-dire les membranes semi-perméables mentionnées ci-dessus) pour réaliser la séparation entre les solvants et les solutés. Ces membranes permettent le passage des solvants tout en rejetant les autres solutés. Actuellement, la plupart des membranes d'osmose inverse présentent une structure polymère composite multicouche avec du polyamide comme couche de séparation. Ces membranes offrent d'excellentes performances de séparation et une durabilité à long terme dans des conditions d'eau d'alimentation conventionnelles.

  1.3 Paramètres de performance clés

  1. Taux de récupération
  Le taux de récupération fait référence au pourcentage d'eau d'alimentation qui est converti en eau perméate. Par exemple, un taux de récupération de 75 % signifie que pour chaque 100 m³/j d'eau d'alimentation, la production d'eau perméate est de 75 m³/j.

• Pour un seul élément de membrane d'osmose inverse industrielle, le taux de récupération lors des tests de performance du produit varie généralement de 8 % à 15 %. Pour un système de traitement de l'eau par osmose inverse à grande échelle, le taux de récupération varie entre 40 % et 90 %, en fonction de facteurs tels que les caractéristiques de l'eau d'alimentation (par exemple, la concentration en sel, les contaminants), la configuration du système et les conditions de fonctionnement.
• 2. Taux de rejet
  Le taux de rejet définit le pourcentage d'un soluté spécifique retenu par la membrane d'osmose inverse après filtration par rapport à sa concentration dans l'eau d'alimentation.

• • Valence des solutés : les solutés avec une valence plus élevée présentent des taux de rejet plus élevés. Par exemple, Ca²⁺ a un taux de rejet plus élevé que Na⁺.

  • Degré d'hydratation : les ions avec des tailles hydratées plus grandes atteignent des taux de rejet plus élevés. Par exemple, les ions chlorure (Cl⁻) sont rejetés plus efficacement que les ions nitrate (NO³⁻).

  • Poids moléculaire : généralement, les solutés avec des poids moléculaires plus élevés sont rejetés plus efficacement que ceux avec des poids moléculaires plus faibles.

  • Polarité des solutés : les solutés non polaires présentent généralement des taux de rejet plus faibles. Par exemple, le benzène, malgré son poids moléculaire relativement élevé, n'a qu'un taux de rejet d'environ 25 % en raison de sa structure non polaire.

  • État des solutés : les solutés gazeux ne sont pas rejetés par les membranes d'osmose inverse. Par exemple, le gaz ammoniac (NH₃) n'est pas rejeté, tandis que les ions ammonium (NH₄⁺) dans les solutions à faible pH peuvent être efficacement retenus.

  • Degré de ramification : les molécules hautement ramifiées présentent des taux de rejet plus élevés. Par exemple, l'isopropanol a un taux de rejet plus élevé que le n-propanol.

  • Autres facteurs : les influences supplémentaires incluent les conditions de l'eau d'alimentation (par exemple, le pH, la force ionique, la dureté) et les propriétés de la membrane (par exemple, la charge de surface caractérisée par le potentiel zêta, l'hydrophilie et la morphologie de surface).

  Les performances de rejet des membranes d'osmose inverse pratiques, en particulier des membranes de nanofiltration, dépendent d'une combinaison des facteurs ci-dessus plutôt que d'une seule variable. Pour des données plus précises, les manuels des produits et les tests de simulation à l'échelle du laboratoire ne fournissent que des informations de référence préliminaires. Nous recommandons aux utilisateurs d'effectuer des tests pilotes dans des conditions réelles sur le terrain pour valider les performances.