Brevet FR2812218A1 — publié le 20020201

PROCEDE POUR AMELIORER LE FONCTIONNEMENT D'UNE MEMBRANE D'UN DISPOSITIF DE NANOFILTRATION La présente invention concerne un procédé pour améliorer le fonctionnement d'une membrane d'un dispositif de nanofiltration, en particulier pour améliorer le fonctionnement d'une membrane utilisée dans un procédé de traitement d'un bain photographique. De nombreux procédés de fabrication ou de transformation produisent des eaux usées qui, d'une part, ne peuvent pas être évacuées directement dans les égouts en raison de leur composition et, d'autre part, contiennent des substances précieuses dont la récupération et la réutilisation présenteraient des avantages économiques. On15 peut citer l'exemple de l'industrie du traitement de la photo, dans laquelle des pellicules et des papiers photographiques exposés passent par plusieurs bains de traitement, après quoi les produits chimiques doivent être en grande partie enlevés des produits finis. De tels20 procédés de traitement des films photographiques sont bien connus (voir par exemple, Chimie et Physique Photographiques; Pierre Glafkides; Vol. 2; Chap. XL, pages 947-967). Il est connu d'utiliser des systèmes permettant de traiter et recycler les eaux usées, en particulier des dispositifs de nanofiltration. La nanofiltration est une technique utilisée pour la séparation sélective des sels et des composés organiques en solution. Les membranes utilisées pour la nanofiltration se comportent donc comme30 des tamis à grande surface présentant des pores de tailles microscopiques ou moléculaires dont les dimensions doivent être très régulières afin que des molécules d'une taille définie soient retenues tandis que des molécules plus petites ou les ions de sels simples passent au travers de35 la membrane. Les membranes pour la nanofiltration laissent généralement passer les molécules dont le poids moléculaire 2 est compris entre 200 et 1000 daltons. Les sels ionisés multivalents et les composés organiques non ionisés de masse molaire supérieure à 1000 daltons sont, par contre, fortement retenus. La solution qui a traversé la membrane5 est appelée filtrat ou perméat et la solution qui est retenue par la membrane est appelée concentrat ou rétentat. Toutefois, on s'est aperçu que le taux de rétention des membranes n'était pas optimal durant un traitement, c'est- à-dire qu'une quantité non négligeable de substances à filtrer se retrouve dans le perméat. Ce problème est particulièrement important dans les systèmes de nanofiltration utilisés en mode discontinu, prévus pour traiter différents lots de solution. L'invention a pour objet un procédé pour améliorer le fonctionnement d'une membrane d'un dispositif de nanofiltration prévu pour filtrer une solution de manière à optimiser le taux de rétention d'une membrane. L'invention concerne un procédé pour améliorer le fonctionnement d'une membrane d'un dispositif de nanofiltration prévu pour filtrer une solution, procédé dans lequel on recycle le perméat dans la solution à filtrer, le procédé étant caractérisé en ce que, avant le début d'utilisation de la membrane, on fait circuler le perméat et le rétentat au travers de la membrane de25 nanofiltration pendant une durée déterminée. D'autres caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins dans lesquels: - la Figure unique représente le dispositif permettant de mettre en oeuvre un module de nanofiltration selon la présente invention. Dans la description qui suit, le procédé de l'invention pour améliorer le fonctionnement d'une membrane d'un dispositif de nanofiltration va être décrit dans un35 dispositif de nanofiltration utilisé pour le traitement d'un bain photographique. Mais il est évident que le 3 procédé de l'invention peut-être utilisé dans tout système de nanofiltration pour traiter n'importe quel type d'effluent, en particulier des effluents présentant une concentration saline relativement importante.5 Si on se réfère à la figure unique, on peut voir un dispositif pour mettre en oeuvre un dispositif de nanofiltration. Le dispositif comprend une cuve 10 dans laquelle