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Dissertations / Theses on the topic 'Eau – Séparation'
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Dallaire, Antonin. "Un modèle pour la séparation d'une émulsion huile-eau." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp04/mq25804.pdf.
Full text
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Jiang, Long yu. "Séparation et détection des trajets dans un guide d'onde en eau peu profonde." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00765238.
Full textAbstract:
En acoustique sous marine, les 'etudes sur les zones en eau peu profondes sontredevenues strat'egiques. Cette th'ese porte sur l' 'etude de la s'eparation et la d'etectionde trajet dans le cadre des eaux peu profondes tomographie acoustique oc'eanique. Dansune premi'ere 'etape de notre travail, nous avons donn'e un bref aperc¸u sur les techniquesexistantes de traitement acoustique sous-marine afin de trouver la difficult'e toujoursconfront'es 'a ce type de m'ethodes. Par cons'equent, nous avons fait une conclusion qu'ilest encore n'e cessaire d'am'eliorer la r'esolution de s'eparation afin de fournir des informationsplus utiles pour l' 'etape inverse de la tomographie acoustique oc'eanique.Ainsi, une enquˆete sur les mthodes haute r'esolution est effecut'ee. Enfin, nous avonspropos'e une m'ethode 'a haute r'esolution appel'ee lissage MUSICAL (MUSIC Active largeband), qui combine le lissage de fr'equence spatiale avec l'algorithme MUSICAL, pourune s'eparation efficace de trajet coh'erentes ou totalement corr'el'es. Cependant, cettem'ethode est bas'ee sur la connaissance a priori du nombre de trajet. Ainsi, nous introduisonsun test (exponential fitting test) (EFT) 'a l'aide de courte longueur des 'echantillonspour d'eterminer le nombre de trajets. Ces deux m'ethodes sont appliqu'ees 'a la fois desdonn'ees synth'etiques et les donn'ees r'eelles acquises dans un r'eservoir 'a petite 'echelle.Leurs performances sont compar'ees avec les m'ethodes conventionnelles pertinentes.
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Jiang, Long Yu. "Séparation et détection des trajets dans un guide d'onde en eau peu profonde." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENT050/document.
Full textAbstract:
En acoustique sous marine, les ´etudes sur les zones en eau peu profondes sontredevenues strat´egiques. Cette th`ese porte sur l’ ´etude de la s´eparation et la d´etectionde trajet dans le cadre des eaux peu profondes tomographie acoustique oc´eanique. Dansune premi´ere ´etape de notre travail, nous avons donn´e un bref aperc¸u sur les techniquesexistantes de traitement acoustique sous-marine afin de trouver la difficult´e toujoursconfront´es `a ce type de m´ethodes. Par cons´equent, nous avons fait une conclusion qu’ilest encore n´e cessaire d’am´eliorer la r´esolution de s´eparation afin de fournir des informationsplus utiles pour l’ ´etape inverse de la tomographie acoustique oc´eanique.Ainsi, une enquˆete sur les mthodes haute r´esolution est effecut´ee. Enfin, nous avonspropos´e une m´ethode `a haute r´esolution appel´ee lissage MUSICAL (MUSIC Active largeband), qui combine le lissage de fr´equence spatiale avec l’algorithme MUSICAL, pourune s´eparation efficace de trajet coh´erentes ou totalement corr´el´es. Cependant, cettem´ethode est bas´ee sur la connaissance a priori du nombre de trajet. Ainsi, nous introduisonsun test (exponential fitting test) (EFT) `a l’aide de courte longueur des ´echantillonspour d´eterminer le nombre de trajets. Ces deux m´ethodes sont appliqu´ees `a la fois desdonn´ees synth´etiques et les donn´ees r´eelles acquises dans un r´eservoir `a petite ´echelle.Leurs performances sont compar´ees avec les m´ethodes conventionnelles pertinentesAs the studies on shallow-water acoustics became an active field again, this dissertationfocuses on studying the separation and detection of raypaths in the context of shallowwaterocean acoustic tomography. As a first step of our work, we have given a briefreview on the existing array processing techniques in underwater acoustics so as to findthe difficulties still faced by these methods. Consequently, we made a conclusion thatit is still necessary to improve the separation resolution in order to provide more usefulinformation for the inverse step of ocean acoustic tomography. Thus, a survey on highresolutionmethod is provided to discover the technique which can be extended to separatethe raypaths in our application background. Finally, we proposed a high-resolutionmethod called smoothing-MUSICAL (MUSIC Actif Large band), which combines thespatial-frequency smoothing with MUSICAL algorithm, for efficient separation of coherentor fully correlated raypaths. However, this method is based on the prior knowledgeof the number of raypaths. Thus, we introduce an exponential fitting test (EFT)using short-length samples to determine the number of raypaths. These two methodsare both applied to synthetic data and real data acquired in a tank at small scale. Theirperformances are compared with the relevant conventional methods respectively
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Kalantzi, Kalliopi. "Analyse des transferts en pervaporation : application à la séparation du mélange eau-éthanol." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1990. http://www.theses.fr/1990ECAP0148.
Full textAbstract:
La pervaporation, qui se définit par une séparation sélective au travers d'une membrane dense associée à une vaporisation, est un procédé simple à mettre en œuvre mais qui obéit à des mécanismes de transfert relativement complexes. Notre contribution à l'étude de la pervaporation repose sur la mise en place d'une installation pilote originale constituée d'un module plan au sein duquel la température est maintenue constante. Ainsi, une analyse simplifiée des transferts de matière a été permise et une étude systématique des paramètres du procédé (température, pression en aval et composition du mélange traite) a été conduite à l'aide d'une membrane hydrophile (GFT) au contact de solutions eau-éthanol. Au plan pratique, le fonctionnement en isotherme offre une plus grande stabilité et des flux supérieurs à ceux obtenus en adiabatique. Par ailleurs, à l'aide d'une instrumentation adaptée, une méthode simple de mesure en ligne du flux est développée. Au plan didactique, l'influence capitale de la température du liquide sur les flux est démontrée, ce qui est associe à un mécanisme de transfert de type diffusionnel. L’intérêt de maintenir une pression faible dans le compartiment vapeur est souligné dans le domaine des températures peu élevées. Enfin, il est à éviter une teneur trop élevée en eau dans le mélange à traiter qui peut être a l'origine de modifications irréversibles de la membrane. Un modèle empirique regroupant l'ensemble des résultats est proposé pour relier le flux partiel en eau aux paramètres opératoires. Un modèle analytique est également développé, qui permet de mettre en évidence l'importance de trois étapes de transfert (sorption, diffusion, désorption).
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Grenier, Nicolas. "Modélisation numérique par la méthode SPH de la séparation eau-huile dans les séparateurs gravitaires." Phd thesis, Nantes, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00664668.
Full textAbstract:
Dans l'industrie d'extraction pétrolière, l'efficacité des séparateurs eau-huile pour la production offshore est cruciale. L'objet de ce travail est de mettre en place les outils numériques nécessaires à la modélisation du fonctionnement de ces systèmes. Les phénomènes physiques entrant en jeu sont principalement : la présence d'interfaces entre des fluides non miscibles, la viscosité de ces fluides, et les effets de tension superficielle. Les modèles physiques et numériques correspondants ont été implémentés dans le cadre de la méthode numérique SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) développée au L.M.F.. Cette méthode numérique appartient à la classe des méthodes particulaires (sans maillage), suivant une approche d'écoulement compressible et avec une résolution explicite. Pour modéliser au mieux les écoulements bifluides, la formulation historique de la SPH a été enrichie par deux approches différentes, développées simultanément. Chacune d'entre elles a été validée séparément. La physique supplémentaire a été rajoutée par des modèles communs qui ont été validés sur différents cas tests tels que l'écoulement de Poiseuille, les instabilités de Rayleigh-Taylor, des cas d'envahissement ou l'évolution de bulles dans un liquide. Ce dernier cas a permis la comparaison aux outils de conception utilisés dans le procédé d'ingénierie de SAIPEM S.A., par l'intermédiaire d'une validation sur la loi de Stokes. Finalement, les capacités de la méthode sont illustrées sur la séparation eau-huile dans un séparateur de géométrie simplifiée.
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Grenier, Nicolas. "Modélisation numérique par la méthode SPH de la séparation eau-huile dans les séparateurs gravitaires." Phd thesis, Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2038.
