Etude de la rétention de solutés neutres et ioniques par des membranes de nanofiltration (Study of the retention of neutral and charged solutes by nanofiltration membranes)

Bouranene, Saliha - (2008-12-05) / Université de Franche-Comté - Etude de la rétention de solutés neutres et ioniques par des membranes de nanofiltration en : Français Directeur(s) de thèse:  Fievet , Patrick Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie

URL d'accès :  http://indexation.univ-fcomte.fr/nuxeo/site/esupve... Mots-clés : Nanofiltration, taux de rejet, transport, Effets de Hofmeister, solutions multi-ioniques, cobalt et plomb, exclusion diélectrique, charge de surface Résumé : La complexité des mécanismes de transport en nanofiltration (NF) nécessite le développement d’outils de modélisation fiables permettant de comprendre et d’optimiser les opérations de séparation par cette technique. La présente étude comprend deux volets. Le premier porte sur la rétention de solutés neutres (PEG 600) seuls et en présence de sels minéraux par une membrane céramique de NF. Les résultats obtenus montrent que la rétention du soluté neutre chute en présence de sels et que la chute s’accentue en augmentant la concentration du sel. Ce phénomène est attribué à la déshydratation partielle des molécules de PEG. Ceci semble confirmé par l’étude de l’influence de la nature du sel (effet de la taille et de la charge) qui montre que la diminution du rayon de Stokes des PEGs suit la série de Hofmeister. Le deuxième volet de cette étude porte sur l’évaluation de la NF pour l’élimination des ions cobalt et plomb et l’identification des différents mécanismes intervenant dans leur séparation. La caractérisation structurale de la membrane a été effectuée à partir de la modélisation des taux de rejet expérimentaux du glucose. Les résultats indiquent une forte rétention des deux ions présents seuls ou en mélange dans la solution d’alimentation. Les mécanismes de transport régissant la rétention de ces ions ont été étudiés par le modèle SEDE « Steric Electric and Dielectric Exclusion ». Ce dernier repose sur l’évaluation de cinq p etparamètres : rp, Δx/Ak, X, m. Il est montré que les effets diélectriques (effets de Born ou charges images) interviennent en plus des effets stériques et électriques dans les mécanismes de rétention de ces deux ions. En outre, les résultats mettent en évidence un phénomène de régulation de charge intervenant à l’intérieur des pores de la membrane. Résumé (anglais) : The complexity of transport mechanisms in nanofiltration (NF) requires the development of reliable modelling tools for understanding and optimizing the separation process. This study is composed of two parts. The first one focuses on the retention of neutral solutes (PEG 600) in single solution and in the presence of mineral salts by a ceramic NF membrane. Results show that neutral solute rejection decreases in the presence of salt, this decrease being more important as the salt concentration increases. This phenomenon is attributed to the partial dehydration of the PEG molecules. This seems to be confirmed by studying the influence of the salt nature (effect of both ion size and charge) since it is found that the decrease in the Stokes radius of PEGs follows the Hofmeister sequence. The second part of this study deals with the assessment of NF for removing lead and cobalt ions and the identification of different mechanisms involved in their rejection by the membrane. The structural characterization of the membrane was carried out by modelling experimental rejection rates of glucose. Results show a high retention of both ions in single-salt solutions or in mixtures. Transport mechanisms that rule the retention of these ions were investigated by means of the SEDE "Steric Electric and Dielectric Exclusion" model. This latter is based on the assessment of five m. It is shown that dielectric effectsp and parameters: rp, Δx/Ak, X, (Born effect or image charges) added to steric and electric effects are the responsible mechanisms for the retention of these two ions. In addition, the results show a phenomenon of charge regulation inside the pores of the membrane. Identifiant : UFC-683

Exporter au format XML