Une analyse d’arbre de décision aide à dévoiler la fraction coupable de NOM.
Figure 1 : Arbre de décision pour l'identification des encrassements des membranes à basse pression-
Dans l'article précédent, nous cherchions à déterminer quelle fraction de matière organique naturelle (MON) était responsable de l'encrassement des membranes à basse-pression. À partir de nombreux articles de recherche, chacun examinant le potentiel d'encrassement de la membrane d'une ou deux seulement des nombreuses caractéristiques de la NOM à la fois, il a été décidé de rassembler autant de résultats que possible dans une analyse d'arbre de décision pour voir si l'on pouvait reconstituer une tendance cohérente. Si tel est le cas, cet arbre décisionnel pourrait être utilisé comme guide pour déterminer les exigences de prétraitement pour les membranes basse-pression. Des lacunes dans l’arbre décisionnel pourraient aider à déterminer les domaines dans lesquels des recherches supplémentaires sont nécessaires.
Lors de l'élaboration de l'arbre décisionnel, quatre très bons articles évaluant collectivement les impacts d'un large éventail de caractéristiques de la MON et des membranes ont été utilisés pour compiler la figure 1.
Les conclusions
D'après l'arbre de décision, il est assez clair que la MON responsable de l'encrassement des membranes basse-pression provient de la fraction de poids moléculaire élevé. Au sein de cette fraction, c'est spécifiquement la matière hydrophile constituée de glucides (polysaccharides et protéines) et de colloïdes qui provoque l'encrassement de la membrane. Bien que les quatre projets de recherche n'aient pas tous examiné le même ensemble de caractéristiques de la NOM (Howe a simplement examiné la taille, Yamamura a examiné la fonctionnalité et la charge, tandis que Lee et Humbert ont examiné la taille et la fonctionnalité) lorsqu'ils sont représentés sur l'arbre de décision, on peut voir que les résultats de la recherche pour chaque paramètre sont cohérents.
L'hypothèse de Howe selon laquelle les salissures de NOM éliminées par coagulation sont plus hydrophobes et acides est en conflit avec les autres résultats de recherche, mais ses conclusions selon lesquelles le matériau colloïdal de poids moléculaire élevé (MWt) est responsable de l'encrassement sont cohérentes avec les autres recherches. Howe et Lee ont également constaté que la taille des pores est importante là où l'encrassement des membranes de microfiltration (MF) est plus susceptible de se produire via un blocage des pores, ce qui est plus difficile à inverser, par rapport à l'encrassement par ultrafiltration (UF) qui se produit par formation d'une couche de gel (les pores UF sont d'un ordre de grandeur plus petit que les pores MF). La plupart des recherches ont conclu que les humiques chargés négativement ne constituent pas un encrassement majeur de la membrane, probablement en raison de la répulsion électrostatique des matériaux de la membrane qui sont également chargés négativement.
En plus de l'impact des fractions de NOM, Yamamura a découvert que des matériaux membranaires spécifiques peuvent avoir un impact sur le degré d'encrassement, la plus grande électronégativité des membranes entraînant une liaison hydrogène plus forte de la NOM hydrophile par rapport aux membranes ayant une électronégativité plus faible.
Après avoir élaboré cet arbre décisionnel, le mystère de la fraction de NOM responsable de l'encrassement des membranes à basse pression-commence à se dévoiler.
Références
1. Howe, K; Clark, M; "Effet du prétraitement de coagulation sur les performances de la membrane", Journal AWWA, avril 2006.
2. Lee, N; Amy, G ; Croué, J; Buisson, H; "Identification et compréhension de l'encrassement dans la filtration sur membrane basse-pression (MF/UF) par matière organique naturelle (NOM)", Water Research 38 (2004), 4511-4523.
3. Humbert, H; Gallard, H; Jacquemet, V; Croué, J; "Combinaison de coagulation et d'échange d'ions pour la réduction des propriétés d'encrassement des UF d'une eau de surface à haute teneur en DOC", Water Research 41 (2007) 3803-3811.
4. Yamamura, H; Kimura, K; Okajima, T; Tokumoto, H; Watanabe, Y; "Affinité des groupes fonctionnels pour les surfaces membranaires : implications pour un encrassement physiquement irréversible", Science et technologie de l'environnement, Vol. 42, No. 14, 2008.
