FR3045591A1 - Procede de traitement d'eau, module et installation associes - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte aux procédés de traitements d'eau permettant d'extraire des cations et anions d'un effluent aqueux par mise en contact desdits effluents aqueux avec une phase liquide hydrophobe, comprenant également au moins une étape de mise en contact de l'effluent avec une membrane solide hydrophobe, afin d'éliminer la membrane liquide hydrophobe résiduelle dans l'effluent traité par coalescence sur ladite membrane solide hydrophobe. Les procédés selon l'invention comprennent les procédés de dessalements d'eau de mer. L'invention a également pour objet un module de dessalement ainsi que son installation associée, caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins un coalesceur.
Description
PROCEDE DE TRAITEMENT D’EAU, MODULE ET INSTALLATION ASSOCIES.
La présente invention se rapporte aux procédés de traitements d’eau permettant d’extraire des cations et anions d’un effluent aqueux par mise en contact desdits effluents aqueux avec une phase liquide hydrophobe. Les procédés selon l’invention comprennent les procédés de dessalements d’eau de mer, où Ton extraira notamment des ions calcium, sodium, potassium, chlorure, sulfates, carbonates, et les procédés d’élimination d’ions métalliques, par exemple les cations métalliques issus de métaux de transition tels que fer, or, argent, cuivre, chrome, platine, plomb, étain, cadmium, cobalt, zinc, nickel, mercure, ....ou de métaux alcalins tels que le sodium, césium, strontium, baryum, rubidium, ou de métalloïdes tels que l’arsenic.... L’invention a pour objet en particulier un procédé de dessalement d’eau par mise en contact d’un effluent aqueux avec une membrane liquide hydrophobe. L’invention a également pour objet un module permettant la mise en œuvre des procédés selon l’invention, plus particulièrement un module de dessalement ainsi que son installation associée.
Concernant notamment les procédés de dessalement pour la production d'eau potable à partir d'eau de mer, ces procédés sont généralement basés sur des traitements thermiques ou bien membranaires. Toutefois, ils induisent de fortes consommations d’énergie. C’est pourquoi, de nombreux développements ont été réalisés au cours de la dernière décennie pour réduire la consommation d'énergie des installations mettant en œuvre des membranes à osmose inverse (optimisation des membranes, développement de pompes plus efficaces et introduction de boucles de récupération d'énergie). Cependant, le coût global de ce type d’installations reste beaucoup plus élevé que les procédés classiques pour le traitement de l'eau douce.
Les procédés de traitement d’eau par extraction liquide-liquide (LLE) sont des procédés innovants qui consistent à extraire des cations et anions de l'eau grâce à un transfert de phase de ces ions depuis la phase aqueuse vers une phase hydrophobe, qui est ensuite séparée de l’eau traitée et optionnellement régénérée. De tels liquides hydrophobes peuvent être par exemple des liquides ioniques, comprenant un ou plusieurs sels de tensioactifs anioniques et/ou cationiques liquides à température ambiante. Plus généralement, ces liquides hydrophobes peuvent être des formulations comprenant une ou plusieurs bases liquides hydrophobes et une ou plusieurs molécules actives aptes à transférer les anions ou les cations que Ton souhaite éliminer de la phase aqueuse à la phase hydrophobe. Ces substances actives peuvent être dispersées ou en solution dans une base liquide hydrophobe ou dans un mélange de bases liquides hydrophobes.
Les molécules actives aptes à transférer les anions ou les cations que l’on souhaite éliminer de la phase aqueuse à la phase hydrophobe peuvent être par exemple des tensioaetifs anioniques (pour extraire les cations), ou des tensioactifs cationiques (pour extraire les anions), ou des molécules aptes à solvater ou complexer des cations ou des anions, comme par exemple les éthers couronnes, des oligomères cycliques (les calixarènes), ou des oligomères non cycliques de dérivés phénoliques en présence d’éthers couronnes, ou les dithizones.
Les phases liquides hydrophobes utilisées sont communément désignés sous le terme « membranes liquides ».
Ces procédés n’utilisent pas de membrane solide, et ne nécessitent pas de contre-pression pour extraire les ions de l'eau.
Ainsi, il est connu de l’art antérieur des documents qui décrivent des unités de prétraitement d'eau, en particulier d'eau saline, comprenant un échangeur à contact direct dont la phase fluorée continue ou dispersée comprend un liquide fluoré non miscible à l'eau et de densité supérieure à 1,25. Selon les variantes, l'échangeur à contact direct peut être un échangeur de chaleur et/ou un échangeur ionique. En effet, selon la phase fluorée utilisée, le transfert opéré entre la phase fluorée et l'eau à traiter pourra être un transfert thermique ou un transfert ionique ou simultanément, un transfert thermique et ionique.
Cependant, même si les membranes liquides utilisées dans les procédés de traitement de l’eau par extraction liquide-liquide sont très hydrophobes et non miscibles à l’eau, elles présentent malgré tout une légère hydro-solubilité. De ce fait, on observ e au cours du temps dans ces procédés un transfert des membranes liquides dans la phase aqueuse. Ces transferts peuvent provenir de composés solubles qui migrent avec le temps depuis la membrane liquide vers l’eau.
Des microgouttelettes peuvent aussi sortir du système en raison des dysfonctionnements suivants : rémulsion incontrôlée des phases liquide / eau entraîne des difficultés de séparation, lors des opérations de traitement ou de régénération, la membrane liquide est emportée dans le flux d'eau traitée ou dans le flux de saumure de régénération, en raison d'un rapport inapproprié des débits d'écoulement à contre-courant, l’usure de la membrane liquide entraîne des sous-performances au niveau de l’extraction des 'ions.
Il s’ensuit alors les inconvénients suivants;;»:. un surcoût lié à la déperdition de la membrane liquide, qu’il faut dès lors remplacer, la contamination de l'eau traitée par des traces de membrane liquide, la contamination de la saumure par des traces de membrane liquide, la saumure provenant de la régénération de la membrane liquide. L'invention a donc pour but d’éliminer tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-avant, en récupérant la déperdition d’une des phases dans l’autre. En outre elle permet de résoudre le problème de la sensibilité des dispositifs de coalescence actuels à la précipitation des sels contenus dans les saumures.
Plus particulièrement, l’invention a pour objet un procédé de traitement d’un effluent aqueux comprenant les étapes suivantes : (a) Extraction liquide - liquide, par mise en contact de l’effluent aqueux avec une membrane liquide hydrophobe non miscible à l’eau, permettant le transfert d’ions de la phase aqueuse vers la phase liquide hydrophobe, (b) Séparation de l’effluent aqueux et de la membrane liquide hydrophobe issus de l’étape (a), (c) Mise en contact de l’effluent issu de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophobe, afin d’éliminer la membrane liquide hydrophobe résiduelle dans ledit effluent par coalescence sur ladite membrane solide hydrophobe.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
La membrane liquide hydrophobe peut comprendre au moins un composé choisi parmi la catégorie des tensioactifs anioniques et/ou des tensioactifs cationiques, et/ou des calixarènes, préférentiellement les calix[4]arènes, et/ou des éthers couronnes, préférentiellement les 18-6 éthers couronnes, ou 12-4 éthers couronne ou 15-5 éthers couronne, et/ou des dithizones.
Les tensioactifs anioniques peuvent être choisis parmi les sels de carboxylates, alkyl benzoates, carboxiimidates, alkoxydes ou dialkoxydes, alkylsulfates, alkylsulfonates, éther sulfonates, sulfonylimides, phosphine oxides, phosphinates, alkyl borates.
Les tensioactifs cationiques peuvent être choisis parmi les sels d’alkylsulfonium, alkylammonium, alkylphosphonium, alkylimidazolium, alkyloxazaborolidinium, alkyl oxazol idinium. L’étape (b) de séparation peut être une étape de décantation.
La membrane solide hydrophobe peut comprendre un matériau choisi parmi les polypropylènes, les polyéthylènes, les fluorures de polyvinylidène, les polytétrafluoroéthylènes, les polyacrylonitriles, les polyoléfines, les chlorures de polyvinyle, les polyéthylène-téréphtalates, les copolymères de polyoléfmes, les polyéthercétones ainsi que les céramiques.
La membrane solide hydrophobe peut être constituée de fibres creuses.
Selon une variante, l’étape d’extraction liquide-liquide (a) et de séparation (b) sont réalisées dans une première enceinte de traitement, F effluent aqueux traité' et la-membrane liquide hydrophobe étant extraits séparément hors de la première enceinte de traitement à l’issue des étapes (a) et (b), et la mise en contact de l’effluent aqueux issu de l’étape (a) (donc traité), avec une membrane solide hydrophobe, intervenant après d’évacuation de l’effluent aqueux traité hors de la première enceinte de traitement.
Selon une autre variante, l’étape d’extraction liquide-liquide (a) et de séparation (b) sont réalisées dans une première enceinte de traitement, l’effluent aqueux traité et la membrane liquide hydrophobe étant extraits séparément hors de la première enceinte de traitement à l’issue des étapes (a) et (b), la mise en contact de l’effluent aqueux issu de l’étape (a) (donc traité) avec une membrane solide hydrophobe, intervenant avant l’évacuation de l’effluent aqueux traité hors de la première enceinte de traitement. L’étape de mise en contact de l’effluent aqueux issu de l’étape (a) avec la membrane solide hydrophobe peut s’effectuer dans un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales, de sorte que la membrane liquide hydrophobe résiduelle migre radialement jusqu’à l’intérieur des fibres. La circulation des fluides à l’intérieur de ce contacteur pourra se faire à co-courant, à contre-courant ou à courant croisé.
Le procédé de traitement peut comprendre en outre une étape (e) de mise en contact de la membrane liquide hydrophobe issue de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophile, afin d’éliminer l’effluent résiduel dans la membrane liquide hydrophobe, par coalescence sur ladite membrane solide hydrophile.
