Thèse soutenue

Modélisation mathématique des mécanismes de séparation en nanofiltration

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Auteur / Autrice : Stéphanie Chevalier
Direction : Vladan Milisic
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Bordeaux 1
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vladan Milisic, R. Bowen, B. Chrétien, J.P. Morand, C. Pichler.Baumgartner

Résumé

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La nanofiltration est un procédé membranaire utilisé dans des secteurs aussi divers que l'industrie alimentaire, automobile ou pharmaceutique. La modélisation des processus de transfert et de séparation de la matière à travers les nanofiltres est délicate car ceux-ci résultent de la combinaison de nombreux phénomènes physico-chimiques complexes. Les principales étapes de ce travail sont les suivantes : - description des principaux mécanismes de transport et de rétention des espèces en solution aqueuse par une membrane solide à travers laquelle on impose une différence de pression hydrostatique, - revue bibliographique des modèles mathématiques de filtration déjà existants, - caractérisation expérimentale des propriétés physico-chimiques intrinsèques (distribution de taille des pores, surface spécifique, porosité, épaisseur, composition chimique, charge électrique de surface) d'une gamme de membranes organiques de nanofiltration, - mise en place du modèle mathématique de nanofiltration correspondant (modèle dit de rétention stérique, chimique et électrique), - étalonnage, - validation à partir d'essais expérimentaux, - application du modèle à la nanofiltration de mélanges aqueux complexes (calcul des taux de rétention et des profils des propriétés des solutés à travers les membranes). À l'issue de cette étude, nous disposons d'un outil numérique qui permet de simuler la nanofiltration de mélanges quelconques d'ions et/ou de molécules organiques neutres dans une large gamme de conditions opératoires (pression et en concentration). Ce code devrait permettre aux industriels d'adapter la nature du nanofiltre et les conditions opératoires au mélange à filtrer, de façon à obtenir le meilleur rendement.