Comprendre le seuil de coupure du poids moléculaire d'une membrane

C’est quoi le poids moléculaire?

Avant d’aller plus loin, il est important de comprendre ce qu’est le poids moléculaire. Aussi connus sous le nom « masse moléculaire », ces termes font référence à la masse d’une molécule ou d’une substance. Cette mesure est basée sur le poids atomique du carbone-12. En d’autres mots, le poids moléculaire représente la masse/poids d’une substance ou molécule quelconque.

Pour identifier le poids moléculaire d’une molécule, il suffit d’additionner celui des atomes se retrouvant dans celle-ci. Par exemple, la molécule d’eau (H2O) a une masse moléculaire de 18.

Donc, deux atomes d’hydrogène plus un atome d’oxygène. L’atome d’hydrogène possède une masse atomique de 1.008, alors que l’atome d’oxygène possède une masse atomique de 15.999.

Les deux atomes d’hydrogène (1.008 x 2) additionné à l’atome d’oxygène (15.999) donnent une masse moléculaire de 18.

C’est quoi le seuil de coupure du poids moléculaire d’une membrane

Maintenant qu’on sait que la masse moléculaire représente le poids d’une molécule quelconque, c’est quoi le seuil de coupure du poids moléculaire d’une membrane?

C’est une donnée très utile dans le milieu du traitement d’eau qui permet de catégoriser les membranes en fonction de leur capacité à traiter certains contaminants. En d’autres mots, le seuil de coupure du poids moléculaire d’une membrane fait référence à la capacité d’une membrane à retenir au moins 90% d’un soluté de masse moléculaire connue. Plus la masse moléculaire d’un soluté est petite, plus la membrane doit offrir une filtration fine afin de permettre l’atteinte du taux de rétention de 90% et plus.

Pour mettre en lumière, une membrane d’osmose inverse offrant un seuil de coupure du poids moléculaire de 200 Daltons devrait présenter un taux de rejet de 90% des matières dissoutes possédant une masse moléculaire supérieure à 200 Daltons. Donc, prenons l’exemple des PFAS qui sont des contaminants problématiques principalement causés par l’humain. Avec une masse approximative de 414.07 Dalton, les membranes d’osmose inverse devraient être capables de les retirer. En revanche, une membrane de nanofiltration offrant généralement un seuil de coupure variant en 200 et 1000 Daltons, pourrait rencontrer des problèmes d’extraction pour ce type de contaminant.

• Sans rentrer dans les détails, le Dalton est une unité de mesure de symbole « Da » et représente un douzième de la masse d’un atome de carbone-12. À titre d’exemple un Dalton représente approximativement 1.660 x 10-27

Pour la sélection d’une membrane, la norme est qu’il faut choisir une membrane offrant un seuil de coupure du poids moléculaire de trois à six fois plus petit que celui de la solution choisie. Cela se justifie par le fait que l’environnement (température, pH, débit, etc.) affecte les membranes et la solubilité de l’eau et des contaminants. De plus, les formes variables des molécules peuvent affecter la filtration. Par exemple, les molécules linéaires comme certains polymères peuvent passer plus facilement que certains autres types de molécule.

Les types de membranes et leur limite typique de poids moléculaire

• kDa représente un kilodalton, soit 1000 Daltons.