Full textAbstract:
Dans l'industrie d'extraction pétrolière, l'efficacité des séparateurs eau-huile pour la production offshore est cruciale. L'objet de ce travail est de mettre en place les outils numériques nécessaires à la modélisation du fonctionnement de ces systèmes. Les phénomènes physiques entrant en jeu sont principalement : la présence d'interfaces entre des fluides non miscibles, la viscosité de ces fluides, et les effets de tension superficielle. Les modèles physiques et numériques correspondants ont été implémentés dans le cadre de la méthode numérique SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) développée au L. M. F. Cette méthode numérique appartient à la classe des méthodes particulaires (sans maillage), suivant une approche d'écoulement compressible et avec une résolution explicite. Pour modéliser au mieux les écoulements bifluides, la formulation historique de la SPH a été enrichie par deux approches différentes, développées simultanément. Chacune d'entre elles a été validée séparément. La physique supplémentaire a été rajoutée par des modèles communs qui ont été validés sur différents cas tests tels que l'écoulement de Poiseuille, les instabilités de Rayleigh-Taylor, des cas d'envahissement ou l'évolution de bulles dans un liquide. Ce dernier cas a permis la comparaison aux outils de conception utilisés dans le procédé d'ingénierie de la SAIPEM S. A. , par l'intermédiaire d'une validation sur la loi de stokes. Finalement, les capacités de la méthode sont illustre��es sur la séparation eau-huile dans un séparateur de géométrie simplifiéeIn oil extraction industry, efficiency of water-oil separators for offshore production is crucial. The aim of this work is to develop numerical tools able to model such systems in operation. The physical phenomena involved are mainly : the presence of an interface between two immiscible fluids, the viscosity of these fluids, and surface tension effects. Corresponding physical and numerical models have been implemented in the frame of the SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) numerical method developed at L. M. F. . The main features of SPH are : particle-based method (mesh-free), weakly-compressible approach and explicit resolution. To improve two-phase flows modeling, classical formulation of SPH has been extended by two different approaches, developed simultaneously. Each of these has been validated separately. Additional physical effects have been implemented using shared models which validations have been performed on several test cases such as Poiseuille flows, Rayleigh-Taylor instabilities, flooding or bubble evolutions in liquids. The latter has allowed comparison to the design tools used in the SAIMPEM S. A. Engineering process, through the validation versus Stoke's law. Eventually, the method capabilities are illustrated on the water-oil separation in a separator of simplified geometry
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Tea, Lingsam. "Stabilisation et caractérisation des émulsions eau dans eau stabilisées par des polysaccharides linéaires." Thesis, Le Mans, 2020. http://www.theses.fr/2020LEMA1018.
Full textAbstract:
Une émulsion est un mélange de deux liquides non miscibles. Les émulsions les plus connues sont les émulsions eau dans huile (mayonnaise, vinaigrette) ou huile dans eau (crème cosmétique), mais il est aussi possible de réaliser des émulsions eau dans eau ou encore huile dans huile. Lorsque deux solutions aqueuses de polymères hydrosolubles incompatibles sont mélangées, on forme une émulsion eau dans eau. Comme toute émulsion, les émulsions eau dans eau sont thermodynamiquement instables et tendent vers une séparation de phase. Il faut donc stabiliser ces émulsions. Contrairement aux émulsions huile/eau, on ne peut pas stabiliser une émulsion eau dans eau par des tensioactifs moléculaires, parce que ces dernières présentent une tension interfaciale très faible, environ trois ordres de grandeur plus faible que celles des émulsions eau-huile. De plus, les émulsions eau/eau ont une interface diffuse, mesurant jusqu’à plusieurs dizaines nanomètres.Des études sur la stabilisation des émulsions eau/eau ont été menées et les principales approches sont soit de figer la phase continue afin de ralentir, voire stopper la déstabilisation (stabilisation cinétique) soit d'utiliser des particules pour stabiliser l'interface, cette dernière méthode est nommée stabilisation par Pickering. L’objectif de ce travail de thèse est de stabiliser les émulsions eau dans eau par des polymères présentant une affinité pour les deux phases composant l’émulsion et se localisant à l’interface. Une émulsion modèle à base de POE et de dextran est utilisée pour cette étude. Une vingtaine de polymères ont été testés pour et seules trois ont montré la capacité de stabiliser les émulsions : le chitosan, le diethylaminoethyl dextran (DEAED) et le propylene glycol alginate (PGA).Les interactions entre ces polymères et le POE ou le dextran ont été investiguées par diffusion de la lumière et la microstructure a été étudiée par microscopie confocale. L’effet du pH, de la force ionique, de la tension interfaciale et de la concentration de polymère a été étudiée pour mieux comprendre les mécanismes de la stabilisation. Les émulsions stabilisées sont caractérisées de manière approfondie avec le LUMiSizer©, et le LUMireader© qui permettent de suivre la turbidité au cours du temps, et par rhéologie. Enfin, afin de comprendre les critères permettant à un polymère de stabiliser les émulsions, le chitosan sera modifié chimiquement pour faire varier le degré d’acétylation et ainsi changer le taux de charge et de groupements hydrophobesEmulsions are formed when two non-miscible liquids are mixed. The best known are oil-water emulsions (eg cosmetic cream, mayonnaise), but it also is possible to make other types of emulsions such oil-oil or water-water (W/W) emulsions. To obtain the latter, two aqueous solutions of incompatible polymers are mixed. In order to use these kinds of emulsions for instance in the food industry, one needs to stabilize them. Unlike oil-water emulsions, the use of molecular surfactants to stabilize W/W emulsions is not possible, because they have a very low interfacial tension and a broad interface.Stabilization of W/W emulsions is well studied in the literature, mainly by gelling of the continuous phase, or by using particles as interface stabilizers, so-called Pickering effect. In this study, the objective was to stabilize W/W emulsions by polymers that have some affinity with both phases and locate at the interface. For that purpose, we used a model emulsion made of PEO (P) and dextran (D) as incompatible polymers. It was found that out of 16 polymers tested, mainly polysaccharides, only three show a stabilizing effect of emulsions: chitosan, diethylaminoethyl dextran (DEAED) and propylene glycol alginate (PGA). Interactions of these polymers with PEO and dextran were investigated with light scattering and the microstructures was studied by confocal laser scanning microscopy. The effects of pH, ionic strength, interfacial tension and polymer concentration were studied to understand mechanism of stabilisation. Emulsions were characterized by different techniques and especially by means of LUMisizer©, LUMiReader©,to follow turbidity as a function of time, and rheology. In order to understand why some polymers were able to stabilize water-in-water emulsions and other cannot, chemical modifications of chitosan were carried out to vary the amount of charges and hydrophobic groups. Subsequently, the effect of these modifications on the stability of the emulsions was investigated
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Bureau, Valérie. "Adaptation de la séparation cryomagnétique aux technologies de l'environnement : application a l'épuration d'effluents liquides industriels." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL154N.
Full textAbstract:
Les performances qu'offre la séparation magnétique haut champ - haut gradient, ont permis d'envisager l'épuration magnétique de métaux lourds, précipités sous forme colloïdale, dans des effluents de lavage de l'industrie de traitement de surface. Or, les ions paramagnétiques, précipités en milieu basique sous forme d'hydroxydes, présentent une structure amorphe, très hydratée, qui masque les propriétés magnétiques sous-jacentes et ne permet pas une bonne épuration magnétique. La coprécipitation d'un porteur magnétique avec les métaux lourds a donc été étudiée : le chlorure ferrique forme, en milieu basique, un oxyde de fer hydrate. Sa structure est du type goethite, se stabilisant sous forme d'hématite. La susceptibilité magnétique du produit obtenu est faible et sa structure cristalline n'est pas suffisamment affirmée pour qu'une filtration magnétique soit efficace. Le mélange sulfate ferreux et chlorure ferrique fournit, en milieu basique, une magnétite hydratée. Les rapports initiaux fer divalent sur fer trivalent varient entre 0,5 et 1,2. Ce mélange, coprécipité avec les métaux lourds, permet d'obtenir une épuration magnétique optimale dans le filtre haut champ - haut gradient
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Triger, Aurelien. "Procédé hybride cristallisation et séparation membranaire pour le traitement d'un fluide complexe (urine)." Thesis, Toulouse, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAT0045/document.