La membrane solide hydrophile peut comprendre un matériau choisi parmi les polysulfones, les polyfluorure de vinylidène, les polyvinylpyrolidones, l’acétate de cellulose, les polyéther sulfones, optionnellement modifiés ou additivés, les céramiques.
Le procédé peut comprendre en outre une étape de régénération (d) de la membrane liquide hydrophobe issue de l’étape (a).
Selon une variante, la membrane liquide hydrophobe extraite de la première enceinte de traitement est admise dans une seconde enceinte de régénération où elle est mise en contact avec de l’eau, la membrane liquide hydrophobe régénérée et l’eau étant ensuite séparées et évacuées hors de la seconde enceinte, et la membrane liquide hydrophobe régénérée étant ensuite mise en contact avec une membrane solide hydrophile après évacuation hors de la seconde enceinte de manière à éliminer les traces d’eau.
La membrane liquide hydrophobe issue de l’étape de coalescence peut être réutilisée dans l’étape (a) du procédé de traitement.
Le traitement peut être un traitement de dessalement de l’eau, en particulier dessalement d’eau de mer.
La régénération de la membrane liquide hydrophobe peut s’effectuer entre 70 et 90CC, préférentiellement aux alentours de 80°C.
Le différentiel de pression au cours de l’étape (c) de mise en contact avec une membrane solide hydrophobe, peut être compris entre 1 et 5 bars.
Le différentiel de pression au cours de l’étape (e) de mise en contact avec une membrane solide hydrophile, peut être compris entre 1 et 5 bars. L’invention a également pour objet un module de traitement par mise en contact d’un effluent aqueux avec une membrane liquide hydrophobe pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, le module comportant au moins une enceinte de d’extraction liquide -liquide, des moyens d’admission et d’évacuation de l’effluent, respectivement dans et hors de ladite enceinte, des moyens d’admission et d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe, respectivement dans et hors de ladite enceinte, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un premier coalesceur à membrane solide hydrophobe en communication de fluide avec ladite enceinte au moyen d’un premier piquage d’entrée dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation de l’effluent hors de ladite enceinte, afin d’éliminer les traces de membrane liquide hydrophobe présente de manière résiduelle dans l’effluent aqueux. L’enceinte d’extraction liquide-liquide peut comprendre une colonne d’extraction liquide / liquide. L’enceinte d’extraction liquide-liquide peut comprendre un mélangeur/décanteur ou tout autre contacteur d’extraction liquide-liquide. L’enceinte d’extraction liquide-liquide et le premier coalesceur peuvent former une seule et même unité constituée d’un contacteur à membranes.
Les modules selon l’invention sont adaptés à la mise en œuvre de procédés de traitement d’eau pour extraire des sels présents dans un large panel d'effluents aqueux issus de l'industrie pétrolière et gazière, des eaux issues d’exploitations minières, des lixiviats de décharges, des eaux usées issues des usines d’incinération. L’invention a en particulier pour objet un module de dessalement par mise en contact d’un effluent aqueux avec une membrane liquide hydrophobe pour la mise en œuvre du procédé selon un mode de réalisation de Γinvention, le module comportant au moins une enceinte de dessalement, des moyens d’admission et d’évacuation de l’effluent, respectivement dans et hors de ladite enceinte, des moyens d’admission et d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe, respectivement dans et hors de ladite enceinte, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un premier coalesceur à membrane solide hydrophobe en communication de fluide avec ladite enceinte au moyen d’un premier piquage d’entrée dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation de l’effluent hors de ladite enceinte, afin d’éliminer les traces de membrane liquide hydrophobe présente de manière résiduelle dans l’effluent aqueux.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
Le premier coalesceur peut être en communication de fluide au moyen d’un second et d’un troisième piquages de sortie, avec respectivement des moyens d’admission et d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe, dans et hors de ladite enceinte.
La membrane liquide hydrophobe peut comprendre au moins un composé choisi parmi la catégorie des tensioactifs anioniques et/ou des tensioactifs cationiques, et/ou des caiixarènes, préférentiellement les calix[4] arènes, et/ou des éthers couronnes, préférentiellement les 18-6 éthers couronnes, ou 12-4 éthers couronne ou 15-5 éthers couronne, et/ou des dithizones.
Les tensioactifs anioniques peuvent être choisis parmi les sels de earboxylates, alkyl benzoates, carboxiimidates, alkoxydes ou dialkoxydes, alkylsulfates, alkylsulfonates, éther sulfonates, sulfonylimides, phosphine oxides, phosphinates, alkyl borates.
Les tensioactifs cationiques peuvent être choisis parmi les sels d'alkylsulfonium, alkylammonium, alkylphosphonium, alkylimidazolium, alkyloxazaborolidinium, alkyloxazolidimum.
Le premier coalesceur peut être un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales.
Les matériaux constituant la membrane solide hydrophobe peuvent être choisis dans la liste définie par les polypropylènes, les polyéthylènes, les fluorures de polyvinylidène, les polytétrafluoroéthylènes, les polyacrylonitriles, les polyoléfines, les chlorures de polyvinyle, les polyéthylène-téréphtalates, les copolymères de polyoléfines, les polyétheréthercétones ainsi que les céramiques. L’enceinte de dessalement peut comprendre une colonne d’extraction liquide / liquide. L’enceinte de dessalement peut comprendre un mélangeur/décanteur ou tout autre contacteur liquide-liquide. L’enceinte de dessalement et le premier coalesceur peuvent former une seule et même unité constituée d’un contacteur à membranes.
Le module de dessalement peut comprendre en outre un second coalesceur membrane solide hydrophile en communication de fluide avec l’enceinte de dessalement du premier module au moyen d’un premier piquage d’entrée dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe hors de ladite enceinte, afin d’éliminer les traces d’effluent aqueux présentes de manière résiduelle dans la membrane liquide hydrophobe.
Le second coalesceur peut être en communication de fluide au moyen d’un second et troisième piquages de sortie, avec les moyens d’admission de l’effluent aqueux dans l’enceinte du premier module .
Le second coalesceur peut être un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophile constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales.
Les matériaux constituant la membrane solide hydrophile sont choisis dans la liste définie par les polysulfones, les polyfluorures de vinylidène, les polyvinylpyrolidones, l’acétate de cellulose, les polyéthers sulfones, optionnellement modifiés ou additivés, les céramiques.
Selon un mode de réalisation particulier, le module de dessalement comprend un coalesceur dédié au dessalement et doté d’un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales, de moyens d’admission dans le canal central d’un mélange composé de l’effluent aqueux et de membrane liquide hydrophobe, de moyens d’évacuation de l’effluent dessalé hors du canal central, de moyens d’admission et d’évacuation connectés à première boucle de recirculation de membrane liquide hydrophobe à l’intérieur des fibres longitudinales. L’invention a également pour objet une installation de dessalement d’un effluent aqueux, en particulier de l’eau de mer, caractérisée en ce qu’elle comprend un premier module de dessalement conforme à l’un des modes de réalisation de l’invention.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après. L’installation peut comprendre en outre un second module de régénération de la membrane liquide hydrophobe, les moyens d’admission de la membrane liquide hydrophobe dans le premier module de dessalement de l’effluent aqueux étant en communication de fluide avec .les moyens d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe hors du second module de régénération de la membrane liquide hydrophobe, tandis que les moyens d’admission de la membrane liquide hydrophobe dans le second module de régénération sont en communication de fluide avec les moyens d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe hors du premier module de dessalement. L’installation peut comprendre en outre un troisième coalesceur à membrane solide hydrophobe en communication de fluide avec l’enceinte de régénération du second module au moyen d’un premier piquage d’entrée dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation de la saumure hors de ladite enceinte, afin d’éliminer les traces de membrane liquide hydrophobe présentes de manière résiduelle dans la saumure.
Selon un mode de réalisation particulier, l’installation peut comprendre en outre un second module de régénération de la membrane liquide hydrophobe, ledit second module comprenant un coalesceur de régénération doté d’un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales, de moyens d’admission dans le canal central d’un mélange composé d’eau douce issue d’un point d’eau et de membrane liquide hydrophobe issue du premier module, de moyens d’évacuation de la saumure hors du canal central, de moyens d’admission et d’évacuation connectés à une seconde boucle de recirculation de membrane liquide hydrophobe à l’intérieur des fibres longitudinales du contacteur. L’installation peut comprendre en outre un quatrième coalesceur à membrane solide hydrophile en communication de fluide avec l’enceinte de régénération du second module au moyen d’un premier piquage d’entrée dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe hors de ladite enceinte, afin d’éliminer les traces d’effluent aqueux présentes de manière résiduelle dans la membrane liquide hydrophobe.
Le quatrième coalesceur peut être en communication de fluide au moyen d’un second et troisième piquages, avec les moyens d’admission de l’effluent aqueux dans l’enceinte du premier module.
Le quatrième coalesceur peut être un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophile constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales.
Les matériaux constituant la membrane solide hydrophile sont choisis dans la liste définie par les polysulfones, les polyfluorure de vinylidène, les polyvinylpyrolidones, l’acétate de cellulose, les polyéther sulfones, optionnellement modifiés ou additivés, les céramiques. D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : la FIGURE 1 est une représentation schématique d’un détail d’un coalesceur selon l’invention, la FIGURE 2 est une représentation schématique d’un autre détail d’un coalesceur selon l’invention, les FIGURES 3, 4, 5, 6, 7 sont des représentations schématiques de modes de réalisation d’une installation de dessalement selon l’invention.
Les procédés selon l’invention comprennent une étape d’extraction liquide-liquide (IXE) qui consiste à extraire des cations et anions de l'eau grâce à un transfert de phase de ces ions depuis la phase aqueuse vers une phase liquide hydrophobe, qui est ensuite séparée de l’eau traitée et optionnellement régénérée.
Les phases liquides hydrophobes utilisées dans les procédés, modules et installations selon l’invention sont communément désignés sous le terme « membranes liquides ».
