MEMBRANES, transferts
Si les propriétés des membranes sont connues depuis le début du xviiie siècle, leurs applications ne sont apparues, en laboratoire, que vers le milieu du xixe siècle et, dans l'industrie, dans la seconde moitié du xxe siècle.
Philippe de La Hire (1640-1718) est le premier à montrer que la vessie de porc est plus perméable à l'eau qu'à l'alcool. En 1748, l'abbé Jean Antoine Nollet (1700-1770) décrit les phénomènes de diffusion à travers les membranes et découvre l'osmose, en montrant qu'il existe une différence de pression, de part et d'autre de la membrane, due à une différence de concentration. En 1827, René Dutrochet (1776-1847) construit le premier osmomètre permettant la mesure des pressions osmotiques et la détermination des masses moléculaires ; il étudie l'influence de la pression osmotique dans les processus biologiques. Cependant, il faut attendre Thomas Graham (1805-1869) pour trouver une application des membranes à la séparation des solutés : c'est la dialyse. En 1854, celui-ci met en évidence les cristalloïdes, qui diffusent à travers la membrane, contrairement aux colloïdes, et définit alors la dialyse comme « une méthode de séparation par diffusion à travers une membrane ».
En 1867, le physicien allemand J. Traube (1826-1894) fabrique les premières membranes artificielles minérales à base de ferrocyanure de cuivre et A. Fick (1829-1929) réalise les premières membranes organiques, en coulant du nitrate de cellulose sur un support céramique, et étudie également la diffusion. Celles-ci seront utilisées par la suite par de nombreux chercheurs pour étudier les propriétés des solutions diluées, comme le chimiste français François Marie Raoult (1830-1901), le botaniste allemand Wilhelm Pfeffer (1845-1920) ou le chimiste néerlandais Jacobus Van't Hoff (1852-1911).
Parallèlement au développement de la microbiologie et dans le cadre des recherches de Louis Pasteur (1822-1895), des filtres minéraux sont apparus (filtre Chamberland). Ces filtres de porcelaine permettent la décontamination bactérienne de l'eau ou de l'air.
L'étude des mécanismes de transfert a évolué parallèlement à la réalisation des membranes ; en 1829, Thomas Graham montre l'importance de la solubilité dans la membrane comme paramètre de sélectivité ; en 1854, il explique ainsi les phénomènes de pervaporation. Jean Lhermitte, en 1855, considère deux types de membranes : les membranes poreuses, où le transfert se fait par diffusion capillaire, et les cloisons, où la membrane peut être considérée comme un solvant intermédiaire ; en 1908, G. Flusing aboutit aux mêmes résultats. À partir de 1911, F. Donnan (1870-1956) étudie les équilibres et les potentiels de membranes. Dans les années 1950 et 1960, S. Loeb et S. Sourirajan réalisent des membranes asymétriques à base d'acétate de cellulose. L'apparition de celles-ci, permettant l'obtention d'une fine couche active et donc d'un grand débit par unité de surface, fixées sur un support plus poreux assurant la résistance à la pression, a rendu possible le développement industriel de ces techniques. Plus tard, dans les années 1970-1980, sont apparues des membranes composites organiques puis minérales, en particulier en France sous l'impulsion du C.E.A. (Commissariat à l'énergie atomique) pour la réalisation de barrières de diffusion gazeuse.
États-Unis : capacités de dessalement par électrodialyse et par osmose inverse
Encyclopædia Universalis France
Dans les années 1960, seules les techniques de dialyse se sont développées industriellement. Les années 1970 ont vu le développement de membranes « asymétriques », comportant une fine couche active supportée par une couche macroporeuse, plus épaisse, assurant la tenue mécanique de l'ensemble. Ce type de membrane a permis le passage des techniques de dialyse, où ce sont les solutés qui passent sélectivement à travers la membrane, à de[...]
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Écrit par
- Michel RUMEAU : Professeur, Institut des sciences de l'ingénieur de Montpellier (II.S.I.M.), université Montpellier-II (UM2)
Classification
Pour citer cet article
Michel RUMEAU. MEMBRANES, transferts [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
États-Unis : capacités de dessalement par électrodialyse et par osmose inverse
Encyclopædia Universalis France
Profil de concentration lors de la dialyse
Encyclopædia Universalis France
Coefficient de transfert
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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ANALYTIQUE CHIMIE
- Écrit par Alain BERTHOD, Jérôme RANDON
- 8 885 mots
- 4 médias
...souvent nécessaire de séparer les particules solides en suspension dans la phase liquide avant de pouvoir analyser celle-ci. La centrifugation et la séparation par membrane permettent d'atteindre cet objectif. Parmi les possibilités de traitement d'échantillon, les techniques à membrane, qui clarifient... -
CHIMIE - Histoire
- Écrit par Élisabeth GORDON, Jacques GUILLERME, Raymond MAUREL
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Autre secteur concerné par les interfaces : les membranes, micelles et micro-émulsions. -
CHLORE
- Écrit par Henri GUÉRIN
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Depuis le début de la décennie 1970, on tente de remplacer les diaphragmes du type décrit plus haut par des membranes dites sélectives, ou même échangeuses d'ions. Comme les diaphragmes, ces membranes divisent la cellule en deux espaces, cathodique et anodique, et ne se laissent traverser que par les... -
EAU - Approvisionnement et traitement
- Écrit par Georges BREBION, Cyrille GOMELLA, Bernard LEGUBE
- 10 057 mots
- 5 médias
...ci-après, sont aujourd'hui remplacées par les procédés de microfiltration et d'ultrafiltration qui consistent à faire passer l'eau au travers de membranes filtrantes de porosité de l'ordre du micromètre (pour la microfiltration) à quelques centièmes de micromètre (pour l'ultrafiltration), sous...
Voir aussi
- DESSALEMENT
- ÉLECTRODIALYSE
- ÉPURATION, chimie
- FILTRATION, physico-chimie
- IONS
- PRESSION, physique
- CHAMP ÉLECTRIQUE
- ÉPURATION DES EAUX
- POTENTIEL ÉLECTRIQUE
- EAU, physico-chimie
- SOLUTÉ
- MICROFILTRATION
- NANOFILTRATION
- PIÉZODIALYSE
- PERVAPORATION
- ÉQUILIBRE THERMODYNAMIQUE
- DIFFUSION
- ANIONS
- CATIONS
- DIFFUSION GAZEUSE
- PARTAGE COEFFICIENT DE
- SÉPARATION, chimie
- PURIFICATION, physico-chimie
- POTENTIEL CHIMIQUE
- CONCENTRATION, chimie
- ÉLECTRO-OSMOSE
- GAZEUX ÉTAT
- GRAHAM THOMAS (1805-1869)
- PERMÉABILITÉ, chimie physique
- EFFLUENTS CONTRÔLE DES
- HÉMODIALYSE
- AGROALIMENTAIRE TECHNOLOGIE
- KNUDSEN EFFET
- ÉLECTROCINÉTIQUE
- ÉLECTROLYSE
- SOLUTION, chimie
- PRESSION OSMOTIQUE
- OSMOSE, physique
- SÉLECTIVITÉ, chimie
- EAU APPROVISIONNEMENT ET TRAITEMENT DE L'
- POREUX MILIEU
- ULTRAFILTRATION
- COEFFICIENT DE DIFFUSION
- OSMOSE INVERSE
- EAU POTABLE
- CHIMIE PHYSIQUE ou PHYSICO-CHIMIE
