Détection et modélisation du vieillissement et du colmatage de membranes d'osmose inverse par traitement numérique de signaux issus de traçage par des ions : application à l'étude des membranes FT30-4040 utilisées dans la préparation d'eau ultrapure

par Estelle Roth

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Armand Etienne Accary.

Soutenue en 1998

à Mulhouse .


  • Résumé

    L'étude des performances de modules d'osmose inverse spiralés FT30-4040 intégrés au procédé de traitement d'eau pour dialyse rénale des Hôpitaux de Colmar met en évidence la difficulté de caractériser l'état des membranes. Des expériences de traçage ont donc été réalisées sur ces modules. L'injection de traceur (solutions de NaCl, HCl et NaOH) étant réalisée en amont de la pompe multiétagée, la réponse impulsionnelle du pack membranaire s'obtient par déconvolution grâce au filtre de Kalman du signal expérimental par la fonction d'appareillage mesurée en court-circuitant le pack membranaire. Les premières expériences sont réalisées à faible pression pour éviter la perméation. Les distributions obtenues sont monodisperses et présentent des traînes. La modélisation en série de mélangeurs parfaits avec échange met en évidence l'existence des excursions du traceur dans la membrane. Ensuite, la pression est augmentée et la perméation a lieu. La distribution du traceur en sortie de membrane côté rejet confirme les observations précédentes. Celles obtenues côté perméat sont monodisperses pour un traçage avec des solutions de HCl et de NaCl. Pour les membranes usées, elles sont polydisperses avec apparition d'écoulements préférentiels proches de l'origine avec l'usure. Ces distributions se décomposent en une somme pondérée de distributions de type piston à dispersion axiale : chacune représentant un mode de perméation à travers la membrane. La réjection de la membrane baisse suite à la formation de ces nouveaux modes. Un modèle de connaissance à paramètres localisés distingue chaque zone d'écoulement dans le module membranaire. La membrane est représentée en une série de pistons à dispersion en parallèle. Ils permettent de définir des coefficients de dispersion axiale dans la membrane. Une baisse des capacités de réjection de la membrane s'assimile à une augmentation des coefficients de diffusion des traceurs dans la membrane.

  • Titre traduit

    Detection and modelisation of wear out and fouling of reverse osmosis membranes by numerical treatment of signals obtained by tracer experiments. Case of study of membranes FT30-4040 used in ultrapure water preparation


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