De telles membranes liquides hydrophobes peuvent être par exemple des liquides ioniques, comprenant un ou plusieurs sels de tensioactifs anioniques et/ou cationiques liquides à température ambiante. Plus généralement, ces liquides hydrophobes peuvent être des formulations comprenant une ou plusieurs bases liquides hydrophobes et une ou plusieurs molécules actives aptes à transférer les anions ou les cations que l’on souhaite éliminer de la phase aqueuse à la phase hydrophobe. Ces substances actives peuvent être dispersées ou en solution dans une base liquide hydrophobe ou dans un mélange de bases liquides hydrophobes. Les bases liquides hydrophobes peuvent être par exemple des bases liquides hydrocarbonées par exemple des hydrocarbures aliphatiques, comprenant préférentiellement entre 6 et 22, préférentiellement entre 10 et 18 atomes de carbone ou des hydrocarbures aromatiques. Ces bases liquides hydrophobes peuvent également être des alkyl phénols, des alcools ou des acides gras, ou des esters gras, par exemple des esters gras de l’acide benzoïque. Ces bases peuvent également comporter des chaînes hydrocarbonées substituées, par exemple halogénées, par exemples fluorées, pour conférer au liquide hydrophobe une densité supérieure à celle de Peau. On peut par exemple utiliser comme base liquide hydrophobe des hydrofluorocarbures ou les perfluorocarbures.
Les molécules actives aptes à transférer les aidons ou les cations que l’on souhaite éliminer de la phase aqueuse à la phase hydrophobe peuvent être par exemple des tensioactifs anioniques (pour extraire les cations), ou des tensioactifs cationiques (pour extraire les aidons), ou des molécules aptes à solvater ou complexer des cations ou des anions, comme par exemple les éthers couronnes, les calixarènes, ou les les dithizones.
Comme tensio actif anionique, on citera préférentiellement les sels de carboxylates, alkyl benzoates, carboxiimidates, alkoxydes ou dialkoxydes, carboxiimidates, alkylsulfates, alkylsulfonates, éther sulfonates, sulfonylimides, phosphine oxides, les phosphinates, alkyl borates,....
Comme tensîoactif cationique, on citera préférentiellement les sels d’alkyl sulfonium, alkylammonium, alkylphosphonium, alkylimidazolium, alkyloxazaborolidinium, alkyloxazolidinium, ...par exemple leurs sels formés avec les anions tetrafluoroborate, chlorure, hexafhiorophosphate, mesylate, tosylate, triflate ;.
Les chaînes hydrophobes de ces tensioactifs peuvent être des chaînes alkyl linéaires ou ramifiées, saturées ou insaturées, éventuellement substituées, par exemple par des substituants aryle, ou par exemple halogénées, en particulier fluorées ou perfluorées.
Les molécules aptes à solvater des ions peuvent être par exemple des éthers couronnes, en particulier les 18-6 éthers couronnes ou 12-4 éthers couronne ou 15-5 éthers couronne, ayant une affinité particulière respectivement pour les ions K+, Li+, et Na+ . ce sont également par exemple les calixarènes, en particulier calix[4] arenes ayant une affinité particulière pour les ions Na+, Cu2+, Zn2+, ou encore les dithizones, ayant une affinité particulière pour le plomb et le mercure. Ces molécules peuvent également comporter divers substituants hydrocarbonés, des substituants aryle, ou des substituants alkyl linéaires ou ramifiés ou cycliques, saturés ou insaturés, éventuellement substitués, par exemple halogénés, par exemple fluorées ou perfluorées.
Les membranes liquides hydrophobes adaptées aux procédés de dessalement d’eau, dans lesquels on extraira notamment des ions calcium, sodium, potassium, chlorure, sulfates, carbonates, comprennent par exemple avantageusement un ou plusieurs composés choisis parmi: - Les tensio actifs alkyl ammonium ou alkyl phosphonium, ayant une affinité pour les ions chlorures, et/ou les éthers couronnes ayant une affinité pour les ions sodium ou potassium, et/ou - les calixarènes ayant une affinité pour les ions sodium et/ou potassium les tensioaetifs carboxylates, phopsphonates, sulfates, phosphates, alkoxydes, préférentiellement phénolates, esters, préférentiellement benzoates, pour leur affinités avec les cations sodium et potassium.
Préférentiellement, les membranes liquides ont une densité supérieure à celle de l’eau, une forte hydrophobie, et sont régénérables à relativement faible température (à titre indicatif environ 80° C).
Préférentiellement, les membranes liquides hydrophobes utilisées dans le dessalement de l’eau de mer présentent les caractéristiques suivantes : hydrophobes, densité supérieure à l'eau, tension interfaciale suffisante pour améliorer le contact avec l'eau, affinité suffisante avec les ions compris dans la liste définie par Na+, Cf, K+, Mg2+ et S042’,C032\ capacité à extraire les sels complexes de la membrane liquide hydrophobe (régénération) à une température d'environ 80°C, capacité à extraire les sels complexes de l’eau à faible température (température ambiante).
Afin de rassembler toutes les caractéristiques ci-dessus, la viscosité des liquides échangeurs d'ions sera généralement comprise entre 10 et 60 fois la viscosité dynamique de l'eau. L’homme du métier saura adapter la formulation des membranes liquides de manière à obtenir tout ou partie des caractéristiques susmentionnées et de manière à extraire les cations ou anions cibles à éliminer dans le procédé.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les chlorures de méthyl trioctyl/décylamine (Aliquat 336), les chlorures de trihexyl(tetradecyl)pho sphonium (Cyphos IL 101), les chlorures de tributil(tetradecyl)phosphonium (Cyphos IL 167) en phase solvatée ou diluée dans 10% de décanol/kérosène. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Ionie liquids as a carrier for chloride réduction irom brackish water using hollow fïber renewal liquid membrane » (Spain) et publiée par A. Fortuny et al dans la revue « Desalination » en 2013.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant des mélanges d’oxides phosphine : R3PO+ R^R'PO+RR'iPO + R3PO avec R=CH3(CH2)7 and R' = CHsi'CI^s (Cyanex 923) en phase solvatée ou diluée dans un diluant aliphatique (Exxsol DI00), ou aromatique (Solvesso 200). Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Extraction and perméation studies of Cd(ü) in acidic and neutral chloride media using Cyanex 923 on supported liquid membrane »
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les phosphinates de trioctyi/decylmethylammonium-bis(2,4,4-trimethîlpentyl) (ALiCY IL), de trioctyl/decylmethylammonium decanoates (ALiDEC IL), en phase solvatée ou diluée dans 10% de décanol ou de kérosène. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Boron réduction by supported liquid membranes using ALiCY and ALiDEC ionic liquids as carriers » (Spain) et publiée par M.T. Coll dans la revue « Chemical Engineering Research and Design » en 2014.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les hexafluoro-phosphatess l-alkyl-3-methylimidazolium, les bis [(trifluoromethyl)sulfonyl] imîdes, les bis [(perfluoroethyl)sulfonyl] imides, les dicyclohexano-18-couronnes-6. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Ionie liquid anion effects in the extraction of métal ios by macrocyclic polyethers » (USA) et publiée par S.L. Garvey dans la revue « Séparation and Purification Technology » en 2014.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les acétates, les tétrafluoroborates, les hexafiuorophosphonates, méthylsulfates, les diméthylphosphates, les chlorures de trihexyl(tetradecyl)phosphonium (Cyphos IL 101), Cocosalkyl (ECOENG500), les 1 -alkyl-3 -methylimidazolium, les 1-alIyl-3-methylimidazolium, en phase solvatée ou diluée dans du benzène, de l’hexane, du chlorobenzène, des phénols, des acides benzoïques, des benzamides. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Methods for recovery of ionic liquids - A review » (Republic of Korea) et publiée par N.L.Mai dans la revue « Process biochemistry » en 2014.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les Phenylglyoximes, les P-tolylglyoximes, les N'-(4'-Benzo[ 15-crown-5])phenylaminoglyoximes, les N,-(4'-Benzo[15-crown-5])tolylaminoglyoximes, les composés éther couronnes + oximes. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Liquid-liquid extraction of transition métal cations by glyoximes and their macrocyclic glyoxime ether dérivatives » (Turkey) et publiée par N. Karapinar dans la revue « Journal of Chemîstry » en 2013.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les amines tris[(L)-alanyl-2-carboxamidoéthyl], Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Coordination du CU(II) et Ni(II) avec un ligand polydenté azoté et synthèse de liquides inoiques dérivés de la betaîne: Application à l'extraction liquide-liquide de métaux » (France) et publiée par A. Messadi dans la revue « Thèse Université de Reims Champagne Ardenne » en 2013.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les Imidazolium, Ammonium, Pyridinium, Pyrrolidinium, Sulphonium, Phosphonium, les tétrafluoroborates, hexafluorophosphates, trifluoroaeétates, trifluorométhanesul Tonales, les bis(trifluorosulfonyl)imides, les éthers couronnes, ealixarènes, les oxides de trioctyle.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les tributyl(2-éthoxy-2-oxoéthyl)ammonium, les dicyanamides (Dca), les bis(trifluorométhylsulfonyl)imides (NT£2), Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Task- spécifie ionic liquid with coordinating anion for heavy métal ion extraction: Cation exchange versus ion-pair extraction » (France) et publiée par A. Messadi dans la revue « Séparation and. Purification Technology » en 2013,
