Dunns le domaine en constante évolution du traitement de l’eau, la filtration membranaire est devenue une technologie fondamentale pour produire une eau propre et sûre. Bien qu'il existe de nombreux types de membranes, deux des plus couramment évoquées sont ultrafiltration (UF) et nanofiltration (NF) . Bien que les deux soient des processus pilotés par la pression qui utilisent une barrière semi-perméable pour séparer les contaminants d’un fluide, ils sont conçus à des fins très différentes. La distinction fondamentale entre eux réside dans un facteur critique : taille des pores .
L'ultrafiltration est un procédé membranaire qui fonctionne principalement sur le principe de exclusion de taille , agissant comme un tamis très fin. Les membranes UF ont une taille de pores typique allant de 0,01 à 0,1 microns , soit 10 à 100 nanomètres. Cette structure de pores est très efficace pour bloquer physiquement un large éventail de particules et de micro-organismes plus gros.
Les principaux contaminants que les membranes UF sont conçues pour éliminer comprennent :
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Solides en suspension et colloïdes qui provoquent de la turbidité.
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Bactéries et protozoaires , tel que Giardia et Cryptosporidium .
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Virus (la plupart des types, bien que certains virus plus petits puissent passer).
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Poids moléculaire élevé composés organiques et macromolecules.
Étant donné que les membranes UF ont des pores relativement grets par rapport à d'autres technologies de membrane comme la NF ou l'osmose inverse (RO), elles nécessitent pressions de fonctionnement inférieures , généralement dans la plage de 15 à 100 psi (1 à 7 bars). Cela rend les systèmes UF plus économes en énergie et plus rentables pour les applications où l'objectif principal est l'élimination des particules et des micro-organismes. Les applications courantes incluent la purification de l'eau potable, le recyclage des eaux usées et, comme élément crucial étape de prétraitement pour les systèmes de membranes plus avancés comme RO, qui protège les membranes en aval de l'encrassement.
Les membranes de nanofiltration sont souvent appelées membranes RO « lâches » car leur taille de pores se situe entre celle de l'UF et de l'OI. Les membranes NF ont une taille de pores beaucoup plus fine, généralement de l'ordre de 0,001 à 0,01 microns , soit 1 à 10 nanomètres. Cette taille de pores nettement plus petite permet au NF de séparer des contaminants beaucoup plus petits qui passeraient facilement à travers une membrane UF.
Au-delà de la simple exclusion de taille, les membranes NF s'appuient également sur répulsion de charge , ou l'effet Donnan. La plupart des membranes NF ont une légère charge négative à leur surface, ce qui aide à repousser les ions chargés négativement. Ce double mécanisme permet à NF d'éliminer non seulement les contaminants répertoriés pour l'UF, mais également :
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Ions divalents comme le calcium ( C a 2 ) et du magnésium ( M g 2 ), qui sont la principale cause de la dureté de l’eau.
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Certain ions monovalents (par exemple, sodium, chlorure), bien qu'avec un taux de rejet inférieur à celui de l'OI.
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Des molécules organiques plus petites telles que pesticides et herbicides .
En raison de leurs pores plus petits et de la nécessité de surmonter la pression osmotique, les systèmes NF nécessitent pressions de fonctionnement plus élevées que l'UF, allant généralement de 50 à 200 psi (3,5 à 14 bar). Cette pression plus élevée se traduit par une consommation d’énergie et des coûts opérationnels plus élevés. Cependant, les capacités uniques de NF en font le choix idéal pour des applications spécifiques, notamment adoucissement de l'eau , suppression de couleur , et dessalement partiel pour les sources d’eau saumâtre.
Un regard comparatif : UF contre NF