Full textAbstract:
Le développement de systèmes d’assainissement spécifiques et décentralisés peut apporter des réponses à une double problématique : l’amélioration des conditions sanitaires dans les zones les plus pauvres du monde et le développement de sources renouvelables de nutriments essentiels pour l’agriculture. L’objectif de cette thèse est de développer des connaissances scientifiques sur une filière de traitement et valorisation de l’urine couplant une cristallisation à une séparation membranaire. Il a été démontré que la précipitation de phosphore sous forme de struvite permet de récupérer la quasi-totalité du phosphore et une partie de l’azote en 20 secondes environ suite à l’ajout de magnésium avec un ratio Mg :P=1,3 :1. L’influence des conditions d’agitation, de l’apport en magnésium, des conditions de stockage de l’urine et de la présence de matières organiques et de cristaux initiaux a été étudié en réacteur batch et continu.L’ultrafiltration de différents types d’urine (fraichement excrétée, stockée, stockée puis cristallisée) a été réalisée avec des membranes en PES, PAN et PVDF. Les mécanismes responsables de cette chute de flux ainsi que l’influence spécifique des fractions particulaires colloïdales et particulaires ont été étudiés. En se basant sur ces résultats différents procédés ont été proposés et discutésThe development of decentralized and specific sanitation system is an issue that concerns both the improvement of sanitary conditions in the poorest area of the world and the development of renewable sources of nutrients for agriculture. This study aims to provide some elements about a treatment line including crystallization and membrane separation for the treatment and valorization of urine. Crystallization allows to recover phosphorus and part of nitrogen contained in urine. Membrane separation is used in order to remove bacteria and viruses from urine. To check the potentialities of these processes some tests were performed at labscale with synthetic and real human urines.It was shown that the struvite crystallization by magnesium addition with a ratio Mg:P=1,3:1 allows recovering most of the phosphorus from urine with a very rapid kinetics (about 20s). Influence of mixing conditions, urine storage, organic matter and initial crystals in urine was studied in batch and continuous reactor. Ultrafiltrations of different pretreated urines (no pretreatment, stored urine, stored and crystallized urine) were performed with PES, PAN and PVDF membranes. Mechanisms responsible for an important flux decline during urine flitration were studied. Specific influence of particular, colloidal and soluble fraction on the flux decline was also evidenced. On these basis different possible treatment lines of urines are proposed and discussed
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Ben, Amira Wael. "Comportement hydrodynamique des nanoparticules au cours de la séparation magnétique." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4797/document.
Full textAbstract:
Nous présentons dans cette thèse une étude du comportement hydrodynamique des nanoparticules en suspension dans un ferrofluide et soumises à un gradient de champ magnétique. Le but est de caractériser la séparation magnétique, d'une suspension colloïdale, dans le cadre d'un projet de conception d'un système de traitement des eaux HGMS . Nous développons un modèle mathématique qui décrit le suivi Lagrangien des nanoparticules dans un fluide porteur. Il est basé sur la description de Fokker-Planck et la description de Langevin tout en tenant compte des interactions hydrodynamiques et magnétiques . Le modèle prend aussi en compte la géométrie des agrégats qui se forment. A partir de la simulation numérique, nous constatons que le temps de séparation dépend fortement de la taille et de la longueur des agrégats qui se forment au cours du processus de séparation. L'étude de la cinétique d'agrégation montre l'existence d'une loi d'échelle dynamique. Dans l'agrégation irréversible, des chaînes linéaires de particules se forment et leur taille moyenne évolue dans le temps avec une loi d'échelle à faible puissance. L'exposant de cette variation avec l'équation de coagulation de Smoluchowski avec un noyau homogène. En utilisant le comportement asymptotique, aux temps longs, d'une solution des équations de Smoluchowski, nous mettons en évidence un temps caractéristique de l'agrégation et nous montrons que ce temps est une variable de similarité dont dépend le temps de séparation. Nous montrons aussi que la loi d'échelle est toujours valide pour des nanoparticules dans un écoulement de Poiseuille et que la taille moyenne suit une loi de puissance en fonction du nombre de ReynoldsWe present in this thesis a study of the hydrodynamic behavior of nanoparticles suspended in a ferrofluid and subjected to a magnetic field gradient. The goal is to characterize the magnetic separation of a colloidal suspension in a project to design a water treatment system HGMS (High Gradient Magnetic Separation) that can also have other applications. We develop a mathematical model that describes the Lagrangian tracking of nanoparticles in a carrier fluid. It is based on the Fokker- Planck and Langevin descriptions while taking account of magnetic and hydrodynamic interactions between particles. The model also takes into account the geometry of the formed aggregates. From the numerical simulation, we find that the separation time depends strongly on the size and length of the aggregates formed during the separation process. The study of the kinetics of aggregation shows the existence of a regime with dynamic scaling. In the irreversible aggregation linear chains of particles are formed and their average size changes over time with a scaling law with a low power. The variation exponent of the average size of chains is consistent with the Smoluchowski coagulation equation with a homogeneous kernel. Using the asymptotic, long-time behavior, of a solution of Smoluchowski equations we highlight a characteristic time of aggregation and we show that this time is a similarity variable on which depend the separation time. We also show that the scaling law is still valid for nanoparticles in a Poiseuille flow and the average size follows a power law as a function of Reynolds number
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Belair, Sarah. "Modélisation thermodynamique de l'extraction de nitrates de lanthanides par le CMPO et par un calixarène-CMPO en milieu acide nitrique concentré : application à l'optimisation de la séparation des lanthanides et des actinides/lanthanides." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066480.
Full text
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Lafleur, Matthieu. "Développement des membranes pour la séparation in-situ de l'eau à hautes températures." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/31686.
Full textAbstract:
La libération de dioxyde de carbone (CO₂) dans l’atmosphère est de plus en plus alarmante et nécessite que des actions soient posées de toute urgence afin de réduire les impacts. On compte parmi celles-ci la conversion du CO₂ en produits à valeur ajoutées, par exemple en diméthyléther (DME), pouvant être utilisé comme vecteur d’énergie propre. Dans le but de favoriser l’hydrogénation catalytique du CO₂, il a été proposé de faire la séparation in-situ de l’eau coproduite lors de la réaction, ce qui est nécessaire à la production rentable du DME. Malgré les nombreuses recherches faites sur la séparation de l’eau in-situ d’un milieu réactionnel, très peu d’entre elles semblent en mesure d’obtenir de bons résultats pour des températures élevées (≈250 °C), requises pour la conversion catalytique du CO₂. Une solution intéressante semble être la membrane zéolitique permsélective à l’eau d’hydroxy-sodalite (hydroxy-SOD). Selon la littérature, cette zéolite est en mesure de résister aux dures conditions de réaction tout en étant capable de séparer l’eau des autres réactifs avec une excellente sélectivité. Cependant, il semble impossible de reproduire ces résultats lorsqu’elle est synthétisée sous forme de membrane avec les techniques conventionnelles. C’est pourquoi le présent projet de maîtrise porte sur le développement d’une nouvelle technique de synthèse de membranes d’hydroxy-SOD par « pore-plugging ». Elle consiste à insérer mécaniquement des germes d’hydroxy-SOD à un endroit précis du support sélectionné, pour ensuite les faire croitre par synthèse hydrothermale jusqu’à ce que les pores du support se bloquent. Dans le but d’optimiser la technique par « pore-plugging », une série de paramètres ont été examinés et optimisés tant au niveau de la synthèse des germes que celle des membranes. Cela a mené à l’élaboration d’un protocole permettant la production de membrane d’hydroxy-SOD ayant une sélectivité (SH2O/H2) de 1.4 et une perméance H2O de 1.26 x 10⁻⁷ mol Pa⁻¹ m⁻² s⁻¹ à 250 °C.The release of carbon dioxide gas (CO₂) is becoming increasingly alarming and requires that concrete actions get implemented as fast as possible in order to reduce future impacts. One of the solutions could be the catalytic conversion of CO₂ into value-added products like dimethyl ether (DME), which can be used as a clean energy vector. Unfortunately, the direct catalytic hydrogenation of CO₂ isn’t thermodynamically favoured if done in a conventional reactor, because of the coproduced water. That’s why this master thesis will work on an in-situ method to remove the produced water from the reactor. This upgrade is essential for an economically viable process to synthesize DME from CO₂. Despite extensive research in the field of in-situ removal of water, very few seem to be able to achieve promising results at the high temperatures required for CO₂ conversion (≈250˚C). An interesting solution seems to lie in a water permselective zeolite membrane made of hydroxy-sodalite (hydroxy-SOD). According to the literature, that zeolite would be capable of withstanding the harsh reaction conditions while being able to separate water with excellent selectivity. However, when made into a membrane, their water selectivity doesn’t seem to reproduce well. This is caused by defects in the synthesized membrane that are cause by less than optimal conventional synthesis methods. That is why this master’s project address the problem by the development of a new membrane synthesis technique for hydroxy-SOD by ‘’pore-plugging’’, which attempt to prevent membrane defects. This technique consists in the mechanical insertion of engineered hydroxy-SOD seeds at a precise location of asymmetric ceramic support. These seeds are then grown by subsequent hydrothermal synthesis up to the point that the smaller pores of the support are completely filled. That results in a really thin composite membrane of hydroxy-SOD zeolite having minimal number of defects. In order to optimize the ‘’pore-plugging’’ technique, a series of synthesis parameters have been examined and improved for both the seeds and the membrane production. This led to the development of a protocol allowing the synthesis of a hydroxy-SOD membrane having water selectivity (SH2O/H2) of 1.4 and a permeance H2O of 1.26 x 10⁻⁷ mol Pa⁻¹ m⁻² s⁻¹ at 250 °C.