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les acides éthylaminediacétiques. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Removal of métal ions from. aqueous solutions using chelating task-specifîc ionic liquids » publiée par Harjani dans la revue « Journal of Materials Chemistry » en 2008.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les 1 -alkyl-3-, methylimidazolium hexafluorophosphates ([C n mim][PF6], n= 4, 6, 8). avec comme ligands les éthers couronnes du type 18-crown-6 (18C6), les dicyclohexano-18-crown-6 (DCH18C6), les 4, 4'-(5')-di -(tert-butylcyclohexano)-18-crown-6 (Dtbl8C6). Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Traditional extractants in nontraditional solvents: Groups 1 and 2 extraction by crown ethers in room-temperature ionic liquids » et publiée par Visser dans la revue « Industrial & Engineering Chemistry Research » en 2000.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant Rl= CH2CH3, R2= H, R3=CH3 l-ethyl-3-methylmidazolium (emim+), Rl= NH2(CH2)3CH3 R2= H, R3=CH3 N-aminopropyl-3-methylmidazolîum (NH2pmim+). Rl= (CH2)3CH3 R2= H, R3=CH3 l-butyl-3-methylmidazolium (bmim+), Rl= (CH2)5CH3, R2= H, R3=CH3 l-Hexyl-3-methylmidazolium. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Reeent advances in supported ionic liquid membrane technology » (Spain) et publiée par L.J. Lozano dans la revue « Journal of Membrane Science » en 2011.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les 1 -methyl-1 - [4,5 -bis(methy 1 sulfi de)]pentylpyrrolidinium ([MPS2PYRROJ+), les 1-methyl-1-[4,5-bis(methylsulfide)] pentylpiperidinium ([MPS2PIPJ+), l-methyl-2-pentenepyrrolidinium ([MPTPYRRO] f ), 1-methyl -2- pentenepiperidinium ([MPTPIPJ+), 1-butyronitril. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Extraction of noble métal ions from aqueous solution by ionic liquids » (Singapore) et publiée par J.M. Lee dans la revue « Fluid Phase Equilibria » en. 2012,
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les dicychlohexano-18-crown-6, dithizone, 18-crown-6, les l-(2-pyridylazo)- 2-naphthols, les 1 -(2-thiazolylazo)-2-naphthols, les tri-n-butylphosphates, les 4,4-(5)-di-(tert-butylcyclohexano)-18-crown-6, les calyx[4]arene-bis(tertoctylbenzo-crown-6). Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « The use of ionic liquids as "green" solvents for extractions » () et publiée par H. Zhao dans la revue « Journal of Chemical technology & biotechnology » en 2005.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les Calixarenes, calix[4]arenes bearing carboxymethoxygroups. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Calixarene-Based Molécules for Cation Récognition » (Germany) et publiée par R. Ludwig dans la revue « Sensors » en 2002.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les calix[n]arenes couplés à des groupements diazo p-(4-phenylazo)calix[4]arene (Ll), p-phenylazocalix[6]arene (L2)], les dérivés de phénol, les 2,6-dimethyl-3-phenylazophénols (13), les 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-diethyLamino phénols (L4). Pour plus de détail, l’Homme du Métier sc reportera à la publication intitulée « Comparative studies on the solvent extraction of transition métal, cations by calixarene, phénol and ester dérivatives » (Turkey) et publiée par H. Deligoz dans la revue « Journal of Hazardous materials » en 2007.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les calixarène ou résorcinarenes, les récepteurs à base de calix[4]arènes comportant des atomes d’oxygènes de groupes carbonyle ou ether, en phase solvatée ou diluée dans du chloroforme. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Calixarene and Resorcinarenes » (Poland) et publiée par W. Sliwa dans la revue « Wiley-vch édition » en 2009.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les dérivés d’amides secondaires calix[4]arene, les 5,11,17,23-tetra(tert-butyl)-25,26,27,28-tetra(N-hexylcarbamoylmethoxy)calix[4}arene en phase solvatée ou diluée dans du benzonitrile, du méthanol. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « The effect of spécifie solvent-solute interactions on complexation of alkali-metal cations by a lower-rim calix[4]arene amide dérivative » et publiée par G. Horvat dans la revue « Inorganic Chemistry » en 2013.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les acides phosphoriques Di-2-Ethylhexyl, les acides phosphoriques Ethylhexyl (C16H3504P) en phase solvatée ou diluée dans du kérosène. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Simultancous removal of copper, nickel and zinc métal ions using bulk liquid membrane System » (India) et publiée par R. Singh dans la revoie « Desalination » en 2011.
La membrane liquide hydrophobe pourra être formulée à partir des principes actifs comprenant les thiosalieylates tricaprylmethylammonium, fA33ô][TS], les benzoates tricaprylmethylammonium 2-(methylthio), [A336][MTBA], les benzoates tricaprylmethylammonium, [A336][BA], les benzoates tricaprylmethylammonium, [A336][BA], les tricaprylmethylammonium. Pour plus de détail, l’Homme du Métier se reportera à la publication intitulée « Ionie liquids for extraction of metals and métal containing compounds from communal and industrial waste wates » (Austria) et publiée par L. Fischer dans la revue « Wates Research » en 2011.
Sur les figures 3, 4 et 5, on a représenté différentes réalisations d’installations de dessalement. Sur chacune des figures, on retrouve une enceinte de dessalement 10 et une enceinte de régénération 20 dans lesquelles un effluent aqueux, est en contact avec un liquide échangeur d’ions (appelé aussi membrane liquide hydrophobe). Les enceintes 10 et 20 comportent respectivement des moyens d’admission 11, 23 et d’évacuation 13, 22 de l’effluent aqueux. Ils comportent également des moyens d’admission 14, 21 et d’évacuation 12, 24 du liquide échangeur d’ions. Ces moyens d’admission et d’évacuation peuvent être des conduits équipés de vannes.
Tel que référencé 40a, 40a’, 40b sur les figures respectivement 3, 4 et 5 et tel que représenté plus en détail sur les figures 1 et 2, au moins l’un des modules intègre un coalesceur 40a, 40a’, 40b afin de séparer la membrane liquide hydrophobe de l’effluent, en l’occurrence dans une application privilégiée, de l’eau de mer.
On définit par « coalesceur » un contacteur à membrane hydrophobe permettant un processus de séparation entre deux phases, au moyen d’une large surface de contact de la membrane microporeuse qui permet la coalescence des gouttelettes de la phase à l’état de trace dans l’autre phase.
On désigne aussi par coalesceur une enceinte comprenant une membrane solide, et dans laquelle on introduit un mélange liquide biphasique, par exemple un mélange d’un liquide hydrophobe et d’un effluent aqueux, et où la membrane a une affinité pour l’une des phases et pas pour l’autre. On alimente par exemple un coalesceur pourvu d’une membrane solide hydrophobe avec un effluent aqueux contenant des traces de liquide hydrophobe. Les traces de liquides hydrophobe vont coalescer à la surface de la membrane solide. Ces gouttelettes coalescées pourront migrer vers l’intérieur de la membrane, qui peut être poreuse, par exemple sous l’effet d’un différentiel de pression.
Pour récupérer des traces d’eau dans un liquide hydrophobe, on procède de la même manière mais en utilisant un coalesceur pourvoi d’une membrane solide hydrophile, qui va être alimenté par un liquide hydrophobe contenant de l’eau à l’état de traces.
La membrane peut être sous forme de fibres creuses poreuses. Le mélange diphasique est par exemple introduit à l’extérieur des fibres. Le liquide à récupérer à l’état de trace migre vers l’intérieur des fibres creuses de la membrane grâce à la porosité des libres, et éventuellement à un différentiel de pression entre intérieur et extérieur des fibres. Le coalesceur peut également être alimenté par l’intérieur des fibres, à contre-courant, co-courant ou courant croisé, par un flux de liquide identique à celui que l’on récupère à l’état de trace, et qui va entraîner les gouttelettes coalescées ayant migré à Γintérieur des fibres à l’extérieur du coalesceur.
Le coalesceur peut comprendre une membrane hydrophobe solide, par exemple en fibres creuses poreuses, par exemple de matériaux choisis dans la liste définie par les polypropylènes, les polyéthylènes, les fluorures de polyvinylidène, les polytétrafluoroéthylènes, les polyacrylonitriles, les polyoléfïnes, les chlorures de polyvinyle, les polyéthylène-téréphtalates, les copolymères de polyoléfïnes, les polyéthercétones, ainsi que les céramiques.
Le coalesceur peut être comprendre une membrane hydrophile solide, par exemple en fibres creuses poreuses, par exemple de matériaux choisi parmi les polysulfones, les polyfluorure de vinylidène, les polyvinylpyrrolidones, l’acétate de cellulose, les polyéther sulfones, les céramiques. Ces matériaux peuvent en outre avoir subi des modifications de surface, où être additivés dans la masse, de façon à renforcer leur caractère hydrophile..
Tel que représenté en détail sur la figure 1, le coalesceur 40 a une forme sensiblement cylindrique et un carter 404 renfermant une grille 401 qui maintient un ensemble de fibres creuse 403 s’étendant longitudinalement. Le coalesceur 40 est traversé par un canal central 402 relié à l’extérieur au moyen de deux ouvertures 42 et 45, qui sont également en communication avec l’extérieur des fibres creuses. L’ensemble des fibres, parallèles au canal central, est également en communication avec l'intérieur au moyen de deux collecteurs 41, 43. Le canal central sert à acheminer la phase à traiter à l’intérieur du coalesceur, cette phase mouillant ensuite sur la surface externe des fibres.
Tel que représenté en détail sur la figure 2, le coalesceur 40 peut être intégré dans un dispositif au moyen d’un collecteur d’entrée 41 activé par une pompe 44’, et d’un collecteur de sortie 43. La sortie 43 du canal peut être connectée à l’entrée 41 via une boucle de recirculation comportant la pompe 44’ et une vanne 49 et/ou peut aussi être connectée sur un autre circuit au moyen d’une autre pompe 48 et d’une autre vanne 47.
