Qu'est-ce que la séparation par membrane?
La séparation par membrane est une technique utilisée en science et dans l'industrie pour séparer des substances d'un mélange en filtrant ce mélange à travers une membrane poreuse. La substance filtrée peut être un liquide ou un gaz. La séparation par membrane a de nombreuses applications pratiques, notamment la filtration de l'eau et la création de solutions concentrées. Les principaux types de procédés de séparation par membrane sont l'osmose inverse, la nanofiltration, l'ultrafiltration et la microfiltration.
Lorsqu'une solution ou un gaz d'alimentation traverse une membrane poreuse sous haute pression, certaines substances de ce mélange pénètrent dans la membrane jusqu'à la zone de pression inférieure, mais d'autres substances ne peuvent pas le faire. La consistance et la composition chimique de la membrane déterminent les matériaux qui la traversent. Par exemple, une membrane ayant des pores plus larges aura tendance à laisser entrer des particules grandes et petites, et une membrane ayant des pores plus petits exclura les plus grosses particules. De même, une membrane ayant une composition chimique particulière pourrait être conçue pour filtrer chimiquement certains composés.
En osmose inverse, deux solutions sont contenues sur les côtés opposés de la membrane: l’une plus concentrée et l’autre plus aqueuse ou moins concentrée. La tendance naturelle de l'eau à se diffuser d'une zone à faible concentration à une zone à forte concentration est inversée par la pression appliquée sur la solution hautement concentrée. Cela provoque un écoulement d'eau de la solution hautement concentrée à travers la membrane, rendant cette solution encore plus concentrée par élimination de l'eau. Ce procédé permet d'obtenir du lait évaporé et d'autres produits condensés.
La nanofiltration est généralement utilisée dans l'eau de traitement pour éliminer son goût salé ou son contenu minéral indésirable. Cette méthode élimine les sels, tels que le sodium et le potassium, du liquide. Les membranes utilisées dans la nanofiltration ont une taille de pore légèrement plus grande que celles utilisées dans l'osmose inverse.
L'ultrafiltration et la microfiltration sont utilisées pour séparer les plus grosses particules tout en laissant passer les plus petites à travers la membrane. Les virus, les bactéries et les matières solides en suspension sont exclus de ces membranes à pores plus larges. L'ultrafiltration ou la microfiltration seront souvent associées à une méthode de filtration plus fine dans le cadre d'un processus industriel global.
De nombreuses industries utilisent la séparation par membrane dans leurs activités de routine. Par exemple, l'élimination des sels et des minéraux dommageables pouvant créer du tartre ou de la corrosion dans l'eau de source est importante pour le fonctionnement des chaudières. La séparation par membrane peut également être utilisée pour récupérer des composés chimiques à partir d’un flux de déchets. Le dessalement est une autre méthode dans laquelle la séparation par membrane est largement utilisée pour produire une eau de boisson de haute qualité.