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Cabassud, Corinne. "Microfiltration tangentielle et séparation de biomasse : Application aux bioréacteurs à membrane en dénitrification des eaux." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT008G.
Full textAbstract:
Conception d'une installation couplant une cellule plane de microfiltration tangentielle et d'un fermenteur (couplage bioreaction/filtration). Etude de l'influence de conditions operatoires (concentration, vitesse de circulation et pression) menant a une modelisation de la filtrabilite
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Sheng, Jin. "Pervaporation du mélange eau-éthanol dans un faisceau de fibres creuses : modélisation des régimes de fonctionnement." Toulouse, INPT, 1988. http://www.theses.fr/1988INPT033G.
Full text
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Wirth, David. "Etude de la distillation membranaire sous vide pour le dessalement d'eau de mer : de l'analyse des mécanismes de transfert à l'optimisation énergétique du procédé." Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0040.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité du procédé de distillation membranaire sous vide (DMV) pour le dessalement d'eau de mer. Une première partie expose différents résultats expérimentaux obtenus avec des modules de distillation composés de fibres creuses méso-poreuses. Deux configurations, interne/externe et externe/interne, ont été étudiées afin d'évaluer l'influence de l'hydrodynamique sur le transfert de chaleur et de matière. L'influence de la polarisation de concentration et de température sur le flux de perméat a été caractérisée expérimentalement. En deuxième partie de l'étude, une modélisation des phénomènes de transfert a été développée et validée par des résultats expérimentaux. Les profils longitudinaux de température et de concentration ont été considérés. Deux installations industrielles ont été considérées et une analyse énergétique a permis de conclure sur les possibilités de la DMV pour le dessalement d'eau de mer en comparaison avec l'osmose inverseThe aim of this thesis was to study the feasibility of vacuum membrane distillation process for seawater desalination. The first part shows different experimental results obtained with hollow fibre modules containing macro-porous membranes. Two module configurations, inside/out and outside/in, were investigated in order to determine the influence of hydrodynamics on heat and mass transfer. The influence of concentration and temperature polarisation on permeate flux was characterised. In a second part of the study, a modelling of transfer phenomena was developed and validated by experimental results. Longitudinal profiles of temperature and concentration were considered. Two plant design were considered and an analysis of energy consumption, for these plants, allow us to conclude on the potentiality of VMD for water desalination, in comparison with reverse osmosis
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Avendano, Gomez Juan Ramon. "Etude par calorimétrie du mûrissement de composition dans une émulsion multiple H1/eau/H2." Compiègne, 2002. http://www.theses.fr/2002COMP1397.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude du mûrissement de composition dans une émulsion mixte Hl-H2 / Eau et une émulsion multiple Hl/ Eau 1H2. L'analyse calorimétrique différentielle (D. S. C. ) a permis d'étudier l'influence des paramètres de la formulation sur la structure et l'évolution de la composition des émulsions. La D. S. C. A permis également de quantifier le transfert de matière se produisant au sein de ces émulsions. D'abord le tetradécane et l'hexadécane ont été caractérisés en volume macroscopique, en émulsion simple ainsi que leurs mélanges. La D. S. C a permis de déterminer la température de cristallisation en fonction de la composition du mélange et de la taille du volume analysé (volume macroscopique et volume dispersé). En ce qui concerne l'émulsion mixte HrH2 / Eau, l'analyse calorimétrique différentielle a mis en évidence un transfert de matière entre gouttelettes de différente composition. Les thermogrammes de cristallisation ont révélé un transfert du tetradécane vers l'hexadécane. Ce transfert est d'autant plus rapide que la teneur en surfactant est grande. Parallèlement à l'étude par analyse calorimétrique différentielle, une étude granulométrique a montré un changement négligeable de la taille moyenne des gouttelettes. Cette étude a permis de conclure que le mûrissement de l'émulsion mixte a été entraîné par la différence de composition entre gouttelettes. La modélisation du transfert basée sur un mécanisme de solubilisation - diffusion a permis de constater une cinétique de premier ordre. Quant à l'émulsion multiple HI/Eau/H2, les paramètres de la formulation tels que la concentration de surfactant dans la membrane aqueuse et la quantité du tetradécane encapsulé ont été étudiées. L'étude par D. S. C. De l'émulsion multiple a mis en évidence un transfert du tetradécane encapsulé vers l'hexadécane macroscopique. La libération du tetradécane encapsulé se produit de manière graduelle. Le temps de transfert a varié en fonction de la concentration du surfactant présente dans la membrane aqueuse. Les résultats montrent que l'incrément de surfactant tween 20 dans la membrane aqueuse entraîne de cinétiques de transfert plus rapides. La modélisation du transfert basée sur la thermodynamique de processus irréversibles a permis de montrer que la différence de pression osmotique de part et d'autre de la membrane aqueuse est la force motrice du transfert. Un mécanisme de solubilisation-diffusion du tetradécane a été considéré lors de la modélisation. La membrane aqueuse contenant les micelles du surfactant tween 20 permet la solubilisation et diffusion du tetradécane, un tel résultat a été observé dans le cas des émulsion mixtes et multiples.
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Constantin, Boris. "Dragage des sédiments contaminés du lac Saint-Augustin (Québec) et séparation des phases solide-liquide : essai pilote sur plateforme." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30024/30024.pdf.
Full textAbstract:
En raison de rejets agricoles et urbains, le lac Saint-Augustin (Québec) s’est enrichi en phosphore ([Ptot] = 60-120 µg/L), de sorte que ce lac est actuellement eutrophe. La source principale de phosphore étant ses sédiments, deux techniques de gestion des sédiments contaminés ont été évaluées lors d’essais in situ en plateforme flottante dans des enclos : le dragage hydraulique (par succion) et le dragage mécanique (par benne preneuse). Trois procédés de séparation de phases solide-liquide ont été également évalués sur les sédiments dragués : la décantation, la coagulation-filtration et la clarification par hydrocyclone. Le dragage hydraulique a permis d’atténuer l’apport de phosphore par les sédiments, contrairement au dragage mécanique, ce dernier ayant causé la remise en suspension des sédiments. La coagulation-filtration et la décantation ont permis d’obtenir une phase liquide plus limpide que l’eau du lac, avec une très faible teneur en phosphore, [Psoluble] < 10 µg/L.Because of urban and agricultural pollution, Saint-Augustin Lake (Quebec) is in a eutrophic state, with high content of phosphorus ([Ptot] = 60-120 µg/L). As its sediments are the main source of phosphorus, two techniques of contaminated sediment management were assessed during in situ experiment on a floating platform with enclosures: hydraulic dredging (by pumping) and mechanical dredging (with a clamshell bucket). Three techniques of solid-liquid separation were also assessed on the dredged sediment: decantation, coagulation-filtration and separation by hydrocyclone. The hydraulic dredging managed to limit the phosphorus release from the sediment, not like the mechanical dredging that also caused a resuspension of sediment. The coagulation-filtration and the decantation enabled to obtain a liquid phase clearer than lake water with a very low content in phosphorus, [Psoluble] < 10 µg/L.
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Djaoudi, Amirouche. "Séparation de solutions peptidiques modèles par électrodialyse avec membranes d'ultrafiltration." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10164/document.
Full textAbstract:
L’électrodialyse avec membranes d’ultrafiltration (EDUF) est une technique de séparation innovante, particulièrement performante pour le fractionnement sélectif de peptides bioactifs à partir d’hydrolysats enzymatiques. Cependant, les mécanismes de séparation des peptides en EDUF n’ont pas été parfaitement élucidés en raison du caractère complexe des mélanges utilisés. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier la séparation de mélanges peptidiques modèles afin d’identifier les mécanismes régissant la séparation de peptides. Deux peptides synthétiques anionique et cationique ont été sélectionnés. Avant leur séparation par électrodialyse, les deux peptides ont été caractérisés en termes de mobilité électrophorétique, ce qui nous a permis de définir des conditions optimales de migration. Les résultats de séparation de solutions simples puis de mélanges montrent que, dans les conditions opératoires utilisées, les phénomènes limitant le transfert des deux peptides en EDUF sont essentiellement dus à la dissociation de l’eau dans le cas du peptide anionique et au colmatage membranaire dans kjkle cas du peptide cationique. Un ajout de KCl a été effectué dans le but d’augmenter la conductivité du système. Ceci a permis de ralentir la dissociation de l’eau et par conséquent de restaurer le flux initial du peptide anionique. En revanche, l’ajout de KCl n’a pas eu d’effet sur la migration du peptide cationique. Un colmatage important de la membrane échangeuse de cations au cours de l’électrodialyse par ce dernier explique ce phénomène. L’étude confirme par ailleurs que le transfert peptidique dans ce procédé est régi essentiellement par électromigrationElectrodialysis with ultrafiltration membranes (EDUF) is an innovative and performant separation technique, particularly used for the selective bioactive peptide fractionation from enzymatic hydrolysates. However, considering the solution mixture complexity used, the peptide separation mechanisms in EDUF process remain unclear. The purpose of this thesis was to study a peptides models mixture separation in order to identify the peptides separation mechanisms in EDUF process. Both anionic and cationic synthetic peptides were selected. First, the anionic and cationic peptides were characterized in terms of electrophoretic mobility. For both peptides, electrophoretic mobility was measured in order to define the optimal conditions for their migration. Furthermore, peptide electrodialytic separation results have showed, under the operating conditions used, the important role played by water dissociation on anionic peptide and membrane fouling on cationic peptide electromigration. KCl addition was performed in order to increase the system conductivity and to slow down water splitting, which led to a restore of the anionic peptide initial flux. In contrast, the water dissociation did not affect the cationic peptide electromigration. An important cation exchange membrane fouling caused by the cationic peptide explain this phenomena. The study also confirms that the peptide transfer in EDUF is mainly governed by electromigration
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Ceperkovic, Olivera. "Propriétés des membranes homogènes composées de SPEEK/PI pour la séparation de la vapeur d'eau." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24580/24580.pdf.
