Osmose et osmose inverse

Osmose et osmose inverse

L’osmose inverse

Définition
L’osmose inverse est un procédé de séparation en phase liquide par perméabilité à travers des membranes semi-perméables sous l’effet d’un gradient de pression. C’est un système de purification de l’eau contenant des matières en suspension par filtrage très fin qui ne laisse passer que les molécules d’eau. L’écoulement s’effectue en continu tangentiellement à la membrane. Une partie de la solution à traiter se divise au niveau de la membrane en deux parties de concentrations différentes:
• Une partie passe à travers la membrane (perméat)
• Une partie qui ne passe pas à travers la membrane (concentrât ou retentât) et qui contient les molécules ou particules retenues par la membrane.

Principe de l’osmose inverse

L’osmose est le transfert de solvant à travers une membrane sous l’effet d’un gradient de concentration. Le dessalement par osmose inverse est basé sur le phénomène contraire de l’osmose. Aussi, au lieu d’avoir le transfert de solvant du compartiment de plus faible concentration à celui de plus forte concentration (osmose), l’osmose inverse, sous l’action d’une pression, institue l’évolution contraire. Plus cette pression est importante et plus ce transfert est favorisé Le solvant eau va s’écouler en continu à travers une membrane dense sans porosité (véritable barrière aux éléments) qui, en agissant sélectivement, retient les particules à la fois dissoutes et en suspension contenues dans ce solvant. L’écoulement s’effectue tangentiellement à cette membrane qui laisse
passer le solvant et arrête les ions : il y a séparation entre l’eau et les sels qu’elle renferme. Ce processus de séparation s’effectue en phase liquide par perméation sous l’effet d’un gradient de pression. Autrement dit, au cours du processus, l’eau est fortement pressée contre une membrane en polymère synthétique dont les micropores ne laissent passer que les molécules d’eau et rien d’autres, pas même les microbes et virus. Suivant ce principe, des procédés sont mis en place pour débarrasser l’eau de mer de sa charge minérale : l’osmose inverse permet d’obtenir de l’eau déminéralisée. La pression osmotique étant proportionnelle à la concentration de la solution, l’énergie nécessaire à la sélection des éléments au niveau de la membrane augmente avec la
quantité de sels dissous. Considérons un système à deux compartiments séparés par une membrane semi-perméable (Fig 4) et contenant deux solutions de concentrations différentes, l’osmose se traduit par un flux d’eau dirigée de la solution diluée vers la solution concentrée.
Si on applique une pression sur la solution concentrée, la quantité d’eau transférée par osmose va diminuer. Avec une pression suffisamment forte, le flux d’eau va même s’annuler: cette pression est nommée la pression osmotique P (en faisant l’hypothèse que la solution diluée est de l’eau pure). Si on dépasse la valeur de la pression osmotique, on observe un flux d’eau dirigé en sens inverse du flux osmotique: c’est le phénomène d’osmose inverse.

Rôle de l’osmose inverse

L’osmose inverse est utilisée en dessalement des eaux de mer, l’objectif principal de cette technologie c’est l’élimination des sels et des matières en suspension présentent dans les eaux. Ce procédé, très efficace, permet d’éliminer de 95% à 99% des particules présentes dans l’eau et d’en diminuer nettement la dureté. L’osmose inverse peut être considérée comme une nanofiltration. Cette technique permet la séparation en taille de composants de l’ordre du nanomètre

Membranes de l’osmose inverse

Les membranes sont le plus souvent fabriquées en acétate de cellulose ou en polymères de synthèse (polyamides, polysulfures). Les membranes sont caractérisées par leur qualité de stabilité chimique de stabilité thermique (important facteur pour les utilisations biologiques où il y a stérilisation en autoclave), de stabilité microbiologique (dégradation bactérienne pour les membranes en acétate de cellulose) et de résistance mécanique. Leur coût intervient dans 40 à 50 % de l’investissement d’une unité d’osmose inverse. Pour être mises en œuvre les membranes doivent être montées dans des supports appelés modules. Une enceinte résistant à la pression est toujours nécessaire. On trouve trois types de modules principaux:
module spiral : Les membranes planes sont enroulées en spirale autour d’un tube creux et perforé
destiné à collecter le perméat. Entre les membranes est placé un grillage plastique de 0,8 à 1,2 mm
d’épaisseur, qui a pour but de créer une turbulence dans la circulation du fluide. On obtient ainsi un
cylindre multicouche où le perméat s’écoule selon un chemin spiralé vers le tube poreux tandis que
l’alimentation circule axialement dans les canaux. (Fig 5)

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Table des matières

Introduction générale
Partie I : Présentation de La SAMIR
1. Historique
2. Fiche signalétique
3. Organigramme du corps directorial
4. Description de l’activité de la raffinerie (procédé et produits)
4.1 Produits et caractéristiques de production
4.2 Différentes entités de la SAMIR
4.2.1 Unités de fabrication des grands produits
4.2.2 Complexe de fabrication des huiles, des bitumes et des paraffines
4.2.3 Installation off sites et utilités
4.2.4 Laboratoire
4.3 Technique de raffinage
Partie II : Osmose et osmose inverse
1. Introduction
2. Propriétés de l’eau de mer
3. L’osmose inverse
3.1 Définition
3.2 Principe de l’osmose inverse
3.3 Le rôle de l’osmose inverse
3.4 Les membranes de l’osmose inverse
Partie III : Description de l’unité U70A Unité d’osmose inverse
1. Le rôle de l’unité U70A dans la raffinerie SAMIR
2. Prétraitement au niveau de l’arrivée de l’eau de mer
2.1 Les caractéristiques de l’eau de mer d’entrée
2.2 Le dessablage de l’eau
3. Description de l’unité d’osmose inverse (U70A)
3.1 Le clarifloculateur
3.1.1 La coagulation
3.1.2 La floculation
3.1.3 La décantation
3.2 Les filtres multimédia
3.2.1 Description du filtre multimédia
3.2.2 Phase de la production des filtres MMF
3.2.3 Phase de lavage des filtres MMF
3.3 Les filtres à cartouche
3.4 Osmose inverse
3.4.1 1er étage chaines A/B/C
3.4.2 2ème étage chaines D/E/F
4 La problématique
Partie IV : Parie expérimentale
1. Principe de l’expérience
2. Mode opératoire
2.1 Matériel et produits
2.2 Détermination da la vitesse de coagulation
2.3 Détermination de la dose optimale du coagulant
2.4 Détermination de la dose optimale du floculant
Conclusion générale