Étude de l'influence de la pression transmembranaire dans un module de microfiltration

Le travail présenté dans cette thèse est consacré au développement d'un modèle global pour optimiser le rendement d'un module de microfiltration à fibres creuses. Le modèle est basé sur le développement indépendant d'une expression pour le gradient de pression au travers de la couche stagnante et de la membrane, en fonction de la position axiale. Cette expression est par la suite couplée avec le modèle des résistances en série et le concept de diffusion augmentée par le cisaillement pour obtenir une expression pour prédire le flux de perméat. Pour des conditions d'opération données et pour des caractéristiques connues de la solution à filtrer, le modèle global permet de calculer le profil de gradient de pression au travers de la couche et de la membrane, les profils de couche en écoulement et de couche stagnante de particules, ainsi que le profil du flux de perméat, en fonction de la position axiale le long de la surface de la membrane. La comparaison entre les résultats expérimentaux et théoriques concernant le flux de perméat moyen obtenu, pour un module à fibres creuses commercial utilisé pour filtrer une solution formée de billes de latex de taille uniforme, a permis de valider le modèle mathématique développé. Des simulations pour les cas de la microfiltration d'eau pure et d'une solution formée de billes de latex de taille uniforme ont été effectuées. L'influence de la taille des particules, la fraction volumique des particules dans la solution à filtrer, la pression transmembranaire initiale à l'entrée, ainsi que les dimensions des fibres, sur le flux moyen de perméat et le débit net de perméat a été étudiée. Il a été démontré qu'en présence de particules, il existe un diamètre interne et une longueur de fibres qui permet de maximiser le flux moyen ou le débit net de perméat. Ces dimensions optimales sont fonction des caractéristiques de la solution à filtrer et des conditions d'opération