Full text
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Megard, Denis. "Texturation par cuisson-extrusion de mélanges protéiques à teneur élevée en eau : application à la viande de volaille séparée mécaniquement." Montpellier 2, 1986. http://www.theses.fr/1986MON20200.
Full textAbstract:
Les viandes de volaille separees mecaniquement (vsm) et leurs principales proprietes fonctionnelles sont presentees en introduction. Differents procedes de texturation des viandes et vsm sont exposes ensuite. Parmi ces procedes, la cuisson-extrusion fait l'objet d'une attention particuliere parce que son application aux melanges carnes a teneur elevee en eau a ete proposee dans quelques travaux recents. L'etude experimentale a permis: 1) de mettre en evidence l'evolution des proprietes fonctionnelles (solubilite des constituants proteiques, capacite de retention d'eau et de matieres grasses, pouvoir gelifiant, emulsifiant) de la vsm au cours d'un entreposage de trois mois a l'etat congele; 2) de restructurer la vsm par procede discontinu ou par cuisson-extrusion, en presence ou en absence de divers additifs tels que chlorure de sodium, polyphosphates de sodium, amidon de cereales ou de tubercules, blanc d'uf et alginate. La gelification de la vsm en presence du systeme alginate de sodium/sel de calcium ou en presence d'amidon de pomme de terre permet une restructuration en continu par cuisson-extrusion
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Turgeon, Pierre-Alexandre. "Étude de la séparation et des mécanismes de conversion des isomères de spins de l'eau." Thèse, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/11079.
Full textAbstract:
Étant donné la présence de spins nucléaires indiscernables dans la molécule d'eau, celle-ci est forcée d'exister sous deux formes différentes appelées isomères de spin. Ces isomères de spin, auxquels on réfère en tant que ortho et para, sont des états complètement distincts, ce qui fait que le passage d'un isomère à l'autre est formellement interdit par l'Hamiltonien moléculaire à l'ordre zéro. Ce phénomène d'isomérie de spin existe en réalité dans une vaste gamme de molécules qui possèdent des spins nucléaires identiques: H2, NH3, CH4, etc., et la conversion entre les différents états de spins de ces molécules, bien qu'elle soit en théorie interdite, est un phénomène observé expérimentalement. Encore aujourd'hui, cette conversion demeure énigmatique pour les scientifiques puisque la caractérisation des mécanismes est difficile d'un point de vue pratique. De plus, le concept d'isomère de spin, bien qu'il soit facile à définir en phase gazeuse, ne peut pas se transposer facilement aux phases condensées où l'échange chimique entre les molécules est rapide, par exemple dans l'eau liquide et la glace. En dépit de l'impossibilité d'appliquer ce concept à la glace, la communauté d'astrophysique continue d'utiliser la température de spin mesurée spectroscopiquement dans la chevelure des comètes pour extrapoler les conditions présentes au cœur où à la surface de ces comètes. Il apparait clair que la littérature sur le sujet est incomplète et que de nombreuses expériences doivent être menées en laboratoire pour fournir des réponses aux questions en suspend.
Le premier volet de cette thèse est consacré à la description d'un nouvel appareil de séparation des isomères de spins de l'eau qui met à profit un effet de déflexion magnétique qui agit sur les spins nucléaires de la molécule d'eau. Grâce à une lentille magnétique à géométrie hexapolaire, l'état de spin ms=+1 de la molécule d'eau ortho (o-H2O), une fois en phase gazeuse dans un faisceau moléculaire, peut être focalisé afin d'augmenter sa concentration dans le jet.
Cette technique donne accès à des enrichissements en isomère de spin o-H2O jusqu'ici inégalés et ouvre la porte à un éventail d'expériences de corrélation quantique qui permettront de mieux comprendre le comportement des isomères de spin de l'eau lors de réactions chimiques, de processus d'adsorption/désorption sur une surface où lors de la condensation à l'état solide. La conception, la construction, la fabrication et la caractérisation de ce nouvel appareil sont décrites dans cette thèse en plus des résultats expérimentaux préliminaires qui y sont présentés.
La spectroscopie REMPI (2+1) (anglais: Resonance-enhanced multiphoton ionization traduction: ionisation résonante multiphotonique) couplé à une technique de spectrométrie de masse à temps de vol (TOF-MS) est utilisée pour accéder à une caractérisation des états rovibroniques de la molécule d'eau directement dans la phase gaz. La REMPI-TOF-MS permet donc de mesurer directement le ratio entre les molécules ortho et para dans la phase gaz, que ce soit directement dans un faisceau moléculaire, ou encore après l'adsorption/désorption des molécules sur une surface. Les principes fondamentaux de la spectroscopie REMPI ainsi que son application pour la caractérisation des isomères de spin de l'eau sont discutés dans cette thèse.
Dans le cadre des expériences réalisées avec ce nouvel appareil, un faisceau moléculaire d'eau dilué à 10% dans l'argon a été généré par une expansion supersonique et focalisé avec la lentille magnétique. En sélectionnant la portion d'intérêt du faisceau, un OPR supérieur à 15 (94% o-H2O) a pu être mesuré dans un faisceau avec une température rotationnelle estimée à 41±5K. Les simulations de trajectoires réalisées par ordinateur ont permis d'obtenir un excellent accord avec les données expérimentales obtenues, suggérant un OPR réel beaucoup plus élevé dans le jet moléculaire. La faible quantité de p-H2O demeurant dans le faisceau est difficile à quantifier, ce qui ne permet pas de rapporter avec certitude une valeur d'OPR exacte.
Le deuxième volet de cette thèse est quant à lui consacré à la technique d'isolation en matrice de gaz rare. Jusqu'à aujourd'hui, cette technique reste la seule permettant de conserver des distributions hors-équilibre d'isomères de spins de l'eau sur des échelles de temps de l'ordre de l'heure. Pour espérer faire des expériences intéressantes avec le faisceau moléculaire enrichi en o-H2O, il est important de pouvoir les conserver en laboratoire. Plus spécifiquement, une étude de confinement en matrice de gaz rare sur les isotopologues de l'eau (H216O, H217O et H218O) à basse température a été réalisée. L'interconversion des isomères de spin dans ce type de système est observée depuis longtemps déjà, mais l'interprétation physique exacte derrière ce phénomène demeure encore aujourd'hui une question ouverte.
La présente étude apporte des données expérimentales sans précédent dans la littérature pour la conversion des isomères de spins de H2O à basse température dans une matrice d'argon. La dépendance des taux de conversion avec la température a été étudiée et deux régimes de conversion différents sont mis en évidence. D'abord, un régime à basse température où la conversion ortho à para procède indépendamment de la température, signe d'un phénomène non activé thermiquement et où la conversion para à ortho procède avec une barrière d'activation apparente de 23±1 cm-1. Cette barrière correspond en réalité à la différence d'énergie entre le premier niveau rotationnel para (000) et le premier niveau rotationnel ortho (101). Ensuite, un régime à haute température où les conversions ortho à para et para à ortho procèdent respectivement avec des barrières d'activation apparentes de 47±3 cm-1 et de 65±3 cm-1. Ces barrières peuvent aussi être reliées à des niveaux d'énergies rotationnels de la molécule d'eau en matrice (les états para 202 et ortho 212, ce qui permet d'identifier par le biais de quels états la conversion des isomères de spins peut avoir lieu.
Les données obtenues mettent aussi en évidence le couplage entre la rotation et la translation de la molécule d'eau dans le site de confinement (appelé couplage RTC pour : rotational-translational coupling) dont le premier niveau d'énergie se situe approximativement à 68 cm-1.
