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Ultrafiltration

PRINCIPE

L'ultrafiltration est un procédé de séparation physique utilisant une membrane.
Elle s'applique à la séparation de particules de 0,005 à 0,1µm.
La séparation de particules plus petites fait appel à la nanofiltration ou à l'osmose inverse.

La migration des produits d'un coté à l'autre de la membrane est obtenue par une différence de pression.

La filtration est généralement de type tangentielle, c'est à dire que le fluide circule parallèlement à la membrane, contrairement à la filtration classique qui est dite frontale.
La filtration tangentielle permet de limiter l'accumulation de dépots qui obturent la surface de filtration.

Le liquide traversant la membrane est le filtrat ou le PERMEAT.
La solution qui concentre les espèces ne pouvant traverser la membrane est le RETENTAT.

LES MEMBRANES

Elles sont dites ASYMETRIQUES lorsqu'elles sont constituées d'une peau (couche filtrante), déposée sur un support de même nature.
Elles sont dites asymétriques et composites si la peau n'est pas de même nature que le support.
Les membranes sont caractérisées par:
- la porosité et l'épaisseur de la couche filtrante dont dépend le débit de perméat.
- le diamètre des pores et leur répartition dont dépend l'efficacité de séparation.
- le matériau employé dont dépend la résistance mécanique, chimique, thermique et la facilité de nettoyage.

Les membranes peuvent être en:
- céramique frittée
- métal fritté
- carbone
- polymère organique

La surface de filtration est organisée en modules de différentes conception:
- modules plans
à l'image d'un filtre-presse, des cellules élémentaires comprenant:
un compartiment amont
une membrane de filtration
un compartiment aval
sont empilés.
- modules spirales
se présente comme une cellule unique constituée:
d'un compartiment amont,
d'une membrane de filtration
d'un compartiment aval
enroulée en spirale autour d'un axe.
- modules tubulaires
à l'image d'un échangeur de chaleur tubulaire, la filtration s'effectue au travers de la paroie de tubes (1cm de diamètre) qui sont arangés en faisceau et placés à l'intérieur d'une enveloppe qui recueille le perméat.
- modules à fibres creuses
les fibres creuses sont de petits tubes (1mm de diamètre pour la microfiltration).
La filtration s'effectue au travers de la paroie.
Un grand nombre de ces tubes forment un faisceau contenu dans une enveloppe.

L'INSTALLATION
L'équipement de filtration lui-même est placé dans une boucle où circule sous pression, le rétentat.
Outre la pompe de circulation, la boucle peut incorporer un échangeur de chaleur destiné à maintenir constante la température du fluide.
En opération batch, le produit à filtrer est introduit au départ pour remplir la boucle.
En fonctionnement continu, le produit à filtrer est introduit régulièrement dans la boucle par une pompe d'alimentation.

LES APPLICATIONS INDUSTRIELLES

Dans l'industrie alimentaire:
- séparation et concentration de protéines
- traitement des eaux de conserverie

Dans d'autres industries:
- traitement d'effluents
- récupération de peinture ou d'encre




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