Transport menbranaire: la filtration

Thèmes abordés

Transport menbranaire, filtration, solvent-drag, convection du solvant, convection du soluté, perméabilité hydraulique, flux du solvant, pression osmotique

Résumé du document

- Ne pas confondre avec la filtration (convection du solvant)
- Le solvent-drag désigne le transfert du soluté (flux convectif) entrainé par le flux du solvant, force extrinsèque provoquant le déplacement.
- Exemple : l'eau peut entraîner avec elle des molécules hydrophiles de petite taille
- En présence d'une membrane, le phénomène ne se réalise que s'il y a des pores perméables au soluté (membrane semi-perméable imparfaite)
- La diffusion du soluté ne se réalise qu'avec l'agitation thermique du soluté

Extraits

[...] 4 Transport membranaire : filtration Convection du soluté (solvent-drag) Ne pas confondre avec la filtration (convection du solvant) Le solvent-drag désigne le transfert du soluté (flux convectif) entrainé par le flux du solvant, force extrinsèque provoquant le déplacement. Exemple : l'eau peut entraîner avec elle des molécules hydrophiles de petite taille En présence d'une membrane, le phénomène ne se réalise que s'il y a des pores perméables au soluté (membrane semi-perméable imparfaite) La diffusion du soluté ne se réalise qu'avec l'agitation thermique du soluté Coefficient de réflexion Pour un flux volumique du solvant seule la fraction (1-σ) du solvant participe à l'entrainement du soluté. [...]

[...] Pression osmotique : cas particulier d'une membrane perméable à certains solutés La solution contient uniquement des solutés qui soit peuvent traverser tous les pores de la membrane (σ = soit qui ne peuvent pas traverser du tout (σ = coefficient de réflexion) Seuls les solutés de taille supérieure au diamètre des pores rebondissent sur les pores en exerçant une pression La pression osmotique de la solution mesure la concentration osmolaire cosm de tous les solutés qui ne traversent pas la membrane Loi découlant de la loi de Van't Hoff : Remarque : Le flux diffusif et le convectif de l'eau et des solutés traversant les pores avec σ = 1 se stabilisent comme dans le cas précédent. En revanche il n'y a pas de flux de soluté qui ne traverse pas les pores, il reste à l'intérieur de l'enceinte. [...]

[...] On se limite à l'utilisation de ce coefficient comme un rapport Les solutés présentant un coefficient de réflexion petit par rapport à 1 accompagneront l'eau en proportion de leurs concentrations. Exemple : Réabsorption du Ca2+ au niveau du tubule proximal dans les reins via le solvent-drag, environ 65% du calcium est réabsorbé au niveau du tubule. Solvent-drag : quantification Si on néglige le flux diffusif (car l'orientation du flux diffusif peut-être inverse ou dans parallèle, donc si on parle du flux total on doit considérer les deux mais du coup on peut simplifier ici), le débit molaire convectif à travers une membrane est : CR = concentration (molale) du retentât qui ne traverse pas la membrane pendant l'osmose), soit le compartiment duquel est soustrait le débit Q CF = concentration (molale) du filtrat Notion de transmittance membranaire : Remarque : le flux convectif est indépendant de la température, ceci est vrai pour le soluté et aussi le solvant Convection du solvant (filtration proprement dite) En rapport avec gradient de pression hydrostatique A travers une membrane mais aussi en phase liquide avec ou sans membrane Convection (flux) à travers une membrane = filtration : Débit volumique : Ou encore si le gradient de pression est uniforme dans la membrane : Perméabilité hydraulique LH en m2.s.kg-1 (à partir des données expérimentales) avec L = épaisseur de la membrane S = surface des pores perméables à l'eau (totale) bm-eau = mobilité mécanique Remarque : le signe – a été supprimé car la filtration se réalise de la pression la plus forte vers la plus faible Diffusion et convection simultanées du solvant à travers une membrane Interviennent : Transfert diffusif (osmotique) du solvant, lié à une différence d'osmolarité Transfert convectif lié à une différence de pression hydrostatique Deux situations particulières : Pression osmotique (à travers une membrane, transfert convectif tend à annuler le transfert osmotique et revient à l'état d'équilibre) Ultrafiltration (transfert diffusif parasite le transfert convectif provoqué par un gradient de pression, tient de l'accélération de la filtration car ajout de flux diffusif) Pression osmotique et gaz parfaits n moles de gaz parfait dans une enceinte close de volume V placée dans le vide, exerçant sur la paroi, du fait de l'agitation thermique, une pression P0 en Pa Porosité n moles de gaz parfait dans une enceinte poreuse (semi-perméable) Soit σ = fraction des molécules qui rebondissent sur la paroi, particules qui rebondissent sont moins nombreuses que la totalité des particules car certaines traversent les pores et n'exercent pas la pression. [...]

[...] Donc en pratique situation assez rarement observable, voire inexistante. [...]

[...] Remarque : P [...]