Filtration membranaire industrielle

Les membranes de filtration industrielle se distinguent principalement par leur niveau de séparation, leur seuil de rétention et les substances qu’elles permettent de retenir.

La membrane d’osmose inverse (RO) assure le niveau de séparation le plus fin parmi les principaux procédés membranaires sous pression. Elle retient notamment une grande partie des sels dissous et des composés de faible taille. Elle est utilisée pour la déminéralisation, le dessalement, la production d’eau de process ou certaines opérations de concentration.

La membrane de nanofiltration (NF) se situe entre l’osmose inverse et l’ultrafiltration. Elle permet une séparation sélective de certains ions et composés organiques, notamment pour réduire la dureté, séparer partiellement les sels ou concentrer certaines molécules.

La membrane d’ultrafiltration (UF) présente un seuil de séparation plus ouvert que les membranes de nanofiltration et d’osmose inverse. Elle retient notamment les macromolécules, protéines, graisses, colloïdes et autres matières de taille importante. Elle est utilisée pour la clarification, la concentration, la récupération de produits ou le traitement des eaux industrielles.

La membrane de microfiltration (MF) assure une séparation plus grossière. Elle retient principalement les matières en suspension, certaines particules et bactéries. Elle intervient dans les opérations de clarification, de débactérisation, de prétraitement et de séparation solide-liquide.

Le choix d’une solution de filtration sur membrane commence par la définition du résultat attendu. Deux installations traitant un même fluide peuvent nécessiter des membranes différentes selon que l’objectif consiste à clarifier, concentrer, déminéraliser, récupérer un produit ou produire une eau répondant à des spécifications précises.

Les principaux critères à comparer sont :

• la technologie : RO, NF, UF ou MF ;
• la nature et la composition du fluide à traiter ;
• le niveau de séparation recherché ;
• le débit à traiter ;
• la pression de fonctionnement ;
• la température et le pH du fluide ;
• le matériau de la membrane ;
• la configuration du module ;
• la compatibilité avec l’installation existante ;
• les possibilités de nettoyage et de maintenance.

Pour un remplacement de membrane, les dimensions, la technologie, les conditions de fonctionnement et les caractéristiques de la référence existante doivent également être vérifiées afin de garantir la compatibilité avec le module ou le système installé.

Une installation de séparation membranaire peut intégrer différents types d’équipements selon le procédé et la capacité recherchée.

Les solutions disponibles comprennent notamment :

• des membranes seules destinées au remplacement ;
• des éléments membranaires spiralés ;
• des membranes planes ou tubulaires ;
• des cartouches et modules membranaires ;
• des modules d’ultrafiltration ou de microfiltration ;
• des unités de filtration membranaire ;
• des équipements de filtration tangentielle.

Les modules permettent de regrouper une surface membranaire adaptée au débit nécessaire et peuvent être intégrés dans des unités de traitement plus importantes. Les systèmes industriels peuvent ainsi être dimensionnés ou étendus en fonction des besoins du procédé.

La technologie membranaire est utilisée lorsque le procédé nécessite une séparation contrôlée sans recourir uniquement à une filtration conventionnelle.

Les principales applications professionnelles concernent :

• la production d’eau de process ;
• le traitement et le recyclage des eaux industrielles ;
• la clarification de liquides ;
• la concentration de produits ;
• la récupération et la valorisation de composants ;
• la déminéralisation et le dessalement ;
• la séparation de protéines ou de macromolécules ;
• la débactérisation ;
• les procédés agroalimentaires et de boissons ;
• les applications pharmaceutiques, chimiques et biotechnologiques.

Les performances d’une membrane de filtration évoluent avec les conditions d’exploitation et l’encrassement. Le suivi du débit, de la pression différentielle, de la qualité du perméat et des caractéristiques du concentrat permet d’identifier une perte progressive de performance.

Le nettoyage et le remplacement des membranes doivent être adaptés au type de procédé, au fluide traité et aux recommandations du fabricant. Pour une installation existante, une baisse de débit, une hausse de pression ou une dégradation de la qualité du filtrat peuvent indiquer un colmatage, un vieillissement de la membrane ou une incompatibilité avec les conditions d’exploitation.