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Une membrane en fibres creuses est une fibre minuscule à paroi mince avec un lumen central creux qui agit comme une barrière sélective. Elle est regroupée et insérée dans un module membranaire. Généralement, les membranes en fibres creuses peuvent être divisées en deux types : les membranes asymétriques et les membranes composites.
Membranes en fibres creuses asymétriques
La membrane en fibres creuses asymétrique possède une couche de peau prédominante et une sous-couche poreuse. Les membranes en fibres creuses asymétriques présentent une sélectivité et une productivité élevées, ce qui les rend adaptées à diverses applications de séparation et de filtration.
Membranes en fibres creuses composites
Les membranes en fibres creuses composites sont constituées de plusieurs couches, la couche extérieure étant généralement un film polymère dense. La structure multicouche permet d'améliorer les performances de séparation, la stabilité chimique et la résistance mécanique.
Les membranes en fibres creuses composites sont largement utilisées dans la séparation des gaz, le traitement de l'eau et d'autres procédés de séparation exigeants.
Il est crucial de comprendre que la taille réelle d'une membrane en fibres creuses peut dépendre de son application. Cependant, les fibres ont généralement un diamètre extérieur compris entre 50 et 300 microns avec une épaisseur de paroi d'environ 15 à 30 microns. Leur diamètre intérieur peut être aussi faible que 5 à 25 microns, ce qui est comparable à la taille d'un cheveu humain. Elles peuvent également être regroupées pour former des modules.
La longueur de ces fibres peut varier de 1 à 5 mètres. Les membranes fabriquées à partir d'une membrane en fibres creuses de polypropylène et d'autres matériaux ont généralement une perméabilité comprise entre 0,5 et 3,0 LMH/Bar.
Le plus grand avantage des unités de membranes en fibres creuses est leur facilité d'entretien. La réalisation de rétrolavages et de nettoyages chimiques à intervalles réguliers peut contribuer à les maintenir en bon état et à prolonger leur durée de vie.
Les utilisateurs doivent établir un programme de rétrolavage et de nettoyage chimique en fonction des conditions de fonctionnement, des différences de pression transmembranaire, de la qualité de l'eau d'alimentation et des recommandations du fabricant de la membrane. Lors de l'entretien de nettoyage, les utilisateurs doivent surveiller la qualité de l'eau et tenter d'identifier tout encrassement ou tout tartre potentiel du module membranaire afin de pouvoir effectuer des nettoyages en temps opportun.
Le débit de rétrolavage doit être d'au moins 10 à 20 % du débit filtré. De plus, la durée du rétrolavage doit être comprise entre 5 et 10 minutes. Avant de commencer la procédure de rétrolavage, l'opérateur peut d'abord relever les données sur la pression transmembranaire, puis régler la vanne de rétrolavage pour démarrer le processus de rétrolavage. De plus, l'opérateur doit enregistrer la pression transmembranaire après le rétrolavage, puis remettre la vanne de rétrolavage en mode filtration.
Les opérateurs peuvent utiliser des solutions chimiques pour nettoyer la micro membrane en fibres creuses. Parmi les produits chimiques qu'ils peuvent utiliser, citons l'acide chlorhydrique, l'acide citrique, l'hypochlorite de sodium et l'hydroxyde de sodium. La température de la solution de nettoyage chimique doit être comprise entre 35 et 40 degrés et la concentration de la solution de nettoyage doit être comprise entre 0,1 % et 0,5 % pour le nettoyage alcalin et 0,1 % et 0,5 % pour le nettoyage acide. Généralement, le nettoyage chimique est effectué lorsque la différence de pression transmembranaire dépasse la valeur normale de 0,2 à 0,3 MPa.
La demande en membranes de microfiltration en fibres creuses est en hausse dans les secteurs industriels en raison de ses diverses utilisations.
Usines de traitement des eaux
Les membranes en fibres creuses constituent le fondement solide des systèmes de filtration utilisés dans les installations de traitement des eaux usées. Elles servent à filtrer et à extraire les contaminants, les impuretés et les particules indésirables de l'eau, facilitant ainsi l'élimination des bactéries de l'approvisionnement en eau. L'objectif ultime est de fournir une eau propre et purifiée en améliorant la qualité de l'eau grâce au processus de filtration.
Transformation des aliments et des boissons
Dans le domaine de la transformation des aliments et des boissons, les membranes en fibres creuses ont des applications diverses. Par exemple, elles sont utilisées pour la clarification et la concentration des jus de fruits, du vin et des liquides comestibles. De plus, les membranes en fibres creuses jouent un rôle crucial dans la séparation et la purification des produits laitiers comme le lait et le fromage. En outre, elles sont utilisées dans l'élimination des micro-organismes pathogènes et des contaminants de différents produits alimentaires, assurant ainsi la sécurité et la qualité des produits consommables.
Biotechnologie et produits pharmaceutiques
Les membranes en fibres creuses sont utilisées pour la culture de cellules pour les entités biologiques et la séparation des effluents. Elles sont utilisées pour la séparation et la concentration des composés bioactifs, tels que les antibiotiques et les enzymes. De plus, les membranes en fibres creuses purifient et filtrent les fluides et les réactifs de départ à utiliser dans les processus de production pharmaceutique.
Applications médicales
Les membranes en fibres creuses ont transformé la technologie médicale de manière significative. Les machines de dialyse les utilisent pour le soutien rénal des patients dont les reins ne fonctionnent pas comme ils le devraient. Les oxygénateurs à membrane en fibres creuses sont des composants essentiels des machines de dérivation cardiopulmonaire utilisées lors de chirurgies cardiaques complexes, servant à faire circuler et à oxygéner le sang. En outre, les membranes en fibres creuses sont utilisées dans divers systèmes de filtration pour éliminer les bactéries nocives et les agents pathogènes des fluides médicaux, assurant ainsi la sécurité des patients et l'intégrité des produits médicaux.
Ce ne sont que des exemples ; la membrane en fibres creuses est utilisée dans des domaines divers, de l'industrie à l'alimentation et à la médecine. Ses capacités de microfiltration et de séparation la rendent précieuse dans diverses applications.
Q1 : Pourquoi appelle-t-on cela une membrane en fibres creuses ?
A1 : Les membranes en fibres creuses sont constituées de nombreuses fibres longues, fines et tubulaires. Leur format en forme de fibre leur donne le nom de "fibre creuse".
Q2 : Quels sont les avantages des membranes en fibres creuses ?
A2 : La technologie des membranes en fibres creuses présente de nombreux avantages, tels qu'une faible occupation d'espace, un coût économique et une grande efficacité.
Q3 : Les membranes en fibres creuses offrent-elles tous les avantages dans la même application ?
A3 : Non, c'est impossible. Il est essentiel de choisir une membrane particulière en fonction de l'utilisation prévue.
Q4 : Les membranes en fibres creuses peuvent-elles être réutilisées ?
A4 : Oui, dans certains cas, les membranes en fibres creuses peuvent être réutilisées. Elles peuvent être nettoyées et entretenues avec soin, ce qui permet de les utiliser pendant une longue période.