Recherche Avancée

Thèse soutenue

Identification et modélisation au transfert de matière dans des membranes de nanofiltration

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Auteur / Autrice : Pierre-Yves Pontalier
Direction : Mohamed Ghoul
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biotechnologies et industries alimentaires
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Engasser
Rapporteurs / Rapporteuses : Victor Sanchez

Résumé

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Les membranes de nanofiltration sont caractérisées par leurs propriétés de séparation soit de molécules organique de bas poids moléculaire et des sels, soit des sels de valence différentes. Leur capacité de fractionnement est de plus en plus utilisée dans le traitement de l'eau ou le traitement d'effluents polluants d'origine industriel mais aussi dans la concentration de molécules biologiques à haute valeur ajoutée comme les antibiotiques. L’apparition trop récente de ces membranes n'a pas permis de comprendre les mécanismes impliqués lors de la ségrégation. Nous avons réalisé l'étude des propriétés de séparation de trois membranes de seuil de coupure de 100, 200 et 400 Daltons, dans une large gamme de conditions hydrodynamiques et physico-chimiques. Les résultats nous ont montrés que les molécules sont retenues en deux temps. Les particules de grande taille ou fortement chargées sont retenues à la surface de la membrane par effet tamis ou interaction électrostatiques. Les molécules de petite taille et faiblement chargées pénètrent dans les pores de la membrane. Le transfert de ces molécules dépend alors de la force d'entrainement hydrodynamique et des forces de surface (électrostatique, friction, viscosité, hydratation). Les forces de surface ne sont pas négligeables car la taille des pores est très faible ce qui implique que les molécules sont toujours proche de la paroi. Les résultats expérimentaux ont servi de base à l'élaboration d'un modèle qui prend en compte toute ces hypothèses. Le bilan de force s'exerçant sur les molécules de solvant et de soluté aboutit à une équation différentielle complexe résolue par la méthode de collocation orthogonale. La procédure rédigée en Fortran 77 est implantée sur station Sun. Les résultats obtenus montrent que le modèle décrit correctement les hypothèses émises et les résultats expérimentaux obtenus avec des solutions simples ou binaires