Elaboration et caractérisation de membranes de nanofiltration à base de polysulfone sulfonée. Transport d'espèces neutres et ioniques

• Auteur / Autrice : Jean-François Blanco
• Direction : Quang Trong Nguyen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sulfonation

Polymères

Sulfones

Séparation par membranes

Nanofiltration

Membranes (technologie)

Mots clés libres

Membrane asymétrique

Sulfone polymère

Ethersulfone polymère

Polymère fonctionnel

Préparation

Modification chimique

Fonctionnalisation

Sulfonation

Relation fabrication propriété

Inversion phase

Déformation

Mécanisme

Pouvoir séparation

Transport ion

Sodium ion

Calcium ion

Sélectivité ionique

Etude expérimentale

Résumé

La nanofiltration (NF) est un nouveau procédé de filtration qui permet de séparer des solutés moléculaires et des sels contenus dans un milieu solvant. Les membranes synthétiques de NF, par leur faible coût et leur large domaine d'applications en séparation et en purification, offrent aux industriels une alternative intéressante pour le traitement d'eaux usées ou d'effluents contenant des composés à haute valeur ajoutée. Ce travail a pour objectif l'élaboration et la caractérisation de membranes de NF en polysulfone (Udel : PSU) ou polyéthersulfones (Victrex : PES ou Cardo : PESC) sulfonées pour la déionisation partielle et sélective de solutions salines à faible force ionique. La première partie de cette étude est consacrée à la synthèse des polymères sulfoniques par des voies classiques dans les solvants chlorés ou par des voies moins onéreuses dans les acides sulfuriques. La caractérisation des polymères obtenus présente une gamme étendue de degré de sulfonation qui permet l'inversion de la balance hydrophile-hydrophobe des polymères initiaux. Elle montre l'existence de compétition entre la réaction de sulfonation et des réactions de dégradations des polymères. Les membranes asymétriques sont préparées par la technique d'inversion de phases. La caractérisation (MEB et AFM) des structures permet de corréler les paramètres expérimentaux (nature du polymère, concentration et composition du collodion, température) aux mécanismes de formation des membranes obtenues. Les performances des membranes (densité de flux de perméat et taux de rétention R du soluté) sont déterminées par des expériences de NF portant sur des solutions d'espèces neutres ou ioniques. La membrane de PESC de plus haut degré de sulfonation présente la plus grande sélectivité (R(Na+)=20 % et R(Ca2+)=90%) pour des mélanges de cations de valence différente. Ces données mettent en évidence le phénomène d'exclusion dynamique en NF à travers des membranes ayant des pores chargés de la taille du nanomètre