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Du Phénomène dosmose des coques en stratifiés polyester, aux applications de désalinisation de losmose inverse De lexemple vécu… à lapplication industrielle.

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1 Du Phénomène dosmose des coques en stratifiés polyester, aux applications de désalinisation de losmose inverse De lexemple vécu… à lapplication industrielle Tristan GEGADEN Promotion 2005

2 Plan I) Du Phénomène dosmose des coques en stratifiés polyester a) Focus sur la résine, la fibre de verre et le gel-coat b) Principe de losmose c) Illustration : traitement de losmose II) Aux applications de désalinisation de losmose inverse.

3 Introduction En matière de nautisme : Le terme dosmose est galvaudé Osmose Hydrolyse Osmose = +

4 Matériaux constituant le stratifié polyester : Résines et Fibres de verre Les résines polyester Liquide visqueux à 20°C : polyester insaturé comprend essentiellement deux produits bien différents: - Des chaîne polyesters comprenant des doubles liaisons. - Des doubles liaisons du styrène. Les doubles liaisons permettront des liaisons ultérieures avec le styrène (durcissement ou réticulation par polymérisation). Les chaînes polyesters sont obtenues par estérification d'un dialcool et d'un diacide suivant la réaction suivante : ALCOOL + ACIDE ~~~> ESTER + EAU (Durcisseur, accélérateur, catalyseur, inhibiteur)

5 Résine polyester Initiateur Accélérateur Chaîne 1D de styrène Les accélérateurs sont principalement des sels métalliques: - Octate de cobalt. - Naphténate de cobalt. Ou des aminés. - Diméthylaniline. - Dithylanimine. Les catalyseurs sont principalement des peroxydes organiques: - Le peroxydes de benzoyle. - Le peroxydes de méthyléthylcétone. - Le peroxydes de cychlohexanone. A BB B B A

6 Résine polyester : exothermique

7 (pour info) Fibre de verre et Gel coats Les deux autres composants de la carène sont : La fibre de verre 1° Permet la liaison de la résine avec le verre au moment de la stratification; 2° Protéger le filament au cours de la fabrication en tissu; 3° Lier les mono filaments entre eux pour qu'ils forment un fil de base. Le gel-coat Doit être résistant chimiquement : La résistance à leau, aux produits chimiques, dépend fortement du type de résine et de la méthode de fabrication. Un désavantage, est la faible résistance relative à labrasion. Mais il est possible dapporter une amélioration par apport dune charge comme par exemple loxyde dalumine, la terre de sienne, la poudre de carborundum, mais celle-ci influencent la couleur.

8 Principe de losmose (macro) L'osmose est un phénomène naturel qui conduit à la dilution d'une solution saline concentrée si elle est séparée d'une solution moins saline par une membrane semi-perméable. Leau pénètre le gel-coat et arrive à la résine provoquant un gonflement pratiquement invisible sur la coque. Leau a pénétré et se décompose chimiquement avec les composants du polyester (résine et fibre), bulles avec production de «jus acide». Le cloquage saccentue et le stratifié est attaqué en profondeur. Les cloques se percent

9 Principe de losmose (micro) Figure : détérioration dune carène de gel-coat et de stratifié par hydrolyse Fissures dans le gel-coat Passage de leau au contact du stratifié et de la résine Eau de mer Solution chimique deau et de WSM Propagation dans le stratifié

10 Illustration : traitement Photo : Opération de rabotage de gel-coat sur le chantier Marinarzal (Arzal – 56)

11 Plan I) Du Phénomène dosmose des coques en stratifiés polyester a) Focus sur la résine, la fibre de verre et le gel-coat b) Principe de losmose c) Illustration : traitement de losmose II) Aux applications de désalinisation de losmose inverse.

12 Osmose inverse : principe Principe de losmosePrincipe de losmose inverse

13 Préambule : les techniques membranaires Technique séparative Taille des particules Applications Filtration conventionnelle supérieure à 2 m Toutes ! Micro filtration entre 2 m et 0,05 m la potabilisation de l'eau et le traitement des effluents. Ultrafiltration entre 50 nm et 1 nm industrie agroalimentaire, bio-industries, traitement de surface,… Nano filtration entre 1 nm et 0.4 nm élimination d'ions multivalents, régénération de bains usés de traitements de surface,… Osmose inverse inférieure à 0,4 nm production d'eau ultra-pure, dessalement d'eau de mer. Membrane = paroi solide qui oppose une résistance inégale au transport de différentes espèces dun milieu fluide à un autre sous leffet dune différence de potentiel dénergie (pression, potentiel électrique…) entre 2 milieux fluides.

14 Techniques membranaires : applications Osmose Inverse Nano filtration Ultra filtration Micro filtration Membrane = paroi solide qui oppose une résistance inégale au transport de différentes espèces dun milieu fluide à un autre sous leffet dune différence de potentiel dénergie (pression, potentiel électrique…) entre 2 milieux fluides.

15 La membrane Fonctionnement dune membraneDeux types de procédés membranaires Filtration frontale Filtration tangentielle

16 Osmose inverse : principe la pression osmotique notée π peut être calculée d'après la loi de van't Hoff : π = i x C x R x T Où i est le nombre d'ions dissociés (dans le cas d'un électrolyte) C est la concentration en sels en mol.m-3 R est la constante des gaz parfaits R = 8,314 J.mol-1.K-1 T est la température absolue de la solution en Kelvin. La pression osmotique d'une eau à 20°C contenant 35 g de chlorure de sodium par litre vaut : π = 2 x (35*103/58,5) x 8,314 x 293 = 29,14 x 105 Pa = 29,14 bar.

17 Vocabulaire des membranes le diamètre de pore le seuil de coupure le taux de rétention la densité de flux de perméation de la membrane la pression transmembranaire le colmatage

18 Éléments constitutifs d'une unité d'osmose inverse

19 Facteurs defficacité des membranes Il y a deux facteurs qui déterminent l'efficacité d'un procédé de filtration sur membrane : – La sélectivité : exprimée par un paramètre appelé la rétention ou le facteur de séparation (exprimé en l/m2·h). – La productivité : exprimée par un paramètre appelé le débit (ou flux) (exprimé en l/m2·h). La sélectivité et la productivité sont dépendant de la membrane.

20 Schéma dune membrane dOI Enveloppe extérieure Support dadhérence Film membranaire Séparateur à maille Fim membranaire Séparateur à maille Film membranaire Tube collecteur deau pure Sortie Entrée Membrane dultrafiltration

21 Exemple de module eau ultra pure Module de production d'eau ultra-pure. L'eau du réseau urbain est : filtrée, adoucie, filtrée sur charbon actif, filtrée sur filtre micronique, osmosée (15bars), stockée et subit un "polissage" sur 2 lits mélangés en série.

22 Conclusion Station de désalinisation par osmose inverse Phénomènes dosmose et dhydrolyse des coques en stratifiés polyester


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