Le principe général de fonctionnement du coalesceur dans l’invention va maintenant être exposé. On introduit le liquide que l’on souhaite filtrer de l’autre liquide subsistant à l’état de trace dans l’un des collecteurs 42, 45, le collecteur 45 devenant le collecteur d’entrée et le collecteur 42 devenant le collecteur de sortie. Ce liquide à purifier s’écoule alors longitudinalement le long de la surface externe des fibres. On introduit dans l’une des deux ouvertures 41, 43 l’autre liquide, de sorte qu’il circule en sens inverse (c’est-à-dire à contre-courant) à l’intérieur des fibres. La pression du liquide à filtrer est supérieure à la pression de l’autre liquide. Du fait du différentiel de pression (environ deux bars) et du fait du caractère hydrophobe de l’autre liquide, le liquide à l’état de trace traverse la paroi poreuse des fibres et rejoint l’intérieur des fibres pour s’écouler au travers de l’autre circuit comprenant les deux ouvertures 41, 43.
Dans le cas où l’on veut extraire d’un effluent aqueux des traces de membrane liquide hydrophobe, la membrane solide comporte des fibres creuses hydrophobes et résistantes aux solvants organiques. Les matériaux seront préférentiellement choisis dans la liste définie par les polypropylènes, les polyéthylènes, les fluorures de polyvinylidène, les polytétrafluoroéthylènes, les polyacrylonitriles, les polyoléfînes, les chlorures de polyvinyle, les polyéthylène-téréphtalates, les copolymères de polyoléfines, les polyétheréthercétones, ainsi que les céramiques.
Dans le cas où l’on veut extraire d’une membrane liquide hydrophobe des traces d’effluent aqueux, la membrane solide comporte des fibres creuses hydrophiles et résistantes aux solvants organiques. Les matériaux seront préférentiellement choisis dans la liste définie par les polysulfones, les polyfiuorures de vinylidène, les polyvinylpyrolidones, l’acétate de cellulose, les polyéthers sulfones, optionnellement modifiés ou additivés, les céramiques.
Des mélanges ou leurs combinaisons sont envisageables tout comme le recours à des polymères modifiés en surface, comme par exemple les polymères modifiés chimiquement à un ou plusieurs groupes d'halogène par décharge corona ou par des techniques d’incorporation d’ions.
Tel que représenté sur les figures 3, 4, 5 et 6, l’installation de dessalement comprend donc un premier module doté d’une première enceinte de dessalement 10. Le module est traversé par un flux d’effluents aqueux, par exemple de l’eau de mer, entrant dans l’enceinte 10 via les moyens d’admission 11, l’eau douce s’évacuant via les moyens 13. Un flux de membrane liquide hydrophobe traverse en contre sens l’enceinte 10, ledit flux étant admis dans l’enceinte 10 par les moyens 14 et étant évacué hors de l’enceinte 10 par les moyens 12.
Avantageusement, le premier module est un module d’extraction comportant, suivant un premier mode de réalisation, une enceinte consistant en une colonne d’extraction liquide/liquide fonctionnant à contre-courant. La colonne d’extraction contient un garnissage pour augmenter l’interface entre les deux phases (l’eau de mer et la membrane liquide hydrophobe) et fonctionner dans un mode à contre-courant. Ainsi, l’eau salée pénètre en bas de la colonne et sort au sommet une fois dessalée, tandis que la membrane liquide hydrophobe est introduite dans la partie supérieure à travers un distributeur et quitte la colonne par le bas, chargé avec les sels. Dans la partie inférieure de la colonne, des zones de coalescence et de décantation permettent de récupérer hydrauliquement la membrane liquide hydrophobe par échange d'ions et de le séparer de l’eau.
Selon un autre mode de réalisation, le module d’extraction comprend une enceinte pouvant être un mélangeur/décanteur. On entend par mélangeur/décanteur un ensemble d’étages montés en série comprenant, chacun, un mélangeur où est créée la dispersion nécessaire au transfert de matière, un décanteur qui réalise la séparation mécanique des phases précédemment dispersées, un réseau de liaison assurant le transfert à contre-courant des phases coalescées.
Selon un autre mode de réalisation, le module d’extraction comprend une enceinte pouvant être une colonne agitée ou tout autre contactera- d’extraction liquide-liquide comme décrit dans les technique de l’ingénieur J 2 756 « Extraction liquide liquide -Description des appareils ».
Te! que représenté sur la figure 3, l’enceinte 20 est en communication de fluide avec le coalesceur 40a à membrane solide hydrophobe au moyen d’un premier piquage 41 d’entrée dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation 24. Le coalesceur est également en communication de fluide au moyen d’un second 45 et troisième 43 piquage du coalesceur, avec respectivement les moyens d’évacuation 13 de l’eau douce hors de l’enceinte 10 et les moyens d’admission 21 de la membrane liquide hydrophobe dans l’enceinte 20. L’eau douce issue du premier module est envoyée vers le collecteur 45 et s’écoule alors longitudinalement le long de la surface externe des fibres. On introduit dans l’ouverture 41 la membrane liquide hydrophobe, de sorte qu’il circule à contre-courant (en sens inverse) à l’intérieur des fibres. La pression de l’eau douce est supérieure à la pression de la membrane liquide hydrophobe. Du fait du différentiel de pression (environ deux bars) et du fait du caractère hydrophobe de la membrane liquide hydrophobe, ce dernier, à l’état de trace traverse la paroi poreuse des fibres et rejoint l’intérieur des fibres pour rejoindre le flux principal de membrane liquide hydrophobe et s’écouler au travers de l’autre ouverture 43. Ce dernier réintègre le premier module via les moyens d’admission 14.
Ainsi, le coalesceur 40a permet d’extraire du flux d’eau douce dessalée sortant de l’enceinte 10, les traces de membrane liquide hydrophobe qui subsistaient.
Avantageusement, l’installation de dessalement comprend une seconde enceinte de régénération 20 qui permet de dessaler la membrane liquide hydrophobe, une fois que cette dernière a récupéré le sel initialement contenu dans l’eau de mer entrant dans le premier module. Selon le même principe que celui du module de dessalement, l’enceinte 20 est traversée par un flux de la membrane liquide hydrophobe à dessaler, qui entre dans P enceinte 20 via les moyens d’admission 21 eux-mêmes connectés aux moyens d’évacuation 12 de l’enceinte 10, la membrane liquide hydrophobe dessalée s’évacuant via les moyens 24 pour réintégrer le premier module via les moyens d’admission 14, ainsi que l’entrée 41 du coalesceur 40a. Un flux d’eau douce traverse en contre sens l’enceinte 20, ledit flux étant admis dans ledit module par les moyens 23 et étant évacué (l’eau est alors devenue salée, soit de la saumure) hors du dit module par les moyens 22.
Avantageusement, le second module est un module de régénération consistant suivant un premier mode de réalisation en une colonne d’extraction liquide/liquide de gravité. La colonne d’extraction contient un garnissage pour augmenter l’interface entre les deux phases (l’eau douce et la membrane liquide hydrophobe) et fonctionner dans un mode à contre-courant. Ainsi, la membrane liquide hydrophobe chargé pénètre en la partie supérieure de la colonne et est soumis à une extraction de sels au cours de son passage le long du garnissage. Il va ensuite sortir de la colonne par le bas et est acheminé comme liquide régénéré par les échanges d'ions vers le premier module. L’eau douce pénètre en bas de la colonne et est chargée avec les sels libérés de la membrane liquide hydrophobe au cours de son passage le long du garnissage. Cette saumure sort de la colonne par le haut, chargée en sel.
Selon un autre mode de réalisation, le module de régénération peut être un mélangeur/décanteur. On entend par mélangeur/décanteur un ensemble d’étages montés en série comprenant, chacun, un mélangeur où est créée la dispersion nécessaire au transfert de matière, un décanteur qui réalise la séparation mécanique des phases précédemment dispersées, un réseau de liaison assurant le transfert à contre-courant des phases coalescées.
Selon un autre mode de réalisation, le module d’extraction comprend une enceinte pouvant être une colonne agitée ou tout autre contacteur d’extraction liquide-liquide comme décrit dans les technique de l’ingénieur J 2 756 « Extraction liquide liquide -Description des appareils ».
Ce module de régénération peut comprendre en outre avantageusement un échangeur de chaleur à contact direct qui chauffe la colonne de régénération afin de minimiser la perte de chaleur globale intervenant lors du dessalement de la membrane liquide hydrophobe.
Avantageusement, la température est portée entre 70 et 90°C, et préférentiellement aux alentours de 80°C.
Selon une variante représentée sur la figure 4, l’installation de dessalement comprend une première enceinte 10 et une seconde enceinte 20 de régénération qui sont en communication de fluide de manière identique à la configuration de la figure 3. En revanche, l’enceinte 20 est maintenant en communication de fluide avec un eoaleseeur 40a’ à membrane solide hydrophobe au moyen d’un premier piquage 45 d’entrée dans le eoaleseeur pratiqué sur le moyen d’évacuation 22 de la saumure hors de la seconde enceinte 20. Le eoaleseeur est également en communication de fluide au moyen d’un second 42 et troisième 43 piquages de sortie du eoaleseeur, avec respectivement les moyens d’évacuation de la saumure hors de la seconde enceinte 20 et avec les moyens d’admission 14 de la membrane liquide hydrophobe dans la première enceinte 10.
La saumure issue du second module est envoyée vers le collecteur 45 et s’écoule alors longitudinalement le long de la surface externe des fibres. On introduit dans l’ouverture 41 la membrane liquide hydrophobe, de sorte qu’il circule en sens inverse à l’intérieur des fibres. La pression de la saumure est supérieure à la pression de la membrane liquide hydrophobe. Du fait du différentiel de pression (environ deux bars) et du fait du caractère hydrophobe de la membrane liquide hydrophobe, ce dernier, à l’état de trace traverse la paroi poreuse des fibres et rejoint l’intérieur des fibres pour rejoindre le flux, principal de membrane liquide hydrophobe et s’écouler au travers de l’autre ouverture 43. La saumure filtrée des traces de liquide hydrophobe est ensuite acheminée pour être traitée tandis que le flux de liquide hydrophobe récupéré est réintégré dans le premier module via les moyens d’admissions 14.
