Pression osmotique et filtration
Conseil : Et si on filtre autre chose que de l'eau pure !
Avec votre brevet de filtromètre expert en poche, vous savez comment décrire la filtration et la perméabilité à travers une membrane lorsque vous filtrez de l'eau pure ! C'est un bon début mais il faut maintenant voir ce qui se passe lorsqu'on filtre une soolution ou une dispersion contenant des espèces qui seront retenues par la membrane. Suivant la membrane utilisée cela pourra être des molécules solubles (des ions, des molécules comme des sucres, des macromolécules comme des protéines) ou des particules insolubles (comme de l'argile). Pour toutes les espèces inférieures au micromètre que l'on appelle colloïdes, il est important de considérer le phénomène d'osmose et de voir comment il modifie l'équation de filtration que vous connaissez
\(J=\frac{L_p}{\mu}PTM=\frac{PTM}{\mu R_m}\)
N'hésitez à revoir le tableau précédent si vous avez oubliez !
L'osmose : qu'est ce que c'est ?
Il va falloir fouiller de vieux manuscrit pour revenir à la découverte de l'osmose. Vous pouvez en trouver les premières traces dans les livres de l'Abbé Nollet vers 1750. Il rapporte[1] avoir fait une expérience étonnante avec une vessie de porc !
Cette expérience nous rappelle ce qu'est la sérendipité dans la recherche scientifique puisque il rapporte cette expérience avec ces mots "je crois devoir rendre compte d'un fait que je dois au hasard, & qui me parut d'abord presque aussi singulier ...".
Il raconte alors son expérience avec une vessie de porc et de l'osmose qui a conduit à remplir une fiole et à gonfler la vessie "qui étoit devenue convexe et si tendue, qu'en la piquant avec une épingle, il en sortit un jet de liqueur qui s'éleva à plus d'un pied de hauteur". Sérendipité mais aussi danger de la science !
Mais voici une séquence pour vous expliquer l'expérience et la façon dont elle a pu finalement être expliquée au fil des siècles qui ont suivi !
Simulation : Comment prendre de compte l'osmose dans la loi de filtration ?
Ce phénomène d'osmose va modifier l'écoulement dans la membrane : un flux osmotique depuis le filtrat vers le rétentat va réduire la perméation.
\(J=\frac{PTM-\Delta\Pi}{\mu R_m}\)
Cela est expliqué dans la diapo suivante.
Nous devrons donc considérer la loi de filtration modifiée en intégrant la contre pression osmotique par la suite.
Fondamental :
Comment calculer la pression osmotique ?
Il est donc important de pouvoir calculer la pression osmotique pour les dispersions et les solutions. Nous trouverez ici la loi de Van't Hoff qui permet de calculer en première approximation (pour une dispersion idéale) la pression osmotique.
Conseil :
Vous pouvez maintenant vous tester dans les descentes sur les pistes vertes "solution" où vous devrez calculer des pressions osmotiques puis la piste "contre pression" où vous devrez calculer la perméation pour une contre pression osmotique donnée. Si vous répondez correctement vous devriez avoir votre premier flocon osmotique !