Contribution à l’étude du vieillissement de membranes échangeuses d’ions utilisées dans les procédés d’électrodialyse pour l’industrie agroalimentaire

par Rim Ghalloussi-Alloui

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Lasâad Dammak.

Le président du jury était Patrice Huguet.

Le jury était composé de Lasâad Dammak, Nizar Bellakhal, Christian Larchet, Naceur Ayed.

Les rapporteurs étaient Mourad Benzina, Victor Nikonenko.


  • Résumé

    Une étude comparative des caractéristiques statiques, dynamiques et structurale a été menée sur 8 membranes échangeuses d'ions (MEIs), 4 neuves (MEIN) et les mêmes usagées (MEIU) après 2 ans de fonctionnement en ED dans l'industrie agroalimentaire. L'objectif essentiel était de mieux connaître les mécanismes de vieillissement in situ. Nous avons donc mesuré pour chacune de ces MEIs la capacité d'échange, la teneur en eau, la perméabilité ionique, la conductivité électrique, le nombre de transport, l'angle de contact, le courant limite, le module d'Young et la résistance à la traction. Aussi, nous avons effectué des analyses d'IRTF, de MEB et d'EDX. Cette étude nous a permis de conclure que (i) la MEC2 est restée presque stable après les 2 ans d'ED, alors que la MEA1 s'est très fortement dégradée. D'une manière générale, les MEAs sont plus sensibles au vieillissement que les MECs, (ii) les sites fonctionnels sulfoniques s'éliminent de la MEC. Nous ne pouvons pas affirmer ce mécanisme dans le cas des MEAs, mais nous soupçonnons un phénomène d'empoisonnement des sites fonctionnels, (iii) les MEAs se colmatent en surfaces avec des ampleurs différentes entre la MEA1 et la MEA2

  • Titre traduit

    Contribution to the study of aging of ion exchange membranes used in the electrodialysis process for the food industry


  • Résumé

    A comparative study of static characteristics, dynamic and structural was conducted on 8 ion-exchange membranes (MEIS), 4 new (IEMN) and the same used (IEMU) after two years of ED operation in the food industry. The main objective was to better understand the mechanisms of in situ ageing. We therefore measured for each IEMs exchange capacity, water content, ionic permeability, electrical conductivity, transport number, contact angle, current limit, Young's modulus and tensile strength. Therefore, we performed analysis of FTIR, SEM and EDX. This study concluded that (i) CEM2 remained almost stable after 2 years of ED, while AEM1 has sharply deteriorated. In general, the AEMs are more susceptible to ageing than CEMs, (ii) the sulfonic functional sites are eliminated from the CEMs. We cannot confirm this mechanism in the case of AEMs, but we suspect a poisoning phenomenon of functional sites, (iii) the AEMs fouled in surfaces with different degrees between AEM1 and AEM2


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