Osmose inverse principe

Prenons un récipient contenant de l’eau salée séparée de l’eau douce (1). Dès qu’on ouvre légèrement la cloison, il y a diffusion des liquides l’un vers l’autre de manière à obtenir un mélange homogène aussi salé des deux côtés .

Si on sépare eau douce et eau salée par une membrane semi-perméable (2), ne laissant passer que l’eau tout en retenant les substances solides dissoutes, et donc le sel, on peut alors observer que c’est l’eau douce qui traverse la membrane pour diluer la solution salée. Ce phénomène de diffusion, appelé principe d’osmose, se produit quand deux solutions de concentrations moléculaires différentes se trouvent séparées par une membrane semi-perméable, laissant passer le solvant et non la substance.

La différence de niveau entre les deux liquides exprime la pression osmotique. Cette pression varie suivant la masse moléculaire et la concentration des solutions en présence. Si on applique une pression extérieure sur la solution salée, supérieure à sa pression osmotique (3), une partie de celle-ci traversera la membrane en se débarrassant de son sel. C’est ce que l’on appelle l’Osmose inverse.

Comment fonctionne une membrane ?

Comment fabrique-t-on les membranes d'Osmose inverse ?
Pour un débit nominal de 190 litres/jour, deux films (membranes) semi-perméables en TFC (polyamide) de 100 cm de longueur et 20 de large sont placés en dessous et au-dessus d’un tissu synthétique, d’une surface légèrement inférieure, le collecteur. Pour des modèles avec un débit plus important, les films seront plus longs ou plus larges de façon à obtenir une surface plus importante.
Les bords extérieurs des membranes sont ensuite collés, enfermant de façon étanche le collecteur ainsi que le tube central qui est mis en place dans un espace prévu au centre ou une extrémité de l’ensemble. Le tube central est percé de petits trous dans la partie enveloppée par la membrane et bouché du coté "entrée". La membrane est ensuite roulée en spirale en même temps qu’un tissu synthétique à larges mailles, le séparateur. L'ensemble est enfermé et maintenu par plusieurs couches d'un adhésif spécial.

Principe :
Le séparateur a pour but de permettre le contact de l'eau à filtrer avec la membrane sur toute sa longueur. Une partie de l’eau traversera cette dernière et le reste sera conduit au rejet avec les éléments qui ne l'ont pas traversés. Le tissu collecteur canalisera alors l’eau purifiée, qui a traversé la membrane, vers le tube central. L’eau passe par les petits trous de ce tube puis est conduite à l’extérieur du récipient de membrane.

Comment l'eau traverse-t-elle le film de la membrane ?
Deux théories ont été développées pour expliquer le passage de l'eau à travers ce film d'une épaisseur d'environ 2 μm (micromètre).
- La première théorie fait appel à une hypothèse de trous d'environ d'1 Å (ångström, 1 Å = 10−10 mètre = 0,1 nanomètre).
C'est à peu près la distance entre les atomes d'oxygène et d'hydrogène de la molécule H2O.
- La deuxième théorie suppose un film non poreux (sans trous). Mais comment pourrait alors passer l'eau d'un côté à l'autre ? L'eau aurait la propriété de se dissoudre dans le film et diffuser à travers, sous la pression. Cette théorie de Solution-Diffusion est aujourd'hui habituellement retenue au niveau scientifique.