TIPE : dimensionnement d'un module d'osmose inverse

Résumé du document

Le manque d'eau douce et la baisse du niveau des nappes phréatiques contraignent de plus en plus de pays à dessaler l'eau des océans, la production d'eau salée devrait doubler en moins de 10 ans. On traitera donc du dessalement de l'eau de mer par osmose inverse, principale méthode utilisée par Véolia Environnement sachant que cela peut aussi se faire par distillation et par électrolyse.

Le phénomène d'osmose présent dans toutes les cellules est réversible à condition de fournir de l'énergie : il suffit d'appliquer une pression sur le compartiment riche en solutés pour obtenir dans l'autre compartiment une solution pauvre en solutés (...)

Extraits

[...] La pression osmotique de l'eau de mer d'Ashkelon est donc de 30.2 bar (calculé avec le programme Maple ou par la formule démontrée donnée ci après). Il faudra donc appliquer une pression > 30.2 bar pour pouvoir commencer le dessalement de l'eau de mer. A titre indicatif : (les 2 cas les plus extrêmes sur la planète) Pi=3,0 bar en mer Baltique Pi=108,3 bar dans la mer Morte Maintenant que notre eau de mer est analysée, nous pouvons commencer le dessalement à proprement parlé. III. [...]

[...] Je me suis donc intéressé aux espèces chimiques qui posent le plus de problèmes. Traitons le cas de avec une concentration de départ valant 5,23mg/L, étude que j'ai réalisée avec le logiciel Rosa, simulateur utilisé par Veolia pour modéliser un module d'OI : Traitons le cas de avec une concentration de départ valant 22.6 g/L : Nore OMS : niveau bon pour la santé mais avec une telle concentration l'eau aurait un goût Seconde passe pour enlever l'acide borique et les ions Cl- L'élimination du bore est d'autant plus efficace que le pH est élevé, car l'acide borique est alors dissocié sous forme ionique, seule forme retenue par les membranes. [...]

[...] Schéma représentant le cheminement de l'eau de mer dans un module d'osmose en fonction de T à différents pH fixés ont été tracé pour obtenir le graphique récapitulatif suivant : Augmentation du pH pour dissocier l'acide borique afin de le ioniser Il est en fait nécessaire de connaître avec précision le pH de l'eau de mer à traiter pour savoir quelle quantité de soude il faut ajouter pour amener l'eau à un pH> 9.5 afin d'être dans une zone de pH où l'acide borique sera ionisée et pourra ainsi se solvater avec l'eau. De ce fait, lors de la seconde passe l'acide borique sera retenu par la membrane. [...]

[...] Plus la température est élevée, plus la viscosité diminue, ce qui augmente le passage en sels dissous : le dessalement est moins bon mais le débit est meilleur. Expérimentalement on trouve : salinité min + max P min salinité max + min P max Cela donne une enveloppe de pression d'amplitude environ 10 bar selon les pays et la saison. Tout cela nous montre l'importance de connaitre avec précision les différentes variables environnementales afin de dimensionner un module d'OI. II. [...]

[...] Une augmentation de P2 engendre une augmentation de xNaCl. Industriellement ce procédé peut-être utilisé pour dessaler l'eau de mer. Les membranes ont un rôle primordial dans le dessalement, on va donc les étudier Les membranes Une membrane est une barrière physique (filtre microscopique) qui assure la rétention des composants indésirables dans l'eau, dans notre cas principalement les ions Na+ et Cl-. Il faut disposer de membranes convenables pour ne laisser passer que les molécules d'eau 20 pm et bloquer les ions hydratés. [...]