Calculateur de pression osmotique
Estimez la pression osmotique idéale de l’eau à partir des concentrations des espèces dissoutes, ou utilisez une approximation clairement définie par le chlorure de sodium (NaCl) lorsque seules les données de solides dissous totaux (TDS) sont disponibles. Il s’agit d’un calcul d’évaluation préliminaire, et non de la conception d’un système d’osmose inverse.
Hypothèse du modèle : le calculateur utilise l’équation idéale de van’t Hoff, π = RTΣcj. L’eau de mer réelle et les solutions concentrées nécessitent un modèle non idéal pour une estimation fiable de la pression osmotique. L’exemple d’eau de mer est fourni à titre illustratif.
Qu’est-ce que la pression osmotique ?
L’osmose est le déplacement de l’eau à travers une membrane semi-perméable vers le côté où la concentration en particules dissoutes est la plus élevée. La pression osmotique est la pression nécessaire pour arrêter ce déplacement net dans des conditions d’équilibre. Le nombre de particules dissoutes est déterminant : des masses égales de sels différents peuvent produire des pressions osmotiques différentes.
Formule et unités
π = RTΣcj, où π est la pression osmotique idéale en bar, R = 0,0831446 L·bar/(mol·K), T est la température en kelvins (°C + 273,15), et Σcj est la somme des concentrations en particules dissoutes en mol/L. La concentration en particules affichée est en mmol/L. La molarité se mesure par litre de solution ; la molalité se mesure par kilogramme de solvant et ne peut pas être obtenue exactement à partir de ces données sans informations supplémentaires sur la masse volumique et la composition.
L’analyse répertorie déjà les ions individuels : chaque ion est donc compté une seule fois, sans application d’un facteur de dissociation supplémentaire. Dans l’approximation par NaCl, une dissociation complète en Na+ et Cl− est supposée, de sorte que Σcj = 2 × TDS/(58,44 × 1000), avec les TDS en mg/L. Par exemple, 1 000 mg/L exprimés en NaCl à 25 °C donnent environ 0,848 bar dans ce modèle idéal.
Comment saisir les données de l’analyse
Utilisez les concentrations exprimées selon les espèces indiquées : le calcium en Ca, le bicarbonate en HCO3, la silice en SiO2 et le bore en B. Convertissez les valeurs exprimées en CaCO3, en azote ou selon une autre base d’expression avant de les saisir. Le calcul compte une mole de particules dissoutes par mole de silice dissoute (exprimée en SiO₂) ou de bore (exprimé en B) ; il ne calcule pas la spéciation dépendante du pH. Incluez les constituants dissous pertinents et vérifiez la balance ionique de l’analyse. Des ions manquants, des gaz dissous ou des solutés organiques non répertoriés peuvent influer sur le résultat.
L’option ppm est considérée comme numériquement équivalente à mg/L, ce qui constitue une approximation pour les solutions aqueuses diluées ; g/m3 équivaut à mg/L. La somme des concentrations indiquées ne couvre que les espèces saisies et leur base d’expression déclarée ; elle ne constitue donc pas une mesure des TDS en laboratoire. Les TDS seuls ne permettent pas d’identifier la composition en sels, et l’approximation par NaCl ne reproduit pas toute la chimie de l’eau de mer.
Pourquoi il ne s’agit pas de la pression de fonctionnement de l’osmose inverse (RO)
L’osmose inverse dépend de la différence de pression osmotique entre l’alimentation ou le concentrat et le perméat, ainsi que de la différence de pression hydraulique appliquée. La pression de fonctionnement requise dépend également du taux de conversion, de la perméabilité de la membrane, du débit, des pertes de charge et de la polarisation de concentration. Un multiple fixe de la pression osmotique de l’alimentation ne permet pas de déterminer les caractéristiques de service d’une pompe ni de sélectionner une membrane.
Limites de l’estimation
Le modèle suppose un comportement idéal et n’applique ni coefficient osmotique ni correction d’activité. Il convient surtout comme approximation pour les solutions diluées. Pour l’eau de mer, les saumures ou les décisions de conception, utilisez un modèle non idéal approprié et un calcul de dimensionnement membranaire. L’intervalle de température accepté de 0–100 °C est une limite de saisie du logiciel, et non une plage de précision validée ni une limite de fonctionnement des membranes.
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Éléments membranaires FilmTec · Autres calculateurs
Références : OpenStax : Propriétés colligatives; Manuel technique DuPont FilmTec RO/NF.
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