Ainsi, le eoaleseeur 40a’ permet d’extraire du flux de saumure sortant du second module de régénération, les traces de membrane liquide hydrophobe qui subsistaient.
Selon une autre variante représentée sur la figure 5, l’installation de dessalement comprend une première enceinte de dessalement 10 et une seconde enceinte de régénération 20 qui sont en communication de fluide de manière identique à la configuration des figures 3 et 4. En revanche, l’enceinte 10 est maintenant en communication de fluide avec un eoaleseeur 40b au moyen d’un premier et second piquages 41 (entrée), 43 (sortie) dans le eoaleseeur pratiqué sur les moyens d’admission 11 de l’eau de mer dans l’enceinte 10. Le eoaleseeur est également en communication de fluide au moyen d’un troisième et quatrième piquages 45 (entrée), 42 (sortie) dans le coalesceur, avec les moyens d’évacuation 12 de la membrane liquide hydrophobe hors de l’enceinte 10 du premier module.
Le liquide hydrophobe issu de l’enceinte 10 est envoyé vers le collecteur 45 et s’écoule alors longitudinalement le long de la surface externe des fibres. On introduit dans l’ouverture 41 de l’eau, de sorte qu’elle circule en sens inverse à l’intérieur des fibres. La pression de l’eau est inférieure à la pression de la membrane liquide hydrophobe. Du fait du différentiel de pression (environ deux bars) et du fait du caractère hydrophobe de la membrane liquide hydrophobe, l’eau, à l’état de trace traverse la paroi poreuse des fibres de la membrane hydrophile et rejoint l’intérieur des fibres pour rejoindre le flux principal d’eau et s’écouler au travers de l’autre ouverture de sortie 43, pour rejoindre le circuit d’admission 11 dans l’enceinte 10. Le liquide hydrophobe issu du coalesceur est ainsi filtré des traces d’eau et est renvoyé via la sortie 42 vers le second module pour être dessalé.
Ainsi, le coalesceur 40b permet d’extraire du flux de membrane liquide hydrophobe sortant du premier module, les traces d’eau qui subsistaient.
Selon encore une autre variante représenté en figure 6, l’installation de dessalement comprend une première enceinte de dessalement 10 et une seconde enceinte de régénération 20 qui sont en communication de fluide de manière identique à la configuration des figures 3, 4 et 5. En revanche, l’enceinte 10 est maintenant en communication de fluide avec un coalesceur hydrophile 40b’ au moyen d’un premier et second piquages 41 (entrée), 43 (sortie) dans le coalesceur pratiqué sur les moyens d’admission 11 de l’eau de mer dans l’enceinte 10. Le coalesceur est également en communication de fluide au moyen d’un troisième et quatrième piquages 45 (entrée), 42 (sortie) dans le coalesceur, avec les moyens d’évacuation 24 de la membrane liquide hydrophobe hors de l’enceinte 20 du second module.
Le liquide hydrophobe issu de l’enceinte 20 est envoyé vers le collecteur 45 et s’écoule alors longitudinalement le long de la surface externe des fibres. On introduit dans l’ouverture 41 de l’eau, de sorte qu’elle circule en sens inverse à Γintérieur des fibres. La pression de l’eau est inférieure à la pression de la membrane liquide hydrophobe. Du fait du différentiel de pression (environ deux bars) et du fait du caractère hydrophobe de la membrane liquide hydrophobe, l’eau, à l’état de trace traverse la paroi poreuse des fibres de la membrane hydrophile et rejoint l’intérieur des fibres pour rejoindre le flux principal d’eau et s’écouler au travers de l’autre ouverture de sortie 43, pour rejoindre le circuit d’admission 11 dans l’enceinte 10. Le liquide hydrophobe issu du coalesceur est ainsi filtré des traces d’eau et est renvoyé via la sortie 42 vers le premier module.
Ainsi, le coalesceur 40b’ permet d’extraire du flux de membrane liquide hydrophobe sortant du second module, les traces d’eau causées par la régénération, qui subsistaient.
Concernant maintenant le procédé de dessalement, que ce soit dans le cas du dessalement de l’eau de mer ou bien de la membrane liquide hydrophobe, ce dernier comprend au moins les étapes suivantes : (a) Extraction liquide - liquide, par mise en contact de l’eau de mer avec une membrane liquide hydrophobe non miscible à l’eau, permettant le transfert d’ions de la phase aqueuse vers la phase liquide hydrophobe, (b) Séparation de l’eau de mer et de la membrane liquide hydrophobe issus de l’étape (a), (c) Mise en contact de l’eau dessalée issue de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophobe, afin d’éliminer la membrane liquide hydrophobe résiduelle dans l’eau dessalée par coalescence sur ladite membrane solide hydrophobe.
Pour formuler la membrane liquide hydrophobe, on utilise au moins un composé choisi parmi la catégorie des tensioactifs anioniques et/ou des tensioactifs cationiques, et/ou des calixarènes, préférentiellement les calix[4]arènes, et/ou des éthers couronnes, préférentiellement les 18-6 éthers couronnes, ou 12-4 éthers couronne ou 15-5 éthers couronne, et/ou des dithizones.
Les tensioactifs anioniques peuvent être choisis parmi les sels de carboxylates, alkyl benzoates, carboxiimidates, alkoxydes ou dialkoxydes, alkyl sulfates, alkylsulfonates, éther sulfonates, sulfonylimides, phosphine oxides, phosphinates, alkyl borates.
Les tensioactifs cationiques peuvent être choisis parmi les sels d’alkylsulfonium, alkylammonium, alkylphosphonium, alkylimidazolium, alkyloxazaborolidinium, alkyloxazolidinium. L’étape (b) de séparation peut être une étape de décantation.
La membrane solide hydrophobe est fabriquée à partir d’un matériau choisi parmi les polypropylènes, les polyéthylènes, les fluorures de polyvinylidène, les polytétrailuoroéthylènes. les polyacrylonitriles, les polyoléfines, les chlorures de polyvinyle, les polyéthylène-téréphtalates, les copolymères de polyoléfines, les polyéthercétones, ainsi que les céramiques.
On emploie préférentiellement une membrane solide hydrophobe constituée de fibres creuses.
Selon une variante, l’étape d’extraction liquide-liquide (a) et de séparation (b) sont réalisées dans une première enceinte de traitement, tandis que l’effluent aqueux et la membrane liquide hydrophobe sont extraits séparément hors de la première enceinte de traitement à l’issue des étapes (a) et (b), et tandis que la mise en contact de l’effluent aqueux issu de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophobe, intervient après d’évacuation de l’effluent aqueux traité hors de la première enceinte de traitement.
Selon une autre variante, l’étape d’extraction liquide-liquide (a) et de séparation (b) sont réalisées dans une première enceinte de traitement, tandis que l’effluent aqueux traité et la membrane liquide hydrophobe sont extraits séparément hors de la première enceinte de traitement à l’issue des étapes (a) et (b), et tandis que la mise en contact de l’effluent aqueux issu de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophobe, intervient avant l’évacuation de l’effluent aqueux traité hors de la première enceinte de traitement. L’étape de mise en contact de l’effluent aqueux issu de l’étape (a) avec la membrane solide hydrophobe a préférentiellement lieu dans un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales, de sorte que la membrane liquide hydrophobe résiduelle migre radialement jusqu’à l’intérieur des fibres. La circulation des fluides à l’intérieur de ce contacteur pourra se faire à co-courant, à contre-courant ou à courant croisé.
Le procédé de traitement peut comprendre en outre une étape (e) de mise en contact de la membrane liquide hydrophobe issue de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophile, afin d’éliminer l’effluent résiduel dans la membrane liquide hydrophobe, par coalescence sur ladite membrane solide hydrophile.
La membrane solide hydrophile est au moins constituée d’un matériau choisi parmi les polysulfones, les polyfluorure de vinylidène, les polyvinylpyrolidones, l’acétate de cellulose, les polyéther sulfones, optionnellement modifiés ou additivés, ainsi que les céramiques.
Le procédé peut comprendre en outre une étape de régénération (d) de 1a. membrane liquide hydrophobe issue de l’étape (a).
Selon une variante, la membrane liquide hydrophobe extraite de la première enceinte de traitement est admise dans une seconde enceinte de régénération où elle est mise en contact avec de l’eau, la membrane liquide hydrophobe régénérée et l’eau étant ensuite séparées et évacuées hors de la seconde enceinte, et la membrane liquide hydrophobe régénérée étant ensuite mise en contact avec une membrane solide hydrophile après évacuation hors de la seconde enceinte de manière à éliminer les traces d’eau.
La membrane liquide hydrophobe issue de l’étape de coalescence peut être réutilisée dans l’étape (a) du procédé de traitement.
La régénération de la membrane liquide hydrophobe peut s’effectuer entre 70 et 90°C, préférentiellement aux alentours de 80°C.
Le différentiel de pression au cours de l’étape (c) de mise en contact avec une membrane solide hydrophobe, peut être compris entre 1 et 5 bars.
Le différentiel de pression au cours de l’étape (e) de mise en contact avec une membrane solide hydrophile, peut être compris entre 1 et 5 bars.
Pour résumer, le coalesceur peut être utilisé lorsqu’il est branché sur la sortie de l’effluent aqueux traité dans le premier module, pour récupérer les traces de membrane liquide hydrophobe qui se seraient fortuitement dispersées sous forme de gouttelettes dans la colonne d'extraction du premier module. Ceci évite ainsi la contamination de l’effluent aqueux traité par la membrane liquide hydrophobe.
Le coalesceur peut aussi être utilisé lorsqu’il est branché sur le second module, pour récupérer les traces de membrane liquide hydrophobe qui se seraient fortuitement dispersées sous forme de gouttelettes dans la colonne de régénération du second module. Ceci évite ainsi la contamination de la saumure issue du dessalement de la membrane liquide hydrophobe, par la membrane liquide hydrophobe.