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Xie, Hai An. "Séparation des mélanges eau-amine aliphatique par des procédés à membrane : application à la déshydratation des amines ou à leur extraction." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://www.theses.fr/1992INPL076N.
Full textAbstract:
Les amines aliphatiques sont des solvants ou réactifs importants dans les industries chimiques et pétrochimiques. Dans certains cas, elles doivent être déshydratées. Leur utilisation peut provoquer des pollutions graves et il faut donc récupérer les amines utilisées, si possible de façon économique. Dans ce travail, la déshydratation des amines a été étudiée. Des membranes échangeuses d'ions et des membranes en alcool polyvinylique ont été étudiées dans des conditions différentes (composition, température, natures des amines. . . ). Il apparait que les membranes ayant des groupes sulfoniques sont les plus performantes parmi celles que nous avons examinées. La pervaporation discontinue a également été réalisée afin d'estimer la capacité de ce procédé. Dans la deuxième partie de ce travail, l'extraction d'amine de milieux aqueux a été examinée. La pervaporation avec une membrane silicone fait apparaitre une faible sélectivité due a la forte affinité de l'amine avec l'eau par rapport à celle avec la membrane. L'extraction de l'amine volatile par pertraction avec une membrane silicone dense et l'extraction par membrane gazeuse, à l'aide d'un acide, ont été étudiées. Ces deux procédés permettent d'extraire rapidement l'amine de solutions aqueuses. Les influences de différents paramètres (concentrations, température, vitesse d'agitation. . . ) Ont été étudiées et modélisées
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Gazagnes, Laetitia. "Modification de la surface de membranes céramiques par greffage, application au dessalement et à la séparation d'émulsions." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20074.
Full text
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Kuswandi, M. "Procédés de séparation en milieu dispersé : régénération du triéthylène glycol par extraction de l'eau à l'aide d'un brouillard. Etude sur pilote et simulation. Séparation d'hydrocarbures par membranes liquides émulsionnées." Compiègne, 2000. http://www.theses.fr/2000COMP1275.
Full textAbstract:
Ce travail a été réalisé en partie dans le cadre d'une collaboration avec la société Prosernat. L'objectif de notre travail était d'étudier différents procèdes de séparation de systèmes contenant des hydrocarbures et de l'eau. La première partie décrit la mise au point d'un procède de séparation du système heptane toluène par membranes liquides émulsionnées (émulsions multiples) présentant une grande aire de surface d'échange. Ce mélange est difficile à séparer par distillation du fait de la faible différence des points d'ébullition des deux constituants. La différence des coefficients de diffusion et des solubilités des constituants dans l'eau permet de mettre en évidence la sélectivité de la séparation. L'analyse de composition des phases huileuses par chromatographie en phase gazeuse nous montre que le transfert du toluène est beaucoup plus important que celui de l'heptane. Nous avons constaté que la sélectivité augmente rapidement au cours des premières minutes et que la sélectivité diminue avec la concentration du toluène dans le mélange initial. La deuxième partie est consacrée à la séparation du système tri éthylène glycol-eau. Dans l'industrie du gaz naturel, l'eau qu'il contient pose souvent des problèmes, tels que la formation d'hydrates et l'augmentation du caractère corrosif du gaz. La déshydratation du gaz naturel est donc une étape essentielle dans le traitement du gaz. Un procède le plus répandu est la déshydratation par du tri éthylène glycol (teg) dans une colonne d'absorption. Le teg est ensuite régénère par distillation atmosphérique à 204°c ce qui permet d'obtenir une pureté massique du teg de 99% environ. Or la déshydratation du gaz naturel dépend de la concentration du teg et afin d'obtenir la spécification requise du gaz naturel de très basse teneur en eau, une concentration supérieure du teg est généralement nécessaire. Le travail confié par Prosernat a été réalisé de façon à étudier sur pilote une méthode de régénération du teg par séparation flash suivie d'une condensation de la phase vapeur riche en eau par pulvérisation du teg froid. Cette méthode permet d'obtenir une concentration du teg d'environ 99,6%. La teneur en eau est analyse par dosage coulométrique de Karl Fischer. Une étude de simulation a également été réalisée à l'aide d'un programme en langage pascal et du modèle unifac préalablement testé pour l'équilibre liquide-vapeur du binaire teg-eau. A partir des résultats de la simulation, on a constaté que la concentration du teg régénéré dépend du débit de teg à sécher.
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Perez, Fernandez Andrea. "Etude expérimentale sur l'échange isotopique dans le système eau-roches carbonatées." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30398.
Full textAbstract:
Les signatures isotopiques des minéraux carbonatés sont utilisées pour caractériser de nombreux processus géochimiques. Cette thèse a pour but de déterminer les vitesses auxquelles ces signatures isotopiques peuvent être altérées lors des interactions entre les fluides et les minéraux. A cette fin, une série d'études expérimentales a été conduite avec la dolomite (CaMg(CO3)2), la magnésite (MgCO3) et la calcite (CaCO3). On a mesuré l'évolution temporelle des compositions isotopiques de Ca et Mg pendant une série d'expériences de dissolution en réacteur fermé de la dolomite à des températures de 50°C à 126°C. A T < 120°C la composition isotopique du calcium dans la phase fluide est identique à celle de la dolomite initiale, mais au-delà de cette température, la signature isotopique du calcium dans le fluide (delta(44/42)Ca fluid) après 4 semaines était 0.6±0.1‰ plus lourde que l'originale. En revanche, le rapport delta(26/24)Mg du fluide reste égal à celui de la dolomite à toutes les températures étudiées. Ces résultats indiquent un double transfert de calcium vers et depuis la structure de la dolomite à T > 120°C. En outre, ces résultats suggèrent que la difficulté de la dolomite à précipiter à température ambiante doit être la conséquence de l'incapacité de Mg à s'incorporer dans la structure du minéral. Dans une autre étude on a conduit des expériences de dissolution de la magnésite à 25°C en solution aqueuses pour différents pH et pression de CO2. On a trouvé que la composition isotopique du fluide à proximité de l'équilibre chimique était différente de celle du solide, ce qui reflète un double transfert de Mg en direction et hors du minéral à température ambiante. Cependant, un seul mécanisme de fractionnement ne peut expliquer le comportement isotopique de Mg observé. La dernière partie de ce travail, consacrée au fractionnement isotopique du carbone dans le système calcite-eau, montre une évolution du fractionnement isotopique de cet élément vers le fractionnement isotopique à l'équilibre d'une durée d'une année après l'atteinte de l'équilibre chimique entre la calcite et l'eau. Les vitesses de rééquilibrage des isotopes de carbone sont ainsi quatre ordres de grandeurs plus lentes que la vitesse d'équilibrage de la calcite avec la solution. Ceci suggère que l'étape limitante dans le processus de rééquilibrage des isotopes du carbone est le transport de cet élément dans le cristal après l'échange isotopique à la surface de ce dernier. Les résultats de cette thèse indiquent que la signature isotopique de Mg, Ca et C des carbonates n'est pas invariante à l'échelle des temps géologiques et qu'elle peut être altérée durant l'interaction de ces minéraux avec l'eau. Ainsi, la préservation des signatures isotopiques des carbonates requiert d'une faible perméabilité des roches ou bien quelque mécanisme inhibant les échanges des métaux et du carbone à la surface des cristauxThe isotopic signatures of carbonate minerals have been applied to illuminate a plethora of natural geochemical processes. This thesis is aimed to assess the rates and or conditions at which such isotope signatures might be altered by fluid-mineral interaction through a series of systematic experimental studies performed with dolomite (CaMg(CO3)2) magnesite (MgCO3) and calcite (Ca-CO3). Ca and Mg isotopic compositions were measured as a function of time during closed-system stoichiometric dolomite dissolution experiments at 50 to 126°C. Although identical to that of the original dolomite at low temperatures, at temperatures >120 °C, the calcium isotopic signature of fluid phase (delta(44/42)Ca fluid) became 0.6±0.1‰ higher than that of the dissolving dolomite over a 4-week period. In contrast, the delta(26/24)Mg fluid, remained equal to that of the dolo-mite both at low and high temperatures. This set of experiments evidences the two-way transfer of calcium in and out of the dolomite structure at elevated temperatures. The results suggest that the inhability of dolomite to precipitate at these conditions is due to the difficulty of Mg to be reincorporated in the dolomite structure. In a follow-up study, magnesite was dissolved at 25°C in the presence of fluids with distinct pH and CO2 pressures. The isotopic compositions of the fluid differed from that of the solid at near-to chemical equilibrium indicating the two-way transfer of magnesium into this mineral at ambient temperatures. A single fractionation mechanism cannot explain the distinct Mg isotope behaviors observed. Further work on carbon isotope exchanges in the calcite water system shows a slow by steady evolution of the carbon isotopic composition towards the accepted equilibrium fractionation factor over the course of nearly year-long experiments after the system had attained bulk chemical equilibrium. Carbon isotope reequilibration rates were found to be approximately four orders of magnitude slower than that of bulk calcite dissolution, suggesting that the rate limiting step to the carbon isotope reequilibration process is the transport of carbon into and out of the bulk mineral after it has exchanged on the surface. The results of this thesis suggest that the Mg, Ca and C isotopic signatures in carbonate minerals are not invariant over geological time-frames and can be readily altered by water-mineral interaction. Such results indicate that the preservation of carbonate mineral signatures require low permeability rock formations or some inhibitory mechanism limiting metal and carbon exchange
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Suwal, Shyam, and Shyam Suwal. "Fractionation of Peptides from Protein Hydrolysate by Electrodialysis with Filtration Membrane : process optimization, Fouling characterization and Control mechanisms." Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26619.
