Membranes à canaux d'eau artificiels pour la distillation membranaire
Auteur / Autrice : | Kelvinraj Nursiah |
Direction : | Mihai Barboiu |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Chimie et Physico-Chimie des Matériaux |
Date : | Inscription en doctorat le Soutenance le 13/12/2023 |
Etablissement(s) : | Université de Montpellier (2022-....) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : IEM - Institut Européen des Membranes |
Equipe de recherche : DM3 - Design des Matériaux Membranaires et systèmes Multifonctionnels | |
Jury : | Président / Présidente : Suming Li |
Examinateurs / Examinatrices : Mihai Barboiu, Sophie Cerneaux, Andreea Pasc, Cristina Iojoiu, Niculina Hadade | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Andreea Pasc, Cristina Iojoiu |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
Ce travail de recherche porte sur le développement de membranes en polyfluorure de vinylidène (PVDF) auto-supportées plates incorporant des canaux deau artificiels (AWC) amphiphiles, pour application en distillation membranaire. La stratégie envisagée a consisté à incorporer ces molécules contribuant à la stabilisation de clusters deau et à laugmentation du transport de la vapeur deau au travers des pores hydrophobes afin daméliorer la perméabilité des membranes tout en préservant une haute sélectivité. En ce sens, deux différentes méthodes de préparation, notamment Non-Solvent Induced Phase Separation (NIPS) et Vapor Induced Phase Separation (VIPS), ont été employées pour la fabrication des membranes PVDF-AWC. Les membranes les plus performantes ont été obtenues par la méthode NIPS. Ainsi, une membrane hybride optimisée, ayant pour composition 16 %m de PVDF (530 000 g.mol-1) et 0,05 %m dAWCs, a été identifiée. Cette membrane a démontré une perméabilité de 75.3 L.m-2.h-1.bar-1 comparé à 30.6 L.m-2.h-1.bar-1 pour sa membrane de référence, en tests de filtration à leau. Une augmentation de 10,6 % a été observée pour le flux en distillation membranaire, avec une rétention de 95,3 % obtenue dans le cas de la membrane hybride comparée à 85,2 % pour sa membrane de référence. En outre, lefficacité des membranes hybrides a été mise en évidence par des tests dultrafiltration pour des mélanges de colorants. La membrane de référence (14 %m PVDF) et la membrane PVDF-AWC (14 %m et 0,075 %m, respectivement) identifiées ont démontré des performances de séparation améliorées pour un mélange binaire de bleu de méthylène et de méthyl orange. La perméabilité de la membrane hybride était de 84 L.m-2.h-1.bar-1, alors que celle de la membrane de référence était de 40 L.m-2.h-1.bar-1. En se basant sur les résultats obtenus au cours de ce travail, il peut en être déduit que la méthode NIPS est la mieux adaptée pour la fabrication de membranes PVDF-AWC. Mots-clés : PVDF, AWC, Distillation membranaire, NIPS, VIPS