Présentation du traitement d'eau par osmose inverse pour le traitement de l'insuffisance rénale par hémodialyse dans le cadre des journées ENSIG de Toulouse "Les procédés membranaires dans l'industrie pharmaceutique et la chimie fine 18 et 19 janvier 1999.

1. Les procédés membranaires dans l’industrie pharmaceutique et la chimie fine
E.N.S.I.G.C. - Toulouse - 18 et 19 janvier 1999
OSMOSE INVERSE et TRAITEMENT DE L’EAU pour L’HEMODIALYSE
REVERSE OSMOSIS and WATER TREATMENT for HEMODIALYSIS
Alain BIRBES - AAIR Dialyse - Hôpital Purpan
31059 TOULOUSE
e-mail : birbes.alain@gmail.com.fr

2. L’insuffisance rénale peut être traitée :
- par hémodialyse
- dialyse péritonéale.
90 % des patients sont traités par hémodialyse.
La dialyse agit comme un rein artificiel
Au cours de l’hémodialyse, le sang circule hors du corps et
est épuré avant d’être restitué au patient
Renal failure can be treated by :
- hemodialysis
- peritoneal dialysis.
90 percent of dialysis patients receive hemodialysis
Dialysis acts as an artificial kidney.
During hemodialysis, the blood is circulated outside the body and
cleaned inside a machine before returning to the patient.

3. HISTORIQUE
- 1913 : premier hémodialyseur (rein artificiel)
- 1943 : première hémodialyse (tube de Cellophane rempli du sang du
patient et immergé dans un bain de dialyse)
- 1948 : hémodialyseur à plaque
- 1965 : hémodialyseur à fibre creuse
- 1913 : first dialyzer, or artificial kidney
- 1943 : first hemodialysis (spiral-shaped cellophane tubing which contained
a patient's blood, immersed in a dialysate bath)
- 1948 : parallel plate dialyzer
- 1965 : first hollow fiber kidney

4. Principe de l’hémodialyse - Principles of hemodialysis :
Le principe de base de l’hémodialyse est la mise en contact
du sang avec le dialysat à travers une membrane semi-perméable.
La membrane comporte des pores qui laissent passer l’eau et
les petites molécules.
The basic process of dialysis exposition of the blood to the
dialysate through a semipermeable membrane. This membrane
contains pores that let small molecules, including water, pass
through it, but will not let larger particles through.

5. Principe de l’hémodialyse - Principles of hemodialysis :
Seules les petites molécules, urée, créatinine, glucose ...
traversent la membrane. Les globules rouges, et autres
éléments constitutifs du sang sont retenus. Le gradient de
concentration des différents solutés détermine le débit
de leur transfert.
Small molecules, such as urea, creatinine, and glucose
cross the membrane readily, but red cells, white cells,
platelets, and most plasma proteins are held back.
The concentration gradient of the solutes is one factor
that determines the rate at which this will happen.

6. Principe de l’hémodialyse - Principles of hemodialysis :
Le transfert est également assuré par l’ultrafiltration.
La différence de pression a travers la membrane entraîne
le passage d’eau et de solutés du sang vers le dialysat,
alors que les grosses molécules sont retenues par la membrane.
Ultrafiltration is the other cause of the movement of solutes
across the membrane. Hydrostatic pressure, the force of the
dialysate passing through the dialyzer, causes water to be drawn
out of the blood, and solutes to be whisked away along with the
dialysate, while the membrane keeps the larger molecules back.

7. Principe de l’hémodialyse - Principles of hemodialysis :
Le débit d’eau retirée du sang est lié à la différence de
pression entre les compartiments sang et dialysat.
La pression du compartiment sang la pression du compartiment moins
celle du dialysat est appelée pression transmembranaire (PTM).
Le coefficient d’ultrafiltration ou de perméabilité est une constante
de la membrane. Il affecte le débit du transfert par ultrafiltration.
The rate at which the water will be taken out of the blood is
affected by the difference in hydrostatic pressure between the blood
and the dialysate. The pressure in the blood compartment minus the
pressure in the dialysate compartment is called the transmembrane
pressure (TMP). The ultrafiltration coefficient (KUf), the degree of
permeability of the membranes to water based on their thickness and
pore size, also affects the solute transport rate.

8. EAU et HEMODIALYSE
Au cours d’une séance de traitement, un patient est exposé
à 120 à 150 litres d’eau.
Des contaminants de l’eau, aluminium, cuivre, chloramines...
peuvent être nuisibles au patient.
L’eau destinée à la dialyse doit donc être épurée.
L’osmose inverse, l’échange d’ions, le charbon activé
ou leur combinaison seront utilisés pour l’épuration de l’eau.
During each dialysis treatment, a patient
is exposed to about 120 to 150 liters of water.
Contaminants such as aluminum, copper, or chloramine
can be harmful to patients.
Therefore, the water used by dialysis centers must be purified.
Reverse osmosis, ion exchange resins, activated charcoal, or a
combination of these are used for purification of water.

