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Présentation de la manipulation de mai 2006: concentration par nanofiltration et osmose inverse.

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1 Présentation de la manipulation de mai 2006: concentration par nanofiltration et osmose inverse

2 Présentation des procédés baromembranaires TypeOsmose inverse NanofiltrationUltrafiltrationMicrofiltration Seuil de coupure < 200 Da Da1 – 300 kDa Pression (bars) 30 – ,1 - 3 La pression requise pour la séparation membranaire est dautant plus grande que les molécules à retenir sont petites.

3 Pilote de nanofiltration / osmose inverse

4 Résultats précédemment obtenus: nanofiltration - Membrane Osmonics DL-2540, seuil de coupure 150 à 300 Da - Mars 2005: 90L deau de mer ramenés à 7L en 2h - Salinité contrôlée par ajout deau osmosée (diafiltration) - 75% de la matière organique perdue au cours de la nanofiltration, principalement par adsorption sur la membrane (teneur en COD faible dans le perméat) - Perte sélective des petites molécules - Echantillon plus fortement modifié lors de la concentration (diminution de volume dans la cuve) que lors de la diafiltration

5 Résultats précédemment obtenus: osmose inverse - Membranes Filmtec; seuil de coupure < 100 Da - Augmentation très rapide de la salinité du rétentat: les sels sont concentrés en même temps que la matière organique. - Refroidissement inefficace du système: la température monte très rapidement jusquà 50°C. - Pertes de MOD minimes par comparaison avec la nanofiltration.

6 Présentation de la manipulation de mai 2006 Concentration par nanofiltration et osmose inverse: 1) Nanofiltration pour filtrer rapidement un large volume deau de mer et maintenir la salinité du rétentat relativement basse (diafiltration) 2) Osmose inverse pour éviter des pertes et une modification de la MOD lors la concentration finale (diminution du volume de rétentat)

7 Prélèvement mai L deau de mer prélevés dans la baie de Balaguier (Toulon) le 3 mai Environ 600L filtrés sur place.

8 Manipulation mai L filtrés à Bordeaux. 940L effectivement concentrés et ramenés à 10,5L par nanofiltration / osmose inverse (OI). Durant la nanofiltration et losmose inverse, prélèvements réguliers de perméat et de rétentat. Mesures effectuées sur ces aliquots: - teneur en COD - fluorescence 3D

9 Spectre de fluorescence 3D de léchantillon initial Longueur donde démission (nm) Excitation (nm) Intensité β Bandes de fluorescence: : substances humiques : substances humiques + matière organique plus récente β: matière organique dorigine biologique : protéines + activité bactérienne

10 Récapitulatif de la manipulation Eau de mer L Nanofiltration Seuil de coupure Da Perméat de nanofiltration 200 L conservés pour être concentrés par osmose inverse Rétentat de nanofiltration - 32 L Osmose inverse Membrane SW de seuil de coupure < 100 Da Perméat dosmose inverse Rétentat dosmose inverse 10,5 L

11 Nanofiltration – étape 1 Etape 1: concentration des 940 L déchantillon Etape 2: diafiltration pour diminuer la salinité du rétentat. A la fin de ces 2 étapes: 32 L de rétentat / salinité 10,2.

12 Nanofiltration – étape 2 COD échantillon initial: 1,1 mg/L COD rétentat nanofiltration: 10,8mg/L Facteur de concentration (COD) après nanofiltration: 9,8.

13 Suivi de la nanofiltration par fluorescence Intensités de fluorescence maximales déterminées à λ exc =260, 280, 310 et 350nm pour le perméat et le rétentat de nanofiltration.

14 Bilan de la nanofiltration 940L ramenés à 32L -> facteur de concentration attendu: 29,3. Facteur de concentration calculé à partir des valeurs COD: 9,8. Facteur de concentration calculé à partir des intensités de fluorescence: environ 6. Pertes en matière organique au cours de la nanofiltration non négligeables -> passage de matière organique dans le perméat / adsorption sur la membrane

15 Osmose inverse 32L ramenés à 10,5L -> facteur de concentration (volume): 3,0 Salinité de léchantillon concentré: 25,7 COD rétentat de nanofiltration: 10,8mg/L COD rétentat dosmose: 30,4mg/L -> facteur de concentration (COD): 2,8

16 Suivi de losmose inverse par fluorescence Facteur de concentration (moyen) de létape dOI, calculé à partir des intensités de fluorescence: environ 2,8

17 Spectres de fluorescence après la nanofiltration et lOI Echantillon initial Rétentat de nanofiltration Rétentat dosmose inverse Pas de modification significative de la matière organique au cours de la concentration Pas de modification significative de la matière organique au cours de la concentration

18 Facteur de concentration calculé par fluorescence

19 Récapitulatif: facteurs de concentration Avant concentration Après concentration Facteur de concentration Echantillon initial concentré par nanofiltration Volume (L) COD (mg/L) Fluorescence 6 Rétentat de nanofiltration concentré par osmose inverse Volume (L) COD (mg/L) Fluorescence 2.8 Echantillon initial concentré par nanofiltration puis osmose inverse Volume (L) COD (mg/L) Fluorescence 18

20 Conclusions et perspectives En 2 jours, 940L deau de mer ramenés à 10,5L par nanofiltration et osmose inverse. La matière organique na pas été modifiée de manière significative. Nanofiltration: rapide mais entraîne des pertes de matière organique non négligeables. Osmose inverse: permet de limiter les pertes en matière organique. LOI ne peut être pas utilisée seule pour concentrer la MOD marine: sels concentrés en même temps que la MOD.

21 Conclusions et perspectives Piste envisagée: dessalement de leau de mer par électrodialyse, puis concentration par osmose inverse. Principe de lélectrodialyse

22 Merci de votre attention !


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