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Pervaporation

GENERALITES

La pervaporation est une technique de séparation de liquides en solution.
L'un des constituants (le pervaporat), traverse préférentiellement une membrane et s'évapore à la face aval.
La sélectivité est obtenue par l'affinité du matériau de la membrane pour le composant qui la traverse.

LES MEMBRANES

La nature de la membrane dépend donc des composés à séparer.
On distingue:
- membranes de déshydratation de solvants
- membranes d'extraction d'organiques d'un grand volume d'eau
- membranes de séparation de solvants (oxygénés et aliphatiques, aromatiques et aliphatiques)
Les membranes utilisées industriellement sont en polymères.

MISE EN OEUVRE

Pour obtenir des flux importants, les couches sélectives sont très minces (1/1000mm à 1mm), et sont déposée sur une membrane d'ultrafiltration pour assurer une résistance mécanique minimum.
Les membranes sont assemblées en modules de plaques parallèles (plate and frame) ou en spirale (spiral wound).

La pression coté amont est modérée (3 à 5bars), et le coté aval est généralement sous vide.
Le débit traversant est augmenté en élevant la température coté amont (vers 100°C), et en condensant la vapeur sous vide coté aval. La sélectivité n'est pas affectée par les conditions opératoires.
L'énergie de vaporisation est fournie par la chaleur sensible du liquide traité et plusieurs étages avec réchauffage intermédiaire peut être nécessaire.

AVANTAGES

- On choisi généralement d'évaporer le composant minoritaire d'où une économie d'énergie par rapport à la distillation.
- Ce procédé ignore les azéotropes.
- La température peut être plus basse que la température d'ébullition du mélange.

APPLICATIONS

Elles sont limitées par l'existance d'une membrane adaptée.
- Séchage des organiques oxygénés (alcools, cétones, éthers, esters,...)
- Séchage des hydrocarbures aromatiques et chlorés
- Réaction d'estérification
- Séparation des organiques oxygénés des hydrocarbures aliphatiques
- Séparation des hydrocarbures aromatiques et aliphatiques
- Extraction d'organiques peu solubles et volatils depuis une solution aqueuse.

Exemple:(Informations Chimie n°368 p109)
Séchage de méthyltertiobutyléther (MTBE)
Surface de membrane: 104m2 en 5 étages
Pression aval: 30mbars
Capacité: 130kg/h de MTBE à 1,3% d'eau
Objectif: MTBE à 0,01% d'eau
Débit de pervaporat: 8kg/h à 50% de MTBE

LIMITATIONS

Les membranes sont généralement sensibles à la présence de sels dissous ainsi qu'aux matières en suspension. Ce procédé ne convient donc pas généralement pas au traitement d'effluents.




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