9. L’eau de dialyse n’est pas nécessairement stérile.
Le patient est, en principe, protégé des bactéries et endotoxines
par la membrane de dialyse. Leur présence au contact de la
membrane peut entraîner des réactions pyrogènes. Le niveau de
bactéries ne devra pas excéder 100 CFU/ml et celui
d’endotoxines 0.25 UI/ml.
La qualité de l’eau est primordiale pour l’hémodialyse.
The water is not necessarily sterilized.
Pathogens normally cannot enter the patient through the
dialyzer's membrane, but their presence at the membrane's surface
can trigger a pyrogen reaction. The bacterial count should not
exceed the AAMI standard of 200 colonies/ml.
Water quality is critical for hemodialysis

10. Adoucisseurs et déminéralisateurs
Softeners and deionizers
Inconvénients :
- contamination bactérienne
- nécessité de les désinfecter et de les régénérer
La faible affinité des résines pour certains éléments, fluor, en
particulier, présente un risque d’ostéomalacie ou d’ostéoporose.
Utilisés en prétraitement
- Are vulnerable to microbial contamination
- Require regular disinfection and regeneration
The low affinity for fluoride is particularly a risk, and can worsen
osteomalacia and osteoporosis in patients
used as pretreatment

11. Charbon actif - Activated carbon filters
Les membranes d’osmose peuvent être altérées par le chlore ou
ses dérivés. Le charbon actif est utilisé en prétraitement.
Des particules de charbon échappées des filtres peuvent encrasser
les membranes d’osmose. Nécessité de filtrer après le charbon actif.
Désinfection et/ou lavage fréquents nécessaires
Some reverse osmosis machines can be damaged by
chlorine. Activated carbon filters may be needed for pretreatment.
Particulate filters are needed downstream of activated carbon filters
(secondary clarification).
Vulnerable to microbial contamination because of their structure and
removal of incoming chlorine/chloramines.
Regular disinfection downstream

12. OSMOSE INVERSE - REVERSE OSMOSIS
Inversion du passage de solvant du au phénomène d’osmose
sous l’effet d’une pression supérieure à la pression osmotique
de la solution.
Pression d’osmose couramment utilisée de 10 à 20 bars.
By applying a pressure that exceeds osmotic pressure, solvent
flow is reversed

13. Le taux de conversion utilisé en traitement d’eau pour hémodialyse
est compris entre 35 et 50 %
Afin de réduire la consommation d’eau, une partie du rejet est,
parfois, recyclée en entrée de l’osmoseur
Les membranes utilisée rejettent 90 à 98% des ions monovalents
et 95 à 99% des ions divalents.
The ratio between permate to feed is called RECOVERY (product
(or permate) flow/(drain flow +product flow).
Large systems typically operate between 33% to 50% recovery.
Recirculation: a means to enhance system efficiency through
reduction in water consumption
Membranes reject 90-98% of monovalent ions (ie, sodium) and
-99% of divalent ions.

14. La qualité de l’eau osmosée est vérifiée par la mesure de sa
conductivité et comparaison avec la conductivité de l’eau d’alimentation.
Lorsque les performances de la membrane sont insuffisantes
(<90% de réjection) la membrane est remplacée.
La durée de vie des membranes est liée à la qualité du prétraitement.
(de 3 à 7 ans)
Certaines membranes sont altérées par le chlore et ses dérivés.
Performance is measured by CONDUCTIVITY of the treated and feed water
When below acceptable levels, membrane must be replaced.
Life of membranes can be prolonged several years by pretreatment
Some synthetic membranes can be damaged by chlorine and chloramines

15. Désinfection
Limite le développement bactérien
Désinfection de l’équipement d’osmose ou de l’ensemble :
osmoseur + distribution d’eau traitée
Périodicité (mois - semaine - séance de dialyse)
Danger : sécurités obligatoires vis à vis des patients
Dispositifs automatiques de sécurité
Sanitizing the system
Maintain proper levels of agent for proper time
When complete, confirm the absence of the agent from
processed water stream and effluent dialysis water.
Prevent the operator from switching the delivery system on
during a disinfection cycle. Should be incorporated into the system.

16. Choix de l’agent de désinfection
Dérivés chlorés : chlorocyanuriques
Dialox, Oxagal : Acide péracétique - peroxyde d’hydrogène
Chaleur
Formol (abandonné) risques importants - temps de contact
Choice of sanitizing agents
Ecoster - Purogen (chlorine dioxide)
Minncare (acetic acid, peroxyacetic acid, and peroxide)
Dialox, Oxagal, Renalin (peracetic and hydrogen peroxide)
Heat (85-90 deg C)
Formaldehyde : risks +++ (need longer periods)