1. Historique

Avant de parler de la filtration membranaire, un petit rappel historique s'avère un peu nécessaire . Cet historique tiré de la collection "Décisions technologiques" a pu être réalisé à partir de documentations commerciales, d'ouvrages scientifiques, de sites Web et bien d'autres.

1748 :	découverte par l'abbé Nollet de la membrane à perméabilité sélective
1829 :	début des travaux de Graham sur la dialyse et la perméation du gaz
1861 :	conception par Graham du premier appareil à dialyse
1887 :	ois sur la diffusion par Van't Hoff et loi de la pression osmotique
1900 :	production des premières membranes artificielles et début des études d'applications industrielles
1950 :	réalisation des premières membranes en acétate de cellulose par REID à l'université de Floride pour le dessalement de l'eau de mer (osmose inverse)
1967 :	apparition des modules plans spiralés et à fibres creuses
1978 :	mise au point de la première membrane tubulaire composite minérale aux USA
1982-1987 :	développement de l'ultrafiltration et de la microfiltration tangentielle dans l'industrie
1987-1993 :	développement de la nanofiltration, de la pervaporation, de l'électrodialyse

2. Définitions

Dans cette partie  nous nous intéressons aux procédés de séparation par membranes en particuliers, et on parlera alors  de filtration sur membranes. Cette technique de séparation  a depuis longtemps surplanté les techniques séparatives traditionnelles comme la distillation, la cristallisation, la centrifugation, l'extraction par solvant. Une membrane peut être définie comme un élément matériel ayant des propriétés physico-chimiques déterminées.  Sa nature peut être  biologique (enzymatique), organiques ou inorganique (céramique). 

On peut définir la filtration sur membrane comme une opération de séparation d'un mélange composé  principalement  d'une phase liquide ou gazeuse, constituant de manière générale le solvant et d'une phase dissoute qui constitue le soluté; le soluté pouvant être solide, liquide ou gazeux. Deux modes de filtration existent à cet effet (figure 2.1): la filtration frontale et celle dite tangentielle qui est la plus utilisée de nos jours. Dans la filtration frontale, le fluide arrive perpendiculairement à la surface de la membrane et s'écoule au travers de celle ci dans la même direction. Les particules retenues forment alors un gâteau à la surface de la membrane.

Fig. 2. 1: Principaux types de Filtration

Dans la filtration dite tangentielle, le fluide circule tangentiellement à la surface de la membrane. Le gradient de pression qui est la principale force motrice générée par l'écoulement, entraîne les particules fluides vers la membrane. D'autres forces motrices peuvent aussi être mises en jeu. En dialyse par exemple la séparation est conditionnée par un gradient de concentration (Tableau 2.1 ) .

Tableau 2. 1 : Caractéristiques des procédés de séparation par membranes(d'après Cheryan M. )

Selon la nature des éléments à séparer c'est à dire principalement leur taille on peut distinguer plusieurs procédés de séparation (Tableau 2.2 ). La microfiltration ( MF ), l'ultrafiltration ( UF ), la nanofiltration ( NF ) et l'osmose inverse ( OI ) sont les procédés les plus utilisés et où la pression sert de principale force motrice.

Tableau 2.2 : Classification des différents procédés

Dans le cas de la MF , les particules ont une taille variant de 0 , 1μm à 10μm ( tableau 2.2 ) . La pression dans ce cas peut atteindre 2 à 3 bars. L' UF est un procédé qui utilise des membranes dont les diamètres de pores sont compris entre 1 et 100 nm. De telles membranes laissent passer les petites molécules (eau, sels) et arrêtent les molécules de masse molaire élevée (polymères, protéines, colloïdes). Elle est exploitée dans de nombreuses applications comme la concentration de solutions macromoléculaires (protéines, polysaccharides, polymères variés) ou l'élimination de macro-solutés présents dans les effluents ou dans l'eau destinée à un usage industriel ou médical.

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