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Opérations de polissage : Distillation et osmose inverse

Une barrière de polissage augmente la salubrité de l'eau destinée à la consommation humaine. La distillation et l'osmose inverse sont deux barrières idéales de polissage. Ces procédés sont très efficaces pour éliminer les impuretés que les barrières de prétraitement n'ont pas retenues. Une version animée du contenu de cette section est disponible plus loin.

Distillation

Les appareils de distillation chauffent l'eau pour la transformer en vapeur qui est ensuite refroidie et l'eau purifiée est recueillie. Les micro-organismes nuisibles sont détruits au cours du processus. Les minéraux dissous se déposent sous forme de tartre. Certains appareils de distillation, à l'aide de traitements supplémentaires, retirent des substances chimiques organiques susceptibles de se recondenser. La teneur en minéraux de l'eau distillée est très faible; ce qui, à l'avis de certains, est un désavantage par rapport à la nutrition.

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Composantes d'un appareil de distillation :

  • Purgeur de gaz volatiles
  • Compartiment bouilleur
  • Eau
  • Serpentin de refroidissement
  • Vapeur
  • Ventilateur de refroidissement
  • Filtre au charbon
  • Élément chauffant
  • Robinet d'eau distillée
  • Robinet de purge
  • Réservoir d'eau distillée

Osmose inverse

Qu'est-ce que l'osmose?

L'osmose est le mouvement de l'eau d'une part et d'autre d'une membrane ou cloison. L'eau de la solution la moins concentrée tend à diluer l'eau de la solution la plus concentrée. Le passage de l'eau à travers la membrane produit une différence marquée entre la pression des deux solutions. Cette différence de pressions, qui est une mesure de la différence de la concentration des deux solutions, s'appelle la pression osmotique.

La description de cette illustration de l'osmose précède.

Qu'est-ce que l'osmose inverse?

Une pression supérieure à la pression osmotique peut être appliquée à la solution concentrée. Le sens du débit de l'eau traversant la membrane est alors inversé, donnant lieu à l'osmose inverse. C'est-à-dire que la membrane continue à laisser passer l'eau avec sélectivité. Toutefois, seul le sens du débit de l'eau est changé.

La description de cette illustration de l'osmose inverse précède.

Pour prévenir le colmatage de la membrane, il faut continuellement évacuer l'eau chargée en sels. Lorsque l'eau est forcée à travers la membrane, la plupart des sels sont retenus de sorte que la solution salée est concentrée davantage. Sans l'évacuation, la concentration minérale de la solution salée dépasserait la limite de solubilité et les sels précipiteraient, occasionnant le colmatage de la membrane.

Système d'osmose inverse

Un des moyens courants de traiter l'eau de consommation personnelle est d'installer un système d'osmose inverse à l'évier de cuisine ou au point d'utilisation. Un système d'osmose inverse domestique comprend une série d'éléments ou d'étapes qui fonctionnent ensemble comme les composantes d'un seul dispositif. La plupart des systèmes sont conçus en sorte qu'il est facile de les entretenir ou d'en améliorer les éléments.

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Système d'osmose inverse installé à l'évier de cuisine qui comprend un robinet, un réservoir, une pompe, la vidange, l'eau d'alimentation et le dispositif d'osmose inverse.

Un système d'osmose inverse domestique typique comprend un filtre à sédiments, deux filtres à charbon, un récipient à membrane et un réservoir d'eau. Selon l'eau d'alimentation, certains dispositifs supplémentaires sont nécessaires pour le prétraitement de sorte que l'eau soit conforme aux paramètres minimums de la qualité requis par le fabricant. Ces dispositifs comprennent adoucisseurs d'eau, dispositifs d'injection de produits chimiques et diverses matières filtrantes. Une pompe d'appoint est requise si la pression est basse.

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Ce système d'osmose inverse domestique comprend les éléments suivants :

  • eau d'alimentation
  • préfiltre à sédiments
  • préfiltre à charbon
  • dispositif d'ajustement du pH anticalcaire
  • pompe
  • membrane filtrante d'osmose inverse
  • clapet de retenue
  • post-filtre à charbon
  • dispositif d'arrêt du réservoir
  • réservoir d'eau
  • désinfection en conduite
  • réducteur de débit
  • vidange

Les systèmes de filtration par membrane se caractérisent assez souvent comme ayant plusieurs stades. Un système à stades multiples ne produit pas nécessairement une eau de meilleure qualité étant donné que les stades additionnels ne sont habituellement pas des filtres mais plutôt des anti-scalants, des agents d'ajustement du pH ou des désinfectants qui prolongent la durée de vie de la membrane.

