La pervaporation

Domaine d'utilisation

Elle concerne tous les déchets contenant des solvants ou encore des eaux issues de lavages de pièces usinées. Les secteurs les plus concernés sont donc le traitement de surface, les fabricants de vernis ou encore les industries chimiques produisant des composés organiques. Les principales utilisations sont la déshydratation des solvants et mélanges organiques ainsi que l'extraction d'un composé organique d'une solution aqueuse.

La pervaporation

Ce procédé comporte plusieurs étapes qui sont l'adsorption, la diffusion et la désorption. En effet, la pervaporation fractionne les mélanges liquides (elle les vaporise à travers une membrane dense placée en surface). La phase d'adsorption consiste à partager à l'interface amont les composants (l'adsorption dépend de l'affinité produit / membrane).

La deuxième phase est une diffusion à travers la membrane alors que la désorption consiste en la vaporisation au niveau de la face aval de la membrane maintenue sous basse pression (ce qui permet d'assurer le transfert de matière).

Ce perméat qui est diffusé puis vaporisé dépend de la nature de la membrane. En effet, si la membrane est hydrophile, elle permettra une déshydratation des solutions organiques alors qu'une membrane hydrophobe permettra plutôt d'extraire des composants organiques.

Après récupération, le perméat est condensé sur un groupe frigorifique.

Il est aussi récupéré un perméat gazeux appelé pervaporat qui dépend de trois facteurs :

Les technologies utilisées

Les membranes hydrophiles sont industrialisées.

Les matériaux utilisés sont de type cellulose, alcool polyvinylique ou encore polyphosphates. Ceux-ci favorisent l'extraction de l'eau et des constituants polaires.

Les matériaux hydrophobes (non encore industrialisés car en cours de développement) sont quant à eux, à base de silicones et favorisent l'extraction de composés organiques ou non polaires (utilisation pour le traitement des effluents).

Le flux de pervaporat se situe alors entre 0,5 et 5 kg/m2/h. Caractéristiques Les différentes membranes que cette technique utilise coûtent de 5000 à 7000 f/m2.

Par rapport à la cryoconcentration et à la congélation qui ne sont pas fort industrialisés, elle présente des exemples d'applications développement dans le monde entier (Allemagne, Etats Unis, France et Japon pour la déshydratation des solvants).

Deux exemples

CEBAL impression de feuilles d'aluminium pour l'industrie alimentaire en France.

Cette usine consomme 1400 tonnes de solvants par an. Sa capacité est de 23000 Nm3/h d'effluents à une concentration de 5 à 12 g/Nm3 à un coût de 250 à 300 F/h. La récupération est d'environ 220 kg/h, ce qui correspond à une économie de 2,5 millions.

BASF fabricant de produits chimiques aux Etats Unis.

Elle consomme 1800 kg/h de solvant organique. La surface de la membrane est de 60 m2 et elle consomme 5 kWh. La concentration en entrée est de 55 % alors qu'en sortie elle atteint 98%.