se trouve la solution à filtrer et recycler. Le dispositif comprend également un module de nanofiltration10 20 comprenant une membrane 21 au travers de laquelle on fait circuler la solution à traiter. La solution circule dans un ensemble de canalisations 30. La cuve 10 est alimentée en solution par une première canalisation 31 provenant d'une cuve de bain de traitement. Une seconde15 canalisation 32 permet d'acheminer la solution contenue dans la cuve 10 jusqu'au module de nanofiltration 20. Une pompe 40 permet de déplacer la solution dans cette canalisation et de réguler le débit de la solution à travers le module de nanofiltration. Une troisième20 canalisation 33 est prévue pour acheminer le rétentat dans la cuve 10. Une quatrième canalisation 34 est prévue pour évacuer du dispositif le perméat de manière à le recycler dans le bain de traitement (non représenté). Cette canalisation 34 est utilisée en mode production à savoir25 lorsqu'on traite la solution contenue dans la cuve 10. Le dispositif comprend en outre une cinquième canalisation 35 dans laquelle on achemine le perméat dans la cuve 10. Cette canalisation 35 est utilisée uniquement lorsque le dispositif est en mode d'initialisation, c'est-30 à-dire dans une configuration utilisée avant le mode production après équilibrage de la membrane. Une vanne trois voies 50 permet de basculer entre les deux modes d'utilisation, c'est-à- dire le mode initialisation et le mode production.35 Lors d'un traitement d'une solution, on collecte une quantité définie de solution à filtrer et à recycler, 4 provenant d'un bain de traitement photographique, dans la cuve 10. Pendant une durée déterminée, par exemple pendant quelques minutes, on utilise le dispositif de nanofiltration en mode d'initialisation jusqu'à ce que la5 membrane 21 soit équilibrée ioniquement. La phase d'initialisation dure entre 1 et 10 minutes, de préférence entre 2 et 5 minutes. On pompe la solution présente dans la cuve 10 à l'aide de la pompe 20. On alimente ainsi le module de nanofiltration 20. La membrane 21 permet de10 séparer le rétentat et le perméat qui sont renvoyés dans la cuve 10 à travers respectivement les canalisations 33 et 35. On équilibre ainsi la membrane 21 et on augmente sa qualité de séparation de manière à obtenir un perméat le plus épuré possible. Après avoir utilisé le dispositif dans15 un mode d'initialisation, on peut l'utiliser en mode production. A cet effet, le perméat est évacué du dispositif par la canalisation 34 et recyclé dans le bain de traitement photographique. De préférence, en fin d'utilisation en mode production, on rince le dispositif de nanofiltration avec un volume de solution de rinçage relativement faible. La solution de rinçage est par exemple de l'eau de réseau, de l'eau déminéralisée, ou encore du perméat. De préférence, on rince le dispositif avec un volume environ égal à trois à25 dix fois le volume mort du dispositif, le volume mort étant le volume susceptible d'être contenu dans le dispositif en dehors de la cuve 10, à savoir dans le module de nanofiltration 20, les canalisations 30, la pompe 40. L'invention est décrite en détail dans l'exemple suivant. EXEMPLE Dans cet exemple, le dispositif de nanofiltration est utilisé pour le traitement d'un bain photographique. Les eaux de lavage provenant d'un bain de stabilisation saisonné sont collectées dans la cuve 10 au travers de la canalisation 31. Lorsque la cuve est pleine, la pompe est mise en fonctionnement et les deux modes qui ont été décrits précédemment sont mis en oeuvre. On filtre ainsi 10 litres du bain de stabilisation avec un module de nanofiltration équipé d'une membrane NF45 FILMTEC de surface utile de 2,21 m2. Le débit d'alimentation du module de nanofiltration est de 600 1/h pour une pression moyenne de 30 bars. Le bain comprend: Thiosulfate: 13308 mg/l Sulfate: 9921 mg/l Argent: 920 mrg/l Fer: 2650 mg/l DCO: 33440 mg/1 COT: 8100 mg/l On effectue des prélèvements de perméat à différents rendements en eau recyclée, le rendement étant défini de la façon suivante: R = volume de perméat *100 volume initial de