Full textAbstract:
Des peptides bioactifs ont déjà été fractionnés par électrodialyse avec membrane de filtration (ÉDMF) à partir d’hydrolysats de sous-produits de crabe des neiges. L’optimisation des paramètres apparaît maintenant indispensable pour perfectionner le procédé. Ainsi, le taux de migration des peptides, leur sélectivité et l'évolution des paramètres électrodialytiques ont été étudiés pour différents paramètres (configuration, concentration en KCl et types de champ électrique). La configuration (2) de la cellule d’ÉDMF comprenant deux compartiments d'alimentation et un compartiment de récupération a démontré des valeurs de champ électrique local relativement stables par rapport à la configuration (1) constituée d’un compartiment d’alimentation et de deux compartiments de récupération. Des peptides contenant des glutamates, des aspartates, et des glycines ont été séparés avec la configuration 1 et des peptides composés d’arginines et de lysines avec la configuration 2. Un taux de migration peptidique de 13,76 ± 3,64 g/m2h a été obtenu par le maintien constant de la conductivité des solutions. La sélectivité a été accrue en augmentant la concentration en KCl de 1 à 5 g/L dans le compartiment de récupération. Une augmentation de la force ionique a amplifié la charge de surface, agrandissant ainsi la taille effective des pores et réduisant la couche d'hydratation de la membrane d’ultrafiltration. Toutefois, les membranes échangeuses d’anions et de cations ont été colmatées par des peptides et des acides aminés et détériorées pendant l’ÉDMF. Pour résoudre ces problèmes, l’effet de l’application du champ électrique pulsé (PEF) et de l'inversion de polarité (PR) a été étudié. Le taux de migration des peptides n'a pas été affecté sauf avec PR à 40 V. La sélectivité a été maximale avec PEF à 20 V. La dissociation de l'eau a été réduite tout en conservant les propriétés physico-chimiques des membranes grâce à l’application du PEF et de la PR par rapport au courant continu (DC). En outre, la plus faible quantité d'énergie a été consommée avec le PEF. Par conséquent, il a été possible d’optimiser la technologie d’ÉDMF du point de vue de l’efficacité énergétique, de la sélectivité peptidique et de l’encrassement membranaire grâce à l’application du PEF et tout en maintenant la conductivité électrique des solutions.Des peptides bioactifs ont déjà été fractionnés par électrodialyse avec membrane de filtration (ÉDMF) à partir d’hydrolysats de sous-produits de crabe des neiges. L’optimisation des paramètres apparaît maintenant indispensable pour perfectionner le procédé. Ainsi, le taux de migration des peptides, leur sélectivité et l'évolution des paramètres électrodialytiques ont été étudiés pour différents paramètres (configuration, concentration en KCl et types de champ électrique). La configuration (2) de la cellule d’ÉDMF comprenant deux compartiments d'alimentation et un compartiment de récupération a démontré des valeurs de champ électrique local relativement stables par rapport à la configuration (1) constituée d’un compartiment d’alimentation et de deux compartiments de récupération. Des peptides contenant des glutamates, des aspartates, et des glycines ont été séparés avec la configuration 1 et des peptides composés d’arginines et de lysines avec la configuration 2. Un taux de migration peptidique de 13,76 ± 3,64 g/m2h a été obtenu par le maintien constant de la conductivité des solutions. La sélectivité a été accrue en augmentant la concentration en KCl de 1 à 5 g/L dans le compartiment de récupération. Une augmentation de la force ionique a amplifié la charge de surface, agrandissant ainsi la taille effective des pores et réduisant la couche d'hydratation de la membrane d’ultrafiltration. Toutefois, les membranes échangeuses d’anions et de cations ont été colmatées par des peptides et des acides aminés et détériorées pendant l’ÉDMF. Pour résoudre ces problèmes, l’effet de l’application du champ électrique pulsé (PEF) et de l'inversion de polarité (PR) a été étudié. Le taux de migration des peptides n'a pas été affecté sauf avec PR à 40 V. La sélectivité a été maximale avec PEF à 20 V. La dissociation de l'eau a été réduite tout en conservant les propriétés physico-chimiques des membranes grâce à l’application du PEF et de la PR par rapport au courant continu (DC). En outre, la plus faible quantité d'énergie a été consommée avec le PEF. Par conséquent, il a été possible d’optimiser la technologie d’ÉDMF du point de vue de l’efficacité énergétique, de la sélectivité peptidique et de l’encrassement membranaire grâce à l’application du PEF et tout en maintenant la conductivité électrique des solutions.
Bioactive peptides were efficiently separated by using electrodialysis with filtration membrane (EDFM) from snow crab byproduct hydrolysate. Meanwhile, optimization of parameters is indispensable for scaling-up. The peptide migration rate and selectivity as well as evolution of electrodialytic parameters were studied with different parameters such as EDFM cell configuration, KCl concentration and type of electric field. The EDFM stack with two feed and one recovery compartments (configuration 2) has relatively stable electric field strengths (local) than the configuration with one feed and two recovery compartments (configuration 1). Peptides containing anionic amino acids: glutamic and aspartic acid as well as glycine and cationic amino acids: arginine and lysine were fractionated using configuration 1 and 2, respectively. Maintenance of solution conductivity upheld the local electric field and peptide migration throughout the treatment resulting in a higher peptide migration rate of 13.76±3.64 g/m2.h never observed so far. The selectivity of cationic peptides containing arginine and lysine increased significantly with increase in KCl concentration from 1 to 5 g/L. An increase in ionic strength amplified the surface charge density of filtration membrane subsequently increasing effective pore size and reducing hydration layer. However, both anion- and cation-exchange membranes were fouled by peptides and amino acids and were deteriorated during EDFM treatment. To address these problems, the effect of applying pulsed electric field (PEF) and polarity reversal (PR) was studied. The peptide migration rate was unaffected among PEF, PR and DC modes except with PR at 40 V. The selectivity of cationic peptides was maximum with PEF at 20 V. Fouling and water dissociation were significantly reduced and physicochemical properties of IEMs were better-protected with PEF and PR than DC. Moreover, the least amount of energy was consumed with PEF mode. Therefore, the parameters affecting EDFM process were optimized in terms of energy efficiency, selectivity and lower deterioration of membranes by applying PEF regime with configuration 2 and maintaining the constant electrical conductivity of solutions.
Bioactive peptides were efficiently separated by using electrodialysis with filtration membrane (EDFM) from snow crab byproduct hydrolysate. Meanwhile, optimization of parameters is indispensable for scaling-up. The peptide migration rate and selectivity as well as evolution of electrodialytic parameters were studied with different parameters such as EDFM cell configuration, KCl concentration and type of electric field. The EDFM stack with two feed and one recovery compartments (configuration 2) has relatively stable electric field strengths (local) than the configuration with one feed and two recovery compartments (configuration 1). Peptides containing anionic amino acids: glutamic and aspartic acid as well as glycine and cationic amino acids: arginine and lysine were fractionated using configuration 1 and 2, respectively. Maintenance of solution conductivity upheld the local electric field and peptide migration throughout the treatment resulting in a higher peptide migration rate of 13.76±3.64 g/m2.h never observed so far. The selectivity of cationic peptides containing arginine and lysine increased significantly with increase in KCl concentration from 1 to 5 g/L. An increase in ionic strength amplified the surface charge density of filtration membrane subsequently increasing effective pore size and reducing hydration layer. However, both anion- and cation-exchange membranes were fouled by peptides and amino acids and were deteriorated during EDFM treatment. To address these problems, the effect of applying pulsed electric field (PEF) and polarity reversal (PR) was studied. The peptide migration rate was unaffected among PEF, PR and DC modes except with PR at 40 V. The selectivity of cationic peptides was maximum with PEF at 20 V. Fouling and water dissociation were significantly reduced and physicochemical properties of IEMs were better-protected with PEF and PR than DC. Moreover, the least amount of energy was consumed with PEF mode. Therefore, the parameters affecting EDFM process were optimized in terms of energy efficiency, selectivity and lower deterioration of membranes by applying PEF regime with configuration 2 and maintaining the constant electrical conductivity of solutions.
