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Technologies Propres et Eau dans lindustrieSOMMAIRELes technologiesUltrafiltration Nanofiltration Pervaporation Electrodialyse Electrolyse Procd PRIAM Compression Mcanique de Vapeur Laser Rejet zro Bonnes pratiques 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Pour exploiter facilement les liens internet, retrouvez la monographie Technologies Propres et Eau dans lIndustrie sur le site http://www.technologies-propres.com

Monographie ralise par ARIST Bourgogne

Juin 2004

ULTRAFILTRATIONPRINCIPEMembranes utilises : minrales ou organiques Principe de sparation : tamisage Forces de transfert : gradient de pression Lultrafiltration est un procd de sparation solut / solvant. Il sagit une technique membranaire de sparation. Le principe de sparation est une diffrence de pression de part et dautre de la membrane. Les tailles des molcules retenues par lultrafiltration vont de 0,002 0,1 selon la membrane choisie. La filtration est gnralement de type tangentielle, cest dire que le fluide circule paralllement la membrane, contrairement la filtration classique qui est dite frontale. La filtration tangentielle permet de limiter laccumulation de dpts qui obturent la surface de filtration. Principe de lultrafiltration modules ; ceux-ci sont assembls en tages; lensemble de ces tages constitue larchitecture de linstallation. Les installations dultrafiltration comprennent: les modules, une pompe dalimentation haute pression et une pompe de circulation. Elles comprennent souvent un changeur thermique pour maintenir le liquide la temprature dsire. Il existe deux types principaux dinstallation: Procd batch ou discontinu. Dans ce cas, le systme peut comporter une recirculation ou non, le premier cas permettant de raliser une conomie dnergie Procd continu. Pour ce procd, la boucle de filtration est alimente en permanence. Industriellement, plusieurs modules sont placs en srie pour obtenir un bon rendement Les membranes Les membranes sont asymtriques, constitues dune mince peau (couche filtrante) dpose sur un support de mme nature ou asymtriques et composites si la couche filtrante nest pas de mme nature que le support. Elles sont caractrises par leur porosit, lpaisseur de la couche filtrante, le diamtre moyen de leurs pores et leur rpartition, et le matriau employ dont dpend la rsistance mcanique, chimique, thermique et la facilit de nettoyage. Les membranes peuvent tre minrales ou organiques, planes, spirales ou tubulaires. Le mode dutilisation et le type de membrane dpendent du fluide traiter et des objectifs atteindre.

Les constituants arrts peuvent tre des bactries, des macromolcules synthtiques ou naturelles, des agrgats molculaires ou des particules issus de divers procds. Ils pourront alors tre recycls plutt que mis en dcharge. Lultrafiltration peut galement tre considre comme une technique de concentration moindre cot nergtique.

AVANTAGESInstallation compacte et modulaire Faible cot dinvestissement et dexploitation Production dune eau de trs bonne qualit Economie deau et de produits chimiques Facilite le recyclage ou la rutilisation de leau Rduit ou supprime les rejets deffluents et de boues

INSTALLATIONS DULTRAFILTRATIONUne installation dultrafiltration met en uvre un ensemble de membranes organises en

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ULTRAFILTRATIONAPPLICATIONSDomaines dapplications : industrie agroalimentaire, bio-industries, mcanique (automobile, traitement de surface...), ptrochimie... Exemples dapplication : Concentration des lactosrums Clarification des jus (fruits, bire, vin) Epuration des saumures de fromagerie Dsinfection des eaux Rcupration de particules mtalliques Rcupration de fluide de coupe Rcupration et recyclage de peintures Rgnration des bains de peinture par lectrophorse Rgnration des bains de dgraissage Traitement des bains de soude et de rinage Traitement des mulsions dhuile dans leau Recyclage deau de lavage Valorisation des eaux dateliers de couchage en cartonnerie Valorisation des eaux blanches en laiterie. Traitement des eaux de lavage datelier dencres Traitement des eaux de conserverie de poissons Traitement deffluents damidonneries ou de fculeries Traitement deffluents dencollage et de teinture de lindustrie textile Traitement deffluents industriels contenant des traces de cations mtalliques Pr-traitement des dchets liquides Ultrafiltration assiste par complexation: rcupration de mtaux prcieux en industrie lectronique et traitement deaux de lavage de fumes dusine dincinration

LES FABRICANTSMembratec, Sierre (Suisse), http://www.membratec.ch Orelis, Beynost (01), http://www.orelis.com Christ SA, Aesch (Suisse), http://www.christ.ch Fluides et Automation, Mons-en-Baroeul (59), http://www.eaupure.fr/fluides.htm MKR France, Beynost (01), http://www.mkr-metzger.de Nicou Environnement, 61 rue du Gnral Leclerc, 91420 Morangis Pall Corporation, Saint Germain en Laye (78), http://www.pall.com Proserpol, Saint Quentin en Yvelines (78), http://www.proserpol.com PX Tech Environnement, La Chaux de Fonds (Suisse), http://www.pxte.com TIA (Techniques Industrielles Appliques), Bollne (84), http://www.tia.fr Veolia Water STI, Le Plessis Robinson (92), http://www.industries.veoliawater.com Cette liste nest pas exhaustive.