En variante, le coalesceur peut aussi être utilisé lorsqu’il est branché sur le second module, pour récupérer les traces d’eau qui se seraient fortuitement dispersées sous forme de gouttelettes dans la colonne de régénération du second module. Ceci évite ainsi la contamination de la membrane liquide hydrophobe par l’eau utilisée dans la colonne de régénération.
Le coalesceur peut être utilisé lorsqu’il est branché sur la sortie de la membrane liquide hydrophobe du premier module, pour récupérer les traces d’eau qui échapperaient au système en raison d'une émulsion incontrôlée des phases solvant / eau ou d’une mauvaise coalescence / décantation dans la partie inférieure de l’extraction colonne d’extraction. Ceci évite ainsi d’affaiblir le bilan thermique de l'échangeur thermique associé au premier module. Ceci permet aussi de conserver la capacité de la membrane liquide hydrophobe à procéder à la captation des ions.
En variante, l’invention comprend également le cas où l’enceinte de dessalement 10 et le coalesceur forment une seule et même unité constituée principalement d’un contacteur à membranes. Cette configuration est présentée figure 7.
Dans cette configuration, l’étape de coalescence de l’effluent dessalé et/ou de la membrane liquide hydrophobe intervient dans ladite enceinte 40, qui est un contacteur à membrane solide hydrophobe, avant l’évacuation de l’effluent dessalé et de la membrane liquide hydrophobe hors de cette enceinte. Dans cette configuration, l’effluent est dessalé par la membrane liquide hydrophobe lors de leur mise en contact dans le contacteur, et, de manière concomitante, il y a coalescence de la membrane liquide hydrophobe de manière à éliminer ses traces présentes dans Γ effluent.
Plus particulièrement et tel que représenté en figure 7, on a représenté une installation de dessalement intégrant ces modules particuliers. L’installation comprend un coalesceur de dessalement 40 doté d’un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales. Le coalesceur est doté de moyens d’admission 45 dans le canal central, de moyens d’évacuation 42 hors du canal central, de moyens d’admission 41 et d’évacuation 42 connectés à une première boucle de recirculation communiquant avec l’intérieur des fibres longitudinales. Cette boucle de recirculation comprend une vanne 49 et une pompe 44’. L’installation comprend aussi un coalesceur de régénération 50 doté d’un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales, de moyens d’admission 55 dans le canal central connecté à la première boucle de recirculation et à un point d’eau 60. Le coalesceur de régénération 50 est aussi doté de moyens d’évacuation 52 hors du canal central, de moyens d’admission 51 et d’évacuation 52 connectés à une seconde boucle de recirculation communiquant avec l’intérieur des fibres longitudinales. Cette boucle de recirculation comprend une vanne 59 et une pompe 54. Un piquage sur cette seconde de recirculation met cette dernière en communication avec l’entrée 45 du coalesceur de dessalement, au moyen d’une ligne 56 comprenant elle aussi une vanne 57, une pompe 58 ainsi qu’un point d’eau 61.
De façon plus détaillée, le liquide hydrophobe mélangé à l’eau à dessaler sont envoyés dans le coalesceur 40 par le collecteur 45 et s’écoulent alors longitudinalement le long de la surface externe des fibres. On introduit dans l’ouverture 41 de la membrane liquide hydrophobe, de sorte qu’elle circule en sens inverse à l’intérieur des fibres. La pression de la membrane liquide hydrophobe est inférieure à la pression du mélange eau + membrane liquide hydrophobe. Du fait du différentiel de pression (environ deux bars) et du fait du caractère hydrophobe de la membrane liquide hydrophobe, qui a donc une affinité avec la membrane solide hydrophobe, la membrane liquide hydrophobe contenue à l’extérieur des fibres traverse la paroi poreuse des fibres (en embarquant avec elle le sel extrait de l’eau à dessaller) et rejoint l’intérieur des fibres pour rejoindre le flux principal de membrane liquide hydrophobe et s’écouler au travers de l’autre ouverture de sortie 43. Une partie de ce flux est alors renvoyé dans le coalesceur 40 par l’ouverture 41 et l’autre partie est renvoyée via l’entrée 55 vers le coalesceur 50 pour être dessalée. L’eau dessalée exempte de sel et de membrane liquide hydrophobe sort du coalesceur 40 par la sortie 42.
Afin de régénérer la membrane liquide hydrophobe un appoint d’eau est fait en 60 avant l’admission dans le coalesceur 50 via une ligne 46 dotée d’une pompe 48 et d'une vanne 47. Le mélange eau + membrane liquide hydrophobe est ensuite envoyé dans le coalesceur via l’admission 55 et s’écoulent alors longitudinalement le long de la surface externe des fibres. On introduit dans l’ouverture 51 la membrane liquide hydrophobe, de sorte qu’elle circule en sens inverse à l’intérieur des fibres. La pression de la membrane liquide hydrophobe est inférieure à la pression du mélange eau + membrane liquide hydrophobe. Du fait du différentiel de pression (environ deux bars) et du fait du caractère hydrophobe de la membrane liquide hydrophobe, qui a donc une affinité avec la membrane solide hydrophobe, la membrane liquide hydrophobe contenu à l’extérieur des fibres traverse la paroi poreuse des fibres et rejoint l’intérieur des fibres pour rejoindre le flux principal de membrane liquide hydrophobe et s’écouler au travers de l’autre ouverture de sortie 53. Une partie de ce flux est alors renvoyé dans le coalesceur 50 par Pouverture 51 et l’autre partie est renvoyée via la ligne 56 à l’entrée 45 du coalesceur 40 comme membrane liquide hydrophobe régénérée. La saumure (eau concentrée en sels) sort du coalesceur 50 par la sortie 52.
Dans cette configuration, la membrane liquide hydrophobe est dessalée par de Peau douce (devenant saumure) lors de leur mise en contact dans le contacteur, et, de manière concomitante, il y a coalescence de la saumure de manière à éliminer ses traces de la membrane liquide hydrophobe. Ce dernier peut être réutilisé sans qu’il y ait eu altération ou bien déperdition.
La configuration selon laquelle on a une seule et même unité du type « contacteur à membranes », pour assurer le dessalement par mise en contact d’un effluent avec une membrane liquide hydrophobe, et la coalescence, est particulièrement avantageuse de par sa compacité.
Les modes de réalisation décrits ci-avant étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de Γ invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.
Ainsi, il est possible d’étendre l’invention à d’autres membranes liquides, pour d’autres applications spécifiques en changeant les combinaisons de molécules actives, sels de tensio actifs cationiques ou anioniques, ou molécules « cages » type éthers couronnes, calixarènes.... Leur formulation pourra être adaptée pour extraire des sels présents dam un large panel d'effluents issus de l'industrie pétrolière et gazière, des eaux issues d’exploitations minières, des lixiviats de décharges, des eaux usées issues des usines d'incinération.
Claims (38)
- REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d’un effluent aqueux comprenant les étapes de : (a) Extraction liquide- liquide, par mise en contact de Γeffluent aqueux avec une membrane liquide hydrophobe non miscible à l’eau, permettant le transfert d’ions de la phase aqueuse vers la phase liquide hydrophobe, (b) Séparation de l’effluent aqueux et de la membrane liquide hydrophobe issus de l’étape (a), (c) Mise en contact de l’effluent issu de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophobe, afin d’éliminer la membrane liquide hydrophobe résiduelle dans ledit effluent par coalescence sur ladite membrane solide hydrophobe.
- 2. Procédé selon la revendication 1 où la membrane liquide hydrophobe comprend au moins un composé choisi parmi la catégorie des tensioactifs anioniques et/ou des tensioactifs cationiques, et/ou des calixarènes, préférentiellement les calix [4] arènes, et/ou des éthers couronnes, préférentiellement les 18-6 éthers couronnes, ou 12-4 éthers couronne ou 15-5 éthers couronne, et/ou des dithîzones.
- 3. Procédé selon l’une des revendications 1 à 2 où les tensioactifs anioniques sont choisis parmi les sels de carboxylates, alkyl benzoates, carboxiimidates, alkoxydes ou dialkoxydes, alkylsulfates, alkylsulfonates, éther sulfonates, sulfonylimides, phosphine oxides, phosphinates, alkyl borates.
- 4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3 où les tensioactifs cationiques sont choisis parmi les sels d’alkylsulfonium. alkylammomum, alkylphosphonium, alkylimidazolium, alkyloxazaborolidinium, alkyloxazolidinium.
- 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4 où l’étape (b) de séparation est une étape de décantation.
- 6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5 où la membrane solide hydrophobe comprend un matériau choisi parmi les polypropylènes, les polyéthylènes, les fluorures de polyvinylïdène, les polytétrafluoroéthylènes, les polyacrylonitriles, les polyoléfïnes, les chlorures de polyvinyle, les polyéthyiène-téréphtalates, les copolymères de polyoléfïnes, les polyéthercétones.
- 7. Procédé selon l’une quelconques des revendications 1 à 6, où la membrane solide hydrophobe est constituée de fibres creuses poreuses,
- 8. Procédé de traitement selon l’une quelconques des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que : - l’étape d’extraction liquide-liquide (a) et de séparation (b) sont réalisées dans une première enceinte de traitement, - l’effluent aqueux et la membrane liquide hydrophobe sont extraits séparément hors de la première enceinte de traitement à l’issue des étapes (a) et (b), la mise en contact de Γeffluent aqueux issu de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophobe, intervient après d’évacuation de dudit effluent aqueux hors de la première enceinte de traitement.
- 9. Procédé de traitement selon l’une quelconques des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que : - l’étape d’extraction liquide-liquide (a) et de séparation (b) sont réalisées dans une première enceinte de traitement, - l’effluent aqueux traité et la membrane liquide hydrophobe sont extraits séparément hors de la première enceinte de traitement à Γ issue des étapes (a) et (b), - la mise en contact de l’effluent aqueux issu de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophobe, intervient avant Γ évacuation de dudit effluent aqueux hors de la première enceinte de traitement.
