2. Effet de la pression d'attaque sur le flux de
perméat Jp et sa qualité
Mastère SAE 2010/2011
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Pour étudier l'effet de la pression d'attaque sur la
densité de flux de perméat Jp, deux expériences ont
été réalisées durant lesquelles nous avons maintenu
constants le débit et la concentration de la solution d'alimentation
tout en variant la pression de la pompe HP. Les valeurs des densités de
flux Jp sont représentées dans le tableau ci-dessous
(Tableau 6) :
Tableau 6 : Valeurs de Jp pour les deux pressions
d'attaque testées
|
t (h)
|
0.5
|
1
|
1.5
|
2
|
|
Jp1 (P=10 bars ; C= 6g/L ;
Qa=150L/h)
|
16,35
|
18,9
|
20,4
|
20,7
|
|
Jp2 (P=14 bars ; C= 6g/L ;
Qa=150L/h)
|
25,2
|
28,2
|
29,25
|
30,9
|
La courbe suivante (fig 25) montre l'évolution la
densité de flux de perméat avec la pression à
température constante. En effet, Jp augmente avec la pression
transmembranaire. Par exemple, à t= 0.5h (T= 32°C), Jp
passe de 16.35 à 25.2 L/(h.m2) lorsque la pression passe de
10 à 14 bars, soit une augmentation de 2.2 L/(h.m2)/bar ou de
13.4 % par bar. A t= 2h (T= 41°C), cette augmentation est de 2.5
L/(h.m2)/bar.
En effet, d'après l'expression de la densité de
flux de perméat pour un mécanisme de transfert de type
diffusionnel : Jp = A (Ptm-All), le flux de solvant est directement
proportionnel à la pression efficace (AP - All). Cette pression
correspond à la pression qui conduit réellement à la
production de perméat. Plus elle est élevée, plus alors le
flux de perméat est important.
35
30
25
J1 (L/hm2)
J2 (L/hm2)
Flux (L/hm2)
20
15
10
5
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5
temps (h)
Fig. 25 : Evolution de Jp en fonction du temps pour les
deux pressions appliquées
Mastère SAE 2010/2011
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En ce qui concerne l'effet de la pression d'attaque sur la
qualité du perméat, nous avons constaté une
amélioration de la sélectivité de la membrane comme
réponse à l'augmentation de la pression. En effet, le facteur de
séparation de la membrane a légèrement augmenté
entre les deux pressions appliquées. Le tableau suivant (tableau 7)
reflète bien ce constat :
Tableau 7 : Valeurs du facteur de séparation pour
les deux pressions appliquées
|
t (h)
|
0.5
|
1
|
1.5
|
2
|
|
FS1(P=10 bars ; C= 6g/L ;
Qa=150L/h)
|
96,16
|
95,62
|
95,43
|
95,14
|
|
FS2 (P=14 bars ; C= 6g/L ;
Qa=150L/h)
|
96,82
|
96,19
|
95,92
|
95,72
|
Certains auteurs (Sridhar et al., 2002) ont
expliqué l'augmentation de la sélectivité de la membrane
du faite que lorsque la pression transmembranaire augmente, le flux de solvant
augmente proportionnellement tandis que le flux de solutés augmente
moins rapidement puisqu'il est indépendant de la pression efficace. La
concentration en soluté dans le perméat s'en trouve
diminuée (perméat dilué) et par conséquent le taux
de rétention augmenté.
3. Effet de la concentration d'alimentation sur le flux de
perméat Jp et sa qualité
Dans le but de mettre en évidence
l'effet de la concentration sur la densité de flux de perméat Jp,
deux concentrations de la solution NaCl (6 g/l et 14 g/l) ont été
choisies pour alimenter le module d'osmose inverse. Les valeurs de
Jp sont données par le tableau 8 et
représentées, en fonction du temps, par la figure 26 :
Tableau 8 : Valeurs de Jp pour les deux concentrations
testées
|
t (h)
|
0.5
|
1
|
1.5
|
2
|
|
Jp1 (C= 6 g/L ; P=14 bars Qa=
200 L/h)
|
23,85
|
27,15
|
28,65
|
29,55
|
|
Jp2 (C= 12 g/L ; P=14 bars
Qa=200 L/h)
|
15,15
|
16,8
|
18
|
18,6
|
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30
25
J1 (L/hm2)
J2 (L/hm2)
Flux (L/hm2)
20
15
10
5
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5
temps (h)
36
Fig. 26: Evolution de Jp en fonction du temps pour les
deux concentrations testées
Il est évident, d'après ces résultats,
que la densité de flux de perméat diminue de façon
remarquable lorsque la concentration de la solution d'alimentation augmente. En
effet, à t= 0.5h (T= 32°C), Jp a diminué de 8.7
L/(h.m2) et à t = 2 h (T =41°C), Jp a
diminué de 10.95 L/(h.m2), lorsqu'on a multiplié la
concentration d'alimentation. Cette diminution peut être expliquée
toujours en liaison avec l'expression de la densité de flux :
Jp = A (Ptm-AÐ). L'augmentation de la concentration
d'alimentation engendre, en effet, une augmentation de la pression osmotique
(selon la formule de Van't Hoff : Ð = i C R T) ce qui correspond à
une contre pression osmotique provoquant une diminution de la pression
efficace. A pression transmembranaire constante, le flux diminue alors. D'autre
part, l'augmentation de la concentration peut engendrer une augmentation de la
polarisation de concentration à l'interface membrane-solution comme elle
peut accentuer, d'une façon non systématique, le colmatage par
gélification ou précipitation des solutés (Sagne,
2008).
Concernant l'effet de la concentration d'alimentation sur la
qualité du perméat produit, les taux de rétentions
calculées dans tableau 9 montrent une augmentation de la salinité
du perméat. En effet, à t= 0.5 h, par exemple, le FS a
diminué de 1.8% lorsque la concentration de l'alimentation a
doublé. Cette diminution de la sélectivité de la membrane
peut être expliquée du faite que l'augmentation de concentration
engendre une diminution de la pression efficace donc de la densité de
flux de perméat. Ainsi, ce dernier se trouve moins dilué, ce qui
peut conduire à une augmentation de sa concentration.
Mastère SAE 2010/2011
Tableau 9 : Valeurs du facteur de séparation pour
les deux pressions appliquées
|
t (h)
|
0.5
|
1
|
1.5
|
2
|
|
FS1 (C= 6 g/L ; P=14 bars Qa=
200 L/h)
|
96,76
|
96,19
|
95,90
|
95,79
|
|
FS2 (C= 12 g/L ; P=14 bars
Qa=200 L/h)
|
94,98
|
94,723
|
94,60
|
94,38
|
|
|
