Conception et réalisation de fibres creuses industrielles d'ultrafiltration en poly(fluorure de vinylidène) (PvDF) contenant des copolymères à blocs

par Thibaut Savart

Thèse de doctorat en Génie des procédés et de l'environnement

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Cette thèse concerne l'intégration de copolymères à blocs amphiphiles dans des fibres creuses d'ultrafiltration en poly(fluorure de vinylidène) (PvDF) fabriquées par le procédé d'inversion de phases et utilisées pour la potabilisation d'eau. Le but est d'obtenir des membranes ayant une durée de vie importante car hydrophiles, peu colmatantes et résistantes chimiquement. Le copolymère amphiphile dibloc NSP10,1 migre pendant l'inversion de phases en surface des membranes (planes ou fibres creuses) en PvDF les rendant hydrophiles (diminution de l'angle de contact eau/membrane de 15° par rapport au PvDF seul). Le NSP10,1 améliore la perméabilité des membranes (triplée) mais favorise aussi la formation de macroporosités de structure qui fragilisent mécaniquement les membranes. Pour optimiser les propriétés des fibres, nous avons ajusté et analysé l'impact des formulations de nos collodions et des paramètres opératoires sur les propriétés des fibres. L'utilisation conjointe de chlorure de lithium (LiCl) et de NSP10,1 comme additifs améliore la structure des membranes et leur perméabilité, ces fibres ayant des propriétés proches ou supérieures à celles de fibres commerciales existantes. Seul ou dans une membrane, le NSP10,1 résiste chimiquement à une hydrolyse et à l'hypochlorite de sodium. Les membranes contenant du NSP10,1 sont aussi plus résistantes chimiquement vis-à-vis d'une attaque basique qu'une membrane en PvDF seul. De manière surprenante, le NSP10,1 permet d'accélérer fortement la cinétique de coagulation, avec une diminution de 94% du temps d'induction et une vitesse de coagulation multipliée par 4,2 par rapport au PvDF seul, améliorant la productivité des membranes.

  • Titre traduit

    Conception and making of industrial poly(vinylidene fluoride) (PvDF) ultrafiltration hollow fibers containing block copolymers


  • Résumé

    This thesis deals with the integration of amphiphilic block copolymers into poly(vinylidene fluoride) (PvDF) hollow fibers obtained by phase inversion process for water ultrafiltration. The aim is to obtain membranes having a very long lifetime due to their high hydrophilicity, their antifouling behavior and their high chemical resistance. The amphiphilic dibloc copolymer NSP10,1 migrates during phase inversion to the surface of flat sheet and hollow fiber PvDF membranes, making them more hydrophilic (the water/membrane contact angle is decreased of 15° compared to a pure PvDF membrane). NSP10,1 improves the membranes permeability (multiplied by 3) but it also favors the development of structures macroporosities that weaken the membranes. To optimize the fibers properties, we have adjusted and analyzed the impacts of the dopes compositions and of the operating parameters on the membranes properties. The joint use of lithium chloride (LiCl) and NSP10,1 as additives betters the membranes structure and their permeability, the as-made membranes having similar or better properties compared to the ones of some existing commercial membranes. Under its copolymeric form or included into a membrane, the NSP10,1 copolymer is chemically-resistant towards hydrolysis and sodium hypochlorite solutions. Membranes containing some NSP10,1 are also more basic-proof than a pure PvDF membrane. Surprisingly, NSP10,1 highly accelerate the coagulation kinetics, with a decrease of 94% of induction time and a coagulation speed that is multiplied by 4. 2 compared to pure PvDF, enhancing membranes productivity.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (299 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 289-299

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0315
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