MEMBRANES, transferts
Membranes denses
On appelle membranes denses des membranes qui n'ont plus aucune porosité libre. Elles sont gonflées par le solvant mais celui-ci, fortement lié chimiquement au matériau membranaire, a perdu toutes ses propriétés de solvatation ; le solvant traverse alors la membrane sans entraîner de soluté. Celle-ci se comporte comme un mélange hydro-organique ayant des propriétés de solvatation particulières ; le coefficient de partage entre la membrane et la solution dépend donc de la nature et de la composition chimique de la membrane. Mais, pour que le transfert d'eau puisse avoir lieu, il est nécessaire que celle-ci soit l'un des composants de la membrane ; une membrane dense qu'on laisse sécher perd ses propriétés osmotiques, souvent d'une façon irréversible.
Osmose
Osmose directe
Encyclopædia Universalis France
Le phénomène d'osmose est connu depuis le xviiie siècle. Les membranes denses utilisées sont perméables à l'eau, mais imperméables aux solutés. Si deux compartiments, l'un concentré, l'autre dilué, sont séparés par une telle membrane, l'équilibre des potentiels chimiques ne peut être obtenu que par transfert d'eau vers le milieu concentré, jusqu'à une différence de niveau telle que la différence de potentiel chimique due à la pression équilibre celle qui est due à la différence de concentration. On appelle alors cette valeur pression osmotique π. La valeur de cette pression osmotique peut être évaluée simplement en considérant que les particules libres dissoutes se comportent comme un gaz dans un volume donné qui serait ici celui du solvant. On écrit alors :
Pour exprimer la concentration en osmolarité, il faut tenir compte de la dissociation des molécules dissoutes qui peuvent donner naissance à plusieurs ions libres. Par exemple, une mole de chlorure de sodium dissociée en deux ions donnera naissance à deux osmoles. Dans le cas de molécules partiellement dissociées, il faut tenir compte du coefficient de dissociation.
En première approximation, il est possible de calculer simplement la pression osmotique d'une solution en considérant que, dans les conditions normales, le produit PV = 22,4. On aura alors : π = 22,4 C (π en atmosphères et C en osmolarité).
L'osmose est un phénomène important dans la nature ; c'est ainsi que les plantes (milieu concentré) absorbent l'eau à partir du sol (milieu dilué). Un arrosage à l'eau de mer, ou un excès d'engrais, peut inverser le rapport des concentrations et, par voie de conséquence, le phénomène d'osmose ; cela se traduit alors par un dessèchement de la plante. Cependant, certaines plantes à très forte pression osmotique interne peuvent subsister en bord de mer.
Osmose inverse
Module d'osmose inverse
Encyclopædia Universalis France
Si, du côté concentré, on oppose une pression hydrostatique égale à la pression osmotique, on peut bloquer le phénomène d'osmose et même l'inverser si la pression appliquée est supérieure à la pression osmotique. On observe alors un passage de solvant pur du côté concentré vers le milieu dilué : c'est l'osmose inverse.
Le flux de solvant obtenu est alors proportionnel à la différence entre la pression appliquée et la pression osmotique : J = A(P — π), A étant la perméabilité de la membrane. Cette perméabilité est indépendante du diamètre des pores et ne dépend que de la solubilité de l'eau dans la membrane. Il est en effet possible de démontrer que :
Les membranes utilisées sont donc obligatoirement[...]
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Écrit par
- Michel RUMEAU : Professeur, Institut des sciences de l'ingénieur de Montpellier (II.S.I.M.), université Montpellier-II (UM2)
Classification
Médias
États-Unis : capacités de dessalement par électrodialyse et par osmose inverse
Encyclopædia Universalis France
Profil de concentration lors de la dialyse
Encyclopædia Universalis France
Coefficient de transfert
Encyclopædia Universalis France
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