Osmose Inverse

1. L’osmose inverse

2. OSMOSE DIRECTE
Si l’on place dans un récipient divisé en deux compartiments par une membrane semi-perméable, de l’eau
pure dans le 1er compartiment et une solution saline dans le 2ème compartiment, l’eau pure tend à traverser la
membrane semi-perméable pour diluer la solution saline dans le 2ème compartiment. Ce phénomène est
appellé l’osmose directe.
Principe de
Eau pure Solution
saline
Eau pure Solution
saline
Pression
osmostique

3. OSMOSE INVERSE
Si l’on applique sur le 2ème compartiment une pression supérieure à la valeur de la pression osmotique
mesurée dans le cas précédent, l’eau contenue dans la solution saline tend alors à traverser la membrane
semi-perméable. On obtient de l’eau osmosée (déminéralisée) dans le 1er compartiment et une solution saline
plus concentrée dans le 2ème compartiment. Ce phénomène est appellé osmose inverse.
Principe de
Eau pure Solution
saline
Solution
saline
Eau
osmosée
P > Pression
osmostique

4. En pratique, les membranes d’osmose inverse utilisées sont des membranes spirales montées
dans des tubes de pression.
L’osmose inverse est un procédé assurant une production continue d’eau osmosée.
Membrane
Eau brute
Eau brute
Concentrat
Concentrat
Perméat
Tube collecteur perméat
Espaceur canal concentrat
Espaceur canal perméat
Membrane semi-perméable
La membrane

5. Membrane)
Canal concentrat
Canal perméat
Membrane
Tube collecteur du perméat
La membrane

6. Eau d’alimentation
Eau brute à osmoser.
Perméat ou Production
Eau osmosée (déminéralisée) produite par l’osmoseur.
Concentrat ou rejet
Solution saline concentrée rejetée par l’osmoseur généralement à l’égout.
Taux de conversion
Rapport entre les débits de production (perméat) et d’alimentation, exprimé en %.
Généralement entre 50 et 75% selon le type d’osmoseur et la nature de l’eau brute.
Terminologie de l’osmoseinverse
on
alimentati
d'
Débit
perméat
de
Débit
conversion
de
Taux 

7. Taux de concentration
Rapport entre la salinité du concentrat et celle de l’eau d’alimentation.
Taux de passage de sels
Rapport entre la salinité du perméat et celle de l’eau d’alimentation, exprimé en %.
Taux de rétention de sels
Taux de rétention de sels = 100 - Taux de passage de sels
Pression de fonctionnement
La pression de fonctionnement de l ’osmoseur est de l’ordre de 10 à 20 bar pour une eau brute
ne dépassant pas 2 g/litre. Elle peut atteindre 60 bar pour de l ’eau de mer (35 g/litre).
Terminologie de l’osmose inverse
)
conversion
de
Taux
-
(100
100
ion
concentrat
de
Taux 

8. Température de l’eau d’alimentation
La température influence largement les facteurs précédents car elle fait varier la
viscosité de l ’eau et donc la perméabilité de la membrane.
Le débit de perméat augmente de 2,5 à 3% lors d’une élévation de l’eau d’alimentation
de 1°C. Il diminue dans les mêmes proportions lors d’une chute de température de l’eau
d’alimentation de 1°C.
La température de référence pour les calculs est généralement de 15°C.
La température maximale d’utilisation des membranes est de 35°C.
Terminologie de l’osmose inverse

9. Un certain nombre de facteurs sont préjudiciables à l’utilisation des membranes d’osmose
inverse et nécessitent la mise en place d’un prétraitement approprié.
Dans tous les cas, une préfiltration de l ’eau sur cartouches est indispensable.
Ne pas oublier l ’influence de la température.
Facteurs à prendre en compte
Paramètre Valeur limite
Eau brute
Prétraitement
si valeur supérieure
Dureté (TH) < 0,1 °f Adoucissement
ou traitement chimique
Teneur en fer < 0,1 mg/litre Déferrisation
ou traitement chimique
Teneur en Manganèse < 0,1 mg/litre Démanganisation
ou traitement chimique
Teneur en silice < 20 mg/litre Traitement chimique
Teneur en oxydants Non décelable Déchloration
Indice de colmatage
(fouling index)
< 5 Filtration, ultrafiltration

10. Les membranes d’osmose inverse permettent de retenir de l’ordre de 98% de la salinité
présente dans l ’eau brute.
La conductivité du perméat est généralement comprise entre 10 et 20 µS/cm selon la nature
de l ’eau d’alimentation. Cette conductivité est due en grande partie à la présence du CO2 dans
l’eau d’alimentation qui traverse la membrane et se retrouve en totalité dans le perméat.
Pour les installations de faible débit (inférieurs à 5 m3/h) utilisant un adoucisseur en
prétraitement, la connaissance de la dureté suffit généralement au dimensionnement de
l’osmoseur.
Pour des débits plus importants ou lorsque l’on souhaite obtenir un perméat de composition
ionique définie, une analyse détaillée de l’eau brute est nécessaire.
Qualité de l’eau osmosée

11. 0,0001
Pollens Levures
Bactéries
Macro mol. organiques
Virus
Colloïdes
Sels dissous
0,001
0,01
0,1
1
10
100 µm
Osmose inverse
Nanofiltration
Ultrafiltration
Microfiltration
Filtre à sable
Seuil de coupure de l’osmose inverse

12. Osmoseur sans recirculation
Schéma de principe d’un osmoseur
Eau brute
Perméat
Concentrat
Module
Pompe HP
Eau brute Perméat
Concentrat
Module
Pompe HP
Osmoseur avec recirculation du concentrat
Recirculation

13. Une membrane d’osmose inverse permet d ’obtenir un taux de conversion de l’ordre de 15 à
20% (variable selon les types).
Pour accroître le rendement de l’osmoseur (surtoût dans le cas des osmoseurs utilisant peu de
membranes), une recirculation du concentrat est généralement mise en place.
Celle-ci consiste à prélever une fraction du concentrat et à la réinjecter en tête de l’osmoseur.
Le taux de recirculation est cependant limité car la recirculation entraîne une baisse de la
qualité du perméat et une augmentation des risques de précipitation dans le concentrat.
Intérêt et limite de la recirculation

14. Eau brute Perméat
Concentrat
1er arrangement
Pompe HP
Recirculation
2ème arrangement
Dans cette configuration, le concentrat (rejet) des membranes du 1er arrangement alimente les membranes du
2ème arrangement.
Configuration Série / Rejet

15. Les membranes d’osmoses sont montées dans des tubes de pression encore appelés modules.
Plusieurs membranes sont généralement montées dans chaque tube de pression. La configuration du module
est une configuration série / rejet.
Configuration Série / Rejet
Perméat
Concentrat
Eau brute
Joint à lèvre
Tampon
Bouchon
Connecteur
Tube perméat
Tube de pression
Membranes

16. Configuration Doubleétage
Eau brute
Perméat
Concentrat
1er étage
Pompe HP
Recirculation
2ème étage
Dans un osmoseur double étage, le perméat produit par le 1er étage alimente le 2ème étage.
Le perméat final est ainsi de bien meilleure qualité (voisin du µS/cm si l’on a éliminé le CO2).