Etude de la rétention de solutés neutres et ioniques par des membranes de nanofiltration

par Saliha Bouranène

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Patrick Fievet.

Soutenue en 2008

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • 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 Hofrneister. 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 5 paramètres. Il apparaît que les effets diélectriques (effets de Born ou charges images) interviennent en plus des effets stériques et électriques dans le mécanisme 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.

  • Titre traduit

    Study of the retention of neutral and charged solutes by nanofiltration membranes


  • Résumé

    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 Hofrneister 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 the se ions were investigated by means of the SEDE "Steric Electric and Dielectric Exclusion" model. This latter is based on the assessment of 5 parameters. Dielectric effects (Born effect or image charges) are found to play a significant role in the retention mechanism of these two ions added to steric and electric effects. In addition, the results show a phenomenon of charge regulation inside the pores of the membrane.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (164 p.) ; 30 cm
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliographie p. 157-164

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque :
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.BESA.2008.33
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.