Procédés électro-membranaires

Les processus électromembranaires consistent en ces technologies qui appliquent le gradient de potentiel électrique comme force motrice du transport des ions. Ils constituent un groupe de plus en plus important de méthodes de séparation pour l'élimination des composants chargés de solutions telles que  pour produire de l'eau potable à partir d'eau saumâtre.

Les principaux procédés électromembranaires sont :

1. Électrodéionisation (EDI)
2. Électrodialyse (ED)
3. Inversion d'électrodialyse (EDR)
4. Électrodialyse avec membrane bipolaire (EDBM)
5. Désionisation capacitive (CDI)

Fig.1, Description schématique du processus d'inversion de l'électrodialyse

Récemment, ces processus ont commencé à être appliqués dans des domaines tels que la production d'énergie, la transformation des aliments, les produits de soins personnels, les soins de santé, la production d'eau de haute qualité, la séparation de biomolécules, les capteurs, la séparation organique, le traitement des effluents industriels, etc. 

Les éléments de base des technologies Electromembrane peuvent être à échange d'ions ou bipolaires. La migration des ions a lieu à travers ces membranes chargées (une matrice polymère avec des groupes chargés fixes, contrebalancée par des contre-ions mobiles) qui sont placées dans le champ électrique. Selon le type de groupes échangeurs d'ions fixes (IX), les membranes peuvent être classées en,

• a. Membranes échangeuses de cations (CM)

Ces membranes contiennent dans leur matrice polymère des groupes échangeurs d'ions acides qui ont une charge électrique négative (-SO3-, COO-), permettant le libre passage uniquement des particules avec une charge positive. Le passage des particules chargées négativement est considérablement réduit.

• b. Membranes échangeuses d'anions (AM)

Ces membranes contiennent dans leur matrice polymère des groupes fixes échangeurs de cations basiques (-NR3+, où R est un hydrogène ou un groupe alkyle), permettant le libre passage uniquement des particules avec une charge négative. Le passage des particules chargées positivement est considérablement réduit.

a.

1. Avantages des procédés électromembranaires :

1. haute efficacité de séparation des substances sans transitions de phase,
2. continualisation et automatisation faciles, faibles exigences d'espace,
3. consommation d'énergie inférieure, par rapport aux procédures traditionnelles,
4. possibilité de créer des jonctions technologiques fermées sans déchets ou des technologies entières.

b.

1. Inconvénients des procédés membranaires :

1. élimination des poisons dits membranaires par prétraitement des solutions,
2. encrassement (création d'un revêtement de substances peu solubles à la surface de la membrane).

La présentation des procédés électromembranaires les plus importants et les plus largement utilisés est donnée dans cette section.