A simple steady state model for ion-exchange membranes applied to defluoridation of drinking water by crossedfluxes dialysis

Abstract

Dans cette étude, on propose un nouveau modèle simple d’état d’équilibre pour un procédé de dialyse ionique
croisée. Il permet le calcul d’un coefficient global de transfert de matière des ions fluorures qui dépend de l’épaisseur et des
caractéristiques de la membrane ainsi que des conditions hydrodynamiques. Une fois identifié, le coefficient global de
transfert est utilisé pour concevoir une unité de traitement composée de plusieurs cellules. Trois membranes anioniques
(AFN, ACS, et AM3) ont été testées pour défluorurer l’eau potable, dans une cellule composée de deux compartiments
séparés par l’une des membranes. Les chlorures sous la forme de NaCl ont été utilisés comme contre-ions… Des essais
préliminaires ont démontré que la membrane AFN est la meilleure pour enlever les fluorures suivie de la membrane AM3.
Les résultats confirment ceux obtenus par des travaux précédents. Un rapport de concentration Cl-/F- a été déterminé ; sa
valeur est environ 100. pour la détermination des coefficients de transfert de matière, des essais ont été réalisés avec les
membranes choisies (AFN et AM3). Le débit d’entrée variait entre 0,1 et 0,8 L/h. La concentration en ions fluorures dans le
compartiment alimentation est 10-3 M. Le modèle a été appliqué à des données expérimentales pour la détermination des
coefficients de transfert. Ainsi, 0,024 cm/s ont été obtenus pour la membrane AFN et 0,0129 cm/s pour la membrane AM3.
En utilisant ces valeurs, le nombre de cellules nécessaires pour atteindre une concentration inférieure à 1 mg/L a été calculé
pour les deux membranes selon le débit appliqué.