Membrane en spirale

À température ambiante, une molécule d'eau est relativement petite auprès de la plupart des contaminants ordinaires dissouts dans l'eau. En choisissant un filtre membrane qui laisse à peine passer la molécule d'eau, il en résulte une eau très pure.

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Composantes d'une membrane en spirale :

  • tuyau à perméat
  • débit de l'eau traitée
  • débit de l'eau d'alimentation
  • joint annulaire
  • membrane
  • espaceur à mailles
  • vidange

Pour prévenir le colmatage de la membrane, les contaminants qui y sont déposés doivent être dégagés. Pour nettoyer la membrane, la majeure partie de l'eau qui pénètre le dispositif dégage la surface de la membrane, transportant les contaminants à la vidange. La plupart des dispositifs produisent de l'eau filtrée en rejetant de 75 à 90 % de l'eau brute. Le débit est contrôlé par un réducteur qui réduit la perte à une fraction du débit de l'eau traitée.

Toute membrane doit être protégée contre les grosses particules de sédiments. Un filtre pour sédiment ordinaire peut filtrer des particules de 5 micromètres ou plus (un cheveu humain a un diamètre d'environ 100 micromètres), mais qui peuvent mesurer de un à 30 micromètres selon l'eau d'approvisionnement. Si le préfiltre se colmate rapidement, cela indique un problème avec l'eau d'approvisionnement ou le processus de pré-filtrage.

Systèmes de distribution d'eau

Dans les systèmes d'osmose inverse installés aux systèmes d'eau municipale qui distribuent de l'eau chargée de chlore, la membrane est de triacétate de cellulose, ce qui requiert la présence d'un agent oxydant comme le chlore pour désinfecter la membrane continuellement. Comme le chlore empêche les bactéries de consommer la membrane, le préfiltre à carbone, qui enlèverait le chlore, est exclu.

Lorsque le système d'osmose inverse est approvisionné d'eau naturelle (sans chlore), une membrane composite à film mince (TFC) présente généralement plusieurs avantages par rapport au triacétate de cellulose, par exemple une plus grande vitesse de filtration, un meilleur rejet de contaminants, une tolérance accrue de l'acidité. L'exposition directe au chlore ou aux agents oxydants naturels dans l'eau détruit les membranes TFC. Par conséquent, un filtre dégrossisseur à carbone est ajouté entre le filtre à sédiment et la membrane pour filtrer les oxydants ainsi que les substances au goût et à l'odeur désagréables.

Remplacements des éléments

Le filtre à carbone peut filtrer de 6000 à 12 000 litres d'eau avant l'épuisement. Par conséquent, il doit être changé à un intervalle de 3 à 6 mois pour subvenir aux besoins domestiques typiques. Le filtre à sédiment doit être changé en même temps que le filtre à carbone. Le prolongement de l'usage du filtre à membrane au-delà des tolérances recommandées peut occasionner une numération bactérienne très élevée dans l'eau traitée.

Qualité de l'eau traitée

Pratiquement tous les systèmes d'osmose inverse ont un filtre à carbone situé après la membrane. Ce filtre sert à réduire les goûts désagréables provenant de l'installation de nouveaux filtres ou de la présence de composés organiques minuscules après la membrane. En général, ce filtre contient des particules plus fines que celles du préfiltre afin d'accroître l'interception de ces composés qui ont contourné le filtre initial.

La plupart des systèmes d'osmose inverse doivent emmagasiner l'eau en raison de leur faible productivité. Le récipient commun est un réservoir sous pression d'un volume de 10 à 20 litres muni d'une chambre à basse pression. Le volume du réservoir peut avoir un effet sur la qualité de l'eau traitée, la qualité diminuant à mesure que le réservoir se remplit et que la pression augmente. Il est d'ailleurs recommandé de vider complètement le réservoir et de le remplir chaque jour afin de prévenir la prolifération bactérienne.

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À mesure que le réservoir se remplit, la production d'eau diminue. Lorsque le réservoir est plein, la pression de part et d'autre de la membrane est égale; les contaminants tendent alors à se déplacer par osmose du côté de l'eau non traitée vers le côté de l'eau traitée.

Il devient d'usage de désinfecter l'eau traitée avant la consommation. Le chlore donne des résultats de longue durée quoique certaines personnes trouvent le goût désagréable. D'autres options sont l'ozonation ou le rayonnement ultraviolet qui n'ont aucun effet sur le goût mais dont les résultats sont moins durables.

Version animée

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