- 10. Procédé de traitement selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l’étape de mise en contact de l’effluent aqueux issu de l’étape (a) avec la membrane solide hydrophobe s’effectue dans un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales, et en ce que la membrane liquide hydrophobe résiduelle migre radialement jusqu’à l’intérieur des fibres.
- 11. Procédé de traitement selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant en outre une étape (e) de mise en contact de la membrane liquide hydrophobe issue de l’étape (a) avec une membrane solide hydrophile, afin d’éliminer l’effluent résiduel dans la membrane liquide, par coalescence sur ladite membrane solide hydrophile.
- 12. Procédé selon la revendication 11 où la membrane solide hydrophile comprend un matériau choisi parmi les polysulfones, les polyfluorure de vinylidène, les polyvinylpyrolidones, l’acétate de cellulose, les polyéther sulfones, optionnellement modifiés ou additivés, les céramiques.
- 13. Procédé selon la revendication 1 comprenant en outre une étape de régénération (d) de la membrane liquide hydrophobe issue de l’étape (a).
- 14. Procédé de traitement selon la revendication 13, caractérisé en ce que : la membrane liquide hydrophobe extraite de la première enceinte de traitement est admise dans une seconde enceinte de régénération où elle est mise en contact avec de l’eau, la membrane liquide hydrophobe régénérée et l’eau sont séparées et évacuées hors de la seconde enceinte, la membrane liquide hydrophobe régénérée est mise en contact avec une membrane solide hydrophile après évacuation hors de la seconde enceinte.
- 15. Procédé de traitement selon l’une quelconques des revendications 1 à 14, dans lequel la membrane liquide hydrophobe issue de l’étape de coalescence est réutilisée dans l’étape (a) du procédé de traitement.
- 16. Procédé selon l’une des revendications 1 à 15 dans lequel le traitement est un traitement de dessalement de l’eau, en particulier dessalement d’eau de mer.
- 17. Procédé de dessalement selon la revendication 16, dans lequel la régénération de la membrane liquide hydrophobe s’effectue entre 70 et 90°C, préférentiellement aux alentours de 80°C.
- 18. Procédé de dessalement selon l’une quelconques des revendications 16 à 17, dans lequel le différentiel de pression au cours de l’étape (c) de mise en contact avec une membrane solide hydrophobe, est compris entre 1 et 5 bars.
- 19. Module de dessalement par mise en contact d’un effluent aqueux avec une membrane liquide hydrophobe pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 16 à 18, le module comportant au moins une enceinte de dessalement (10), des moyens d’admission (11) et d’évacuation (13) de l’effluent, respectivement, dans et hors de ladite enceinte, des moyens d’admission (14) et d’évacuation (12) de la membrane liquide hydrophobe, respectivement, dans et hors de ladite enceinte, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un premier coalesceur (40a) en communication de fluide avec ladite enceinte au moyen d’un premier piquage d’entrée (45) dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation de l’effluent hors de ladite enceinte, afin d’éliminer les traces de membrane liquide hydrophobe présente de manière résiduelle dans l’effluent aqueux.
- 20. Module de dessalement selon la revendication 19, caractérisé en ce que le coalesceur (40a) est en communication de fluide au moyen d’un second (41) et troisième (43) piquages de sortie, avec respectivement les moyens d’admission et d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe, dans et hors de ladite enceinte.
- 21. Module de dessalement selon les revendications 19 ou 20, caractérisé en ce que la membrane liquide hydrophobe comprend au moins un composé choisi parmi la catégorie des tensioactifs anioniques et/ou des tensioactifs cationiques, et/ou des calixarènes, préférentiellement les calix[4]arènes, et/ou des éthers couronnes, préférentiellement les 18-6 éthers couronnes, ou 12-4 éthers couronne ou 15-5 éthers couronne, et/ou des dithizones.
- 22. Module de dessalement selon les revendications 19 à 21, caractérisé en ce que les tensioactifs anioniques sont choisis parmi les sels de carboxylates, alkyl benzoates, carboxiimidates, alkoxydes ou dialkoxydes, alkylsulfates, alkylsulfonates, éther sulfonates, sulfonylimides, phosphine oxides, phosphinates, alkyl borates.
- 23. Module de dessalement selon les revendications 19 à 22, caractérisé en ce que les tensioactifs cationiques sont choisis parmi les sels d'alkylsulfonium, alkylammonium, alkylphosphonium, alkylimidazolium, alkyloxazaborolidinium, alkyloxazolidinium.
- 24. Module de dessalement selon l’une quelconque des revendications 19 à 23, caractérisé en ce que le premier coalesceur est un contacteur (40a) de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central (402) et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses (403) longitudinales.
- 25. Module de dessalement selon la revendication 24, caractérisé en ce que les matériaux constituant la membrane solide hydrophobe sont choisis dans la liste définie par les polypropylènes, les polyéthylènes, les fluorures de polyvinylidène, les polytétrafluoroéthylènes, les polyacrylonitriles, les polyoléfines, les chlorures de polyvinyle, les polyéthylène-téréphtalates, les copolymères de polyoléfines, les polyétheréthereétones, ainsi que les céramiques.
- 26. Module de dessalement selon l’une quelconque des revendications 19 à 25, caractérisé en ce que l’enceinte de dessalement comprend une colonne d’extraction liquide / liquide.
- 27. Module de dessalement selon l’une quelconque des revendications 19 à 25 caractérisé en ce que l’enceinte de dessalement, comprend un mélangeur/décanteur,
- 28. Module de dessalement selon l’une quelconque des revendications 19 à 25 caractérisé en ce que Γenceinte de dessalement (10, 20) et le coalesceur forment une seule et même unité constituée d’un contacteur à membranes.
- 29. Module de dessalement selon l’une quelconque des revendications 19 à 28 caractérisé en ce qu’il comprend en outre un second coalesceur (40b) en communication de fluide avec F enceinte de dessalement du premier module (10) au moyen d’un premier piquage d’entrée dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation de la membrane liquide hydrophobe hors de ladite enceinte, afin d’éliminer les traces d’effluent aqueux présentes de manière résiduelle dans la membrane liquide hydrophobe.
- 30. Module de dessalement selon la revendication 29, caractérisé en ce que le second coalesceur (40b) est en communication de fluide au moyen d’un second et troisième piquages de sortie, avec respectivement les moyens d’admission de l’effluent aqueux dans l’enceinte du premier module (10).
- 31. Module de dessalement selon l’une quelconque des revendications 29 ou 30. caractérisé en ce que le second coalesceur est un contacteur (40b) de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central (402) et d’une membrane solide hydrophile constituée de fibres poreuses et creuses (403) longitudinales.
- 32. Module de dessalement selon la revendication 24, caractérisé en ce que les matériaux constituant la membrane solide hydrophile sont choisis dans la liste définie par les polysulfones, les polyfluorure de vinylidène, les polyvinylpyrolidones, l’acétate de cellulose, les polyéther sulfones, optionnellement modifiés ou additivés, les céramiques.
- 33. Installation de dessalement d’un effluent aqueux, en particulier de l’eau de mer, caractérisée en ce qu’elle comprend un premier module de dessalement conforme à l’une quelconque des revendications 19 à 32.
- 34. Installation de dessalement selon la revendication 33, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un second module de régénération (20) de la membrane liquide hydrophobe, les moyens d’admission (14) de la membrane liquide hydrophobe dans le premier module de dessalement de l’effluent aqueux (10) étant en communication de fluide avec les moyens d’évacuation (24) de la membrane liquide hydrophobe hors du second module de régénération de la membrane liquide hydrophobe, tandis que les moyens d’admission (21) de la membrane liquide hydrophobe dans le second module de régénération sont en communication de fluide avec les moyens d’évacuation (12) de la membrane liquide hydrophobe hors du premier module de dessalement.
- 35. Installation de dessalement selon la revendication 34, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un troisième coalesceur (40a’) en communication de fluide avec l’enceinte de régénération du second module (20) au moyen d’un premier piquage d’entrée dans le coalesceur pratiqué sur le moyen d’évacuation de la saumure hors de ladite enceinte, afin d’éliminer les traces de membrane liquide hydrophobe présentes de manière résiduelle dans la saumure.
- 36. Module de dessalement par mise en contact d’un effluent aqueux avec une membrane liquide hydrophobe pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce qu’il comprend un coalesceur de dessalement (40) doté d’un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales, de moyens d’admission (45) dans le canal central d’un mélange composé de l’effluent aqueux et d’une membrane liquide hydrophobe, de moyens d’évacuation (42) de Γeffluent dessalé hors du canal central, de moyens d’admission (41) et d’évacuation (42) connectés à une première boucle (44’, 49) de recirculation de membrane liquide hydrophobe à l’intérieur des fibres longitudinales.
- 37, Installation de dessalement d’un effluent aqueux, en particulier de l’eau de mer, caractérisée en ce qu’elle comprend un premier module de dessalement conforme la revendication 36.
- 38. Installation de dessalement selon la revendication 37, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un second module de régénération de la membrane liquide hydrophobe, ledit second module comprenant un coalesceur de régénération (50) doté d’un contacteur de forme sensiblement cylindrique, pourvu d’un canal central et d’une membrane solide hydrophobe constituée de fibres poreuses et creuses longitudinales, de moyens d’admission (55) dans le canal central d’un mélange composé d’eau douce issue d’un point d’eau (60) et de membrane liquide hydrophobe issue de la première boucle de recirculation (44’, 49), de moyens d’évacuation (52) de la saumure hors du canal central, de moyens d’admission (51) et d’évacuation (52) connectés à une seconde boucle (54, 59) de recirculation de membrane liquide hydrophobe à l’intérieur des fibres longitudinales du contacteur.
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