solution à traiter Le tableau I regroupe l'analyse de la concentration des différentes espèces chimiques contenues dans le perméat pour un rendement en perméat de 70 %. La première colonne représente la concentration des espèces chimiques présentes dans le perméat lorsqu'on utilise le dispositif de nanofiltration directement dans le mode production, sans30 phase d'initialisation. La seconde colonne représente la concentration des espèces chimiques présentes dans le perméat lorsqu'on utilise le dispositif de nanofiltration avec une phase d'initialisation avant le mode production selon l'invention. Dans ce second cas, la phase35 d'initialisation dure environ cinq minutes. Dans les deux cas, on mesure la concentration d'espèces chimiques 6 contaminantes dans une cuve dans laquelle on récupère le perméat provenant de la canalisation 34 lorsque le volume de perméat recueilli représente 70 V du volume initial à traiter. TABLEAU I Concentration (m l) dans le perméat Espèce chimique Sans phase d'initialisation Avec phase d'initialisation (invention) Thiosulfate 1536 820 Sulfate 674 435 Argent 44 22 Fer 35 6,3 DCO 8170 5840 COT 2260 1650 Le tableau II regroupe l'analyse de la concentration des différentes espèces chimiques contenues dans le perméat pour un rendement en perméat de 90 %'. La première colonne15 représente la concentration des espèces chimiques présentes dans le perméat lorsqu'on utilise le dispositif de nanofiltration directement dans le mode production, sans phase d'initialisation. On mesure alors la concentration. La seconde colonne représente la concentration des espèces20 chimiques présentes dans le perméat lorsqu'on utilise le dispositif de nanofiltration avec une phase d'initialisation avant le mode production selon l'invention. Dans ce second cas, la phase d'initialisation dure environ cinq minutes. On mesure alors la25 concentration. Dans les deux cas, on mesure la concentration d'espèces chimiques contaminantes dans une cuve dans laquelle on récupère le perméat provenant de la 7 canalisation 34 lorsque le volume de perméat recueilli représente 90, du volume initial à traiter. TABLEAU II Concentration (mg/1) dans le perinémat Espèce chimique Sans phase d'initialisation Avec phase d'initialisation (inveltion) Thiosulfate 3739 1923 Sulfate 1272 678 Argent 115 51 Fer 60 15 DCO 9100 8110 COT 2425 2190 Ces exemples montrent que lorsqu'on utilise une phase d'initialisation dans le procédé de nanofiltration, la concentration en espèces chimiques filtrées que l'on retrouve dans le perméat diminue largement. On améliore ainsi le fonctionnement de la membrane de nanofiltration. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour améliorer le fonctionnement d'une membrane (21) d'un dispositif de nanofiltration prévu pour filtrer une solution, procédé dans lequel on recycle le perméat dans la solution à filtrer, le procédé étant caractérisé en ce que, avant le début d'utilisation de la membrane (21), on fait circuler le perméat et le rétentat au travers de la membrane (21) de nanofiltration pendant une durée déterminée. 2 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel on fait circuler le perméat et le rétentat au travers de la membrane (21) de nanofiltration jusqu'à ce que la membrane (21) soit équilibrée ioniquement. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on fait circuler le perméat et le rétentat au travers de la membrane (21) de nanofiltration pendant une durée comprise entre 1 et 10 minutes. 4 - Procédé selon la revendication 3, dans lequel on fait circuler le perméat et le rétentat au travers de la membrane (21) de nanofiltration pendant une durée comprise entre 2 et 5 minutes. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, en fin d'utilisation de la membrane (21), on rince le dispositif de nanofiltration avec une quantité de solution de rinçage égale à trois à dix fois le volume mort du dispositif de nanofiltration. 6 - Procédé de traitement d'un bain photographique dans lequel on utilise le procédé pour améliorer le fonctionnement d'une membrane (21) selon l'une des revendications précédentes.