POUR EN SAVOIR PLUShttp://www.eau.fndae.fr/documentation/PDF/fndae14.pdf http://www.gewater.com/library/tp/835_Ultrafiltration_.jsp http://www.appliedmembranes.com/about_ultrafiltration.htm

FICHES TECHNIQUESUltrafiltration, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=30 StayClean, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=74

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arist bourgogne 2004

NANOFILTRATIONLa nanofiltration est un procd de sparation en phase liquide utilisant la filtration au travers de membranes semi-permables sous laction dune pression. Ses capacits de sparation se situent : - pour les organiques, gamme de poids molculaire allant de 200 600 daltons - pour les sels minraux, forte rtention globale des espces ioniques de faibles concentrations, et dans une sparation entre mono et multivalents pour des concentrations leves Les membranes Lorganisation structurale des membranes de nanofiltration aussi bien organiques quinorganiques est base sur le mme principe. Il sagit dune structure asymtrique comprenant trois niveaux : -un support Structure dune membrane macroporeux organique composite offrant une Source : EDF - Novelect b o n n e rsistance mcanique et des flux de solvants levs - une couche PRINCIPE intermdiaire assurant la Membranes utilises : microporeuses liaison entre le organiques support et la Principe de sparation : tamisage et couche active sorption-diffusion - une couche finale active en nanofiltration Forces de transfert : gradient de pression dont les deux caractristiques principales sont une faible paisseur infrieure au micron et des , La nanofiltration fonctionne sur le principe de diamtres de pore de lordre du nm prsentant la filtration tangentielle avec un transfert de une distribution en taille trs troite afin dassurer matire travers la membrane d un gradient la fois des flux levs et une bonne slectivit de pression pouvant varier de 10 40 bars. de sparation sur des soluts de masse Principe de fontionnement dune membrane molculaire infrieure 1000.

AVANTAGESLes membranes utilises en nanofiltration prsentent lavantage de fonctionner des pressions infrieures et de fournir des dbits de permation suprieurs ceux observs en osmose inverse. Elles prsentent aussi une slectivit de sparation spcifique pour les ions trs lie lenvironnement et la nature de la membrane, cette slectivit diffre galement pour les composs de mme taille selon quils prsentent ou non une charge lectrique. La nanofiltration consomme moins dnergie que losmose inverse.

INSTALLATIONS DE NANOFILTRATIONLes modules actuellement proposs sont de type tubulaire ou spirale. Le choix de la gomtrie du module dans le cas dune utilisation prcise se fera en fonction du liquide traiter.

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NANOFILTRATIONAPPLICATIONSLes principaux marchs actuels sont la sparation de petites molcules dans la pharmacie, les biotechnologies, lagro-alimentaire et surtout lenvironnement qui recle les plus forts potentiels de dveloppement. Exemples dapplications : Traitement des effluents (contenant des molcules organiques) dans lindustrie du papier, du bois, de la teinture, du textile Fabrication deaux de procds Elimination des nitrates de leau Adoucissement des eaux de surface ou souterraines, deaux potables avec limination dions multivalents et/ou de petites molcules toxiques Rgnration de bains uss de dpt de cuivre en traitement de surfaces Dminralisation du lactosrum, et la prparation des acides amins et peptides Un autre champ dinvestigation pour la nanofiltration est celui du couplage avec dautres techniques pour la mise au point de procds de sparation et de concentration des petites molcules et des ions. On peut citer : le couplage nanofiltration/osmose inverse et le couplage nanofiltration/rsines changeuses dions pour llimination des nitrates lors de la production deau potable le couplage nanofiltration/complexation pour la rcupration des mtaux le couplage nanofiltration/fluides supercritiques pour lextraction et la concentration de petites molcules Le march de la nanofiltration devrait augmenter fortement dans les prochaines annes mais il reste li la mise au point de nouvelles membranes prsentant des performances amliores par rapport aux membranes dj existantes (membranes organiques). En particulier une bonne rsistance la temprature, aux pH extrmes ou aux solvants organiques devrait tendre rapidement les domaines dapplications de ces membranes.

LES FABRICANTS Polymem, Chemin de Palayr, 31100 Toulouse Techno-Membranes, Montpellier (34), http://www.iemm.univ-montp2.fr/presentation/ techno_membranes.htm Eurodia Industrie, Wissous (91), http://www.eurodia

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