La séparation membranaire est une technique utilisée dans la science et l’industrie pour séparer les substances d’un mélange en filtrant ce mélange à travers une membrane poreuse. La substance à filtrer peut être un liquide ou un gaz. La séparation membranaire a de nombreuses applications pratiques, notamment la filtration de l’eau et la création de solutions concentrées. Les principaux types de procédés de séparation membranaire sont l’osmose inverse, la nanofiltration, l’ultrafiltration et la microfiltration.
Lorsqu’une solution d’alimentation ou un gaz passe à travers une membrane poreuse sous haute pression, certaines substances de ce mélange imprègnent la membrane jusqu’à la zone de pression inférieure, mais d’autres substances seront incapables de le faire. La consistance et la composition chimique de la membrane déterminent les matériaux qui la traversent. Par exemple, une membrane qui a des pores plus gros aura tendance à laisser entrer des particules grandes et petites, et une membrane qui a des pores plus petits exclura les particules plus grosses. De même, une membrane qui a une composition chimique particulière peut être conçue pour filtrer chimiquement certains composés.
Dans l’osmose inverse, deux solutions sont contenues sur les côtés opposés de la membrane, l’une plus concentrée et l’autre plus aqueuse ou moins concentrée. La tendance naturelle de l’eau à diffuser d’une zone de faible concentration à une zone de forte concentration est inversée par la pression appliquée à la solution hautement concentrée. Cela provoque l’écoulement de l’eau de la solution hautement concentrée à travers la membrane, rendant cette solution encore plus concentrée par élimination de l’eau. Le lait évaporé et d’autres produits condensés peuvent être fabriqués grâce à ce processus.
La nanofiltration est généralement utilisée dans le traitement de l’eau pour éliminer son goût salé ou sa teneur en minéraux indésirables. Cette méthode élimine les sels, tels que le sodium et le potassium, du liquide. Les membranes utilisées en nanofiltration ont une taille de pores légèrement plus grande que celles utilisées en osmose inverse.
L’ultrafiltration et la microfiltration sont utilisées pour séparer les particules plus grosses tout en laissant les particules plus petites traverser la membrane. Les virus, les bactéries et les matières solides en suspension sont exclus par ces membranes à pores plus larges. Souvent, l’ultrafiltration ou la microfiltration seront utilisées en conjonction avec une méthode de filtration plus fine dans le cadre d’un processus industriel global.
De nombreuses industries utilisent la séparation par membrane dans le cadre de leurs opérations de routine. Par exemple, l’élimination des sels et minéraux nocifs qui pourraient créer du tartre ou de la corrosion dans l’eau de source est importante dans le fonctionnement des chaudières. La séparation membranaire peut également être utilisée pour récupérer des composés chimiques à partir d’un flux de déchets. Le dessalement est une autre méthode dans laquelle la séparation par membrane est largement utilisée pour produire de l’eau potable de haute qualité.