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Sala, Stéphanie. "Réduction de la radiotoxicité des déchets nucléaires à vie longue : études théoriques et stratégiques de la transmutation des actinides mineurs et des produits de fissions dans les réacteurs électronucléaires." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11075.
Full textAbstract:
L'industrie nucleaire genere des dechets contenant des matieres radioactives dont certaines ont la particularite d'avoir une duree de vie tres longue, jusqu'a plusieurs millions d'annees, et presentant, de ce fait, un risque pour l'homme et l'environnement d'aujourd'hui mais aussi pour les generations futures. Il est imperatif de gerer au mieux ces dechets afin de minimiser ce risque. L'objectif premier de cette these est d'etablir un bilan de la situation actuelle concernant les dechets radioactifs a vie longue: leur identite, les quantites produites dans les reacteurs electronucleaires et dans le cycle du combustible, et leur nocivite a long terme jusqu'a quelques millions d'annees. On effectue ensuite une synthese des solutions de gestion et plus particulierement de la solution de separation et de transmutation de ces matieres dans les reacteurs electrogenes, ainsi que des consequences sur les parametres cur et cycle du combustible. Une etude d'application sur un parc electronucleaire comprenant des reacteurs a eau pressurisee et des reacteurs a neutrons rapides permet d'evaluer les potentialites et les contraintes d'une telle solution, ainsi que les gains attendus sur les bilans matieres, activite et radiotoxicite a long terme
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Ducom, Gaëlle. "Etude de procédés hybrides pour la nanofiltration de macroémulsions : couplage avec une déstabilisation chimique et avec un écoulement gaz / liquide." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0017.
Full textAbstract:
Cette étude est centrée sur le procédé de nanofiltration appliqué au traitement de fluides de coupe de type macroémulsions. L'objectif est d'améliorer ce procédé, dont la principale limitation est liée aux phénomènes de colmatage par dépôt de gouttes et de polarisation de concentration qui réduisent le flux de perméat. A cet effet, deux procédés ont été étudiés : l'utilisation d'un écoulement intermittent gaz / liquide dans le concentrat et le couplage avec une déstabilisation chimique de l'émulsion. Le premier procédé permet d'obtenir une amélioration du transfert à travers la membrane pour plusieurs types de solutions : émulsions stabilisées ou non stabilisées d'huile dans l'eau et suspensions de bentonite. L'amélioration du flux de perméat atteint un facteur 2,4 dans certaines conditions opératoires. Une caractérisation de l'hydrodynamique des écoulements gaz / liquide dans un module plan a permis d'une part d'acquérir une banque de données des paramètres observables de l'écoulement et d'autre part, la détermination des contraintes de cisaillement à la paroi des membranes par une méthode électrochimique. L'amélioration du flux en nanofiltration a alors été reliée à certains paramètres hydrodynamiques. Par contre, dans les conditions opératoires étudiées, le second procédé ne permet pas d'observer une amélioration du flux de perméat, ce qui a été expliqué en partie par les phénomènes osmotiques. Plusieurs mécanismes de déstabilisation d'une émulsion ont été identifiés en fonction de la concentration en selThis study concerns the nanofiltration process applied to cutting oil fluids in the form of macroemulsions treatment. The aim is to enhance this process productivity, which is essentially limited by fouling in the form of oil drops deposit and by polarisation concentration. Both phenomena induce low permeate fluxes. For that, two processes were studied: use of air sparging and coupling with a chemical destabilisation of the emulsion. The first process allows flux enhancement for several kinds of solutions: stabilised or non-stabilised emulsions and clay suspensions. The permeate flux enhancement can reach a factor 2. 4 depending on the operating conditions. Two-phase flow in the concentrate compartment of a flat sheet cell was characterised. A data bank of flow characteristics was obtained and wall shear stresses at the membrane surface were determined using an electrochemical method. Flux enhancement in nanofiltration was then linked to some hydrodynamic parameters. On the other hand, in the operating conditions of this study, the second process does not induce flux enhancement, which was partly explained by osmotic phenomena. Several destabilisation mechanisms of the emulsion were identified, depending on the salt concentration
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Saidani, Hafedh. "Influence des paramètres procédés sur les performances des membranes polymères de nanofiltration." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20151.
Full textAbstract:
Parmi les différents procédés membranaires, la nanofiltration (NF) apparaît comme la technique séparative possédant le plus fort potentiel de développement dans les années à venir. Cette technique relativement récente a d'ores et déjà su s'imposer dans de nombreux secteurs du monde industriel et elle continue de susciter d'importants efforts en matière de recherche et de développement. Les performances de séparation d'une membrane de NF sont fortement dépendantes des conditions opératoires. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier et de comprendre l'influence de la température et du pH sur le flux de perméation de différentes membranes polymères commerciales et sur leur aptitude à retenir des solutés neutres ou des électrolytes. Les résultats montrent que les paramètres étudiés ont une grande influence sur les performances de la NF (flux et de rétention). Des études de caractérisation ont par ailleurs été réalisées, dans le but de déterminer la relation entre les propriétés physico-chimiques de la membrane et sa performance. A l'issu de cette étude, nous avons montré que les paramètres les plus sur la NF sont : la température de transition vitreuse et la charge de la couche active de la membraneThe applications of nanofiltration (NF) in the water treatment and industrials effluents are in a continuous development. The influence of the process parameters on the performances of the NF membranes is a special concern. The present work shows the influence of the temperature and the pH of a feed solution containing neutral and charged solutes on the permeability and the retention capacity of the several polymeric commercial NF membranes. The results show that the studied parameters have a considerable influence on the performance of NF. Characterization studies were also done to determine the relationship between physicochemical properties and the membrane performances. The parameters that affect the most NF operation: the glass transition temperature of the thin active layer and membrane charge density
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Couffin, Nathalie. "Elimination de composes organohalogenes volatils a l'etat de traces dans l'eau par distillation membranaire sous vide." Toulouse, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAT0007.
Full textAbstract:
L'originalite de cette etude reside dans la perspective d'utilisation d'un contacteur a membrane, la distillation membranaire sous vide (dmv) dans une filiere d'eau potable, en traitement d'affinage. L'objectif est d'eliminer les composes organohalogenes volatils a l'etat de traces dans l'eau et de produire une eau conforme aux valeurs guides europeennes. A l'issue d'une synthese et d'une analyse bibliographique sur les materiaux membranaires poreux puis d'une etude de caracterisation de six membranes planes, les criteres de selection d'une membrane adaptee a la dmv pour l'application concernee sont presentes et discutes. Une modelisation du procede a ete developpee en prenant en compte le couplage du transfert de matiere et de chaleur. Ce modele a ete valide experimentalement. L'influence des principaux parametres operatoires sur les performances du procede a ete caracterisee experimentalement. Puis, une simulation de la dmv a l'echelle industrielle permet de definir les conditions operatoires minimisant la consommation energetique totale de dmv pour un module plan industriel. Les premiers elements de conception d'un module plan industriel sont proposes et compares a ceux d'un module fibres creuses, plus prometteurs. Enfin, cette etude est cloturee par une comparaison technico-economique de la dmv avec des procedes conventionnels et la nanofiltration.
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Brach-Papa, Christophe. "Analyse fluorimétrique de l'aluminium dans les eaux de consommation : développements méthodologiques spécifiques adaptés à l'automatisation." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11019.
Full textAbstract:
L'application des nouvelles réglementations concernant la qualité des eaux potables nécessite l'utilisation d'outils analytiques permettant une mesure sur site plus rapide pour un contrôle plus rigoureux des paramètres. Les techniques usuelles destinées à l'analyse des métaux traces comme l'aluminium, compte tenu de leur complexité et de leur coût, sont peu ou pas adaptées à ce type de mesure. L'objectif de cette étude consiste à mettre au point une nouvelle procédure analytique destinée à l'analyse de l'aluminium dans les eaux de consommation et répondant aux nouvelles exigences réglementaires. La procédure proposée est basée sur la combinaison d'une extraction de l'aluminium en phase solide (SPE) et d'une détection par spectrofluorimétrie du complexe formé entre un ligand et l'élément élué. L'extraction semi-sélective de l'aluminium est réalisée à l'aide d'une résine à base de poly(styrène-co-divinylbenzène) fonctionnalisée avec un agent chélatant, l'acide-2-hydroxybenzoi͏̈que. La détection de l'aluminium est réalisée par formation d'un complexe fluorescent avec un ligand organique, l'acide-8-hydroxyquinoleine-5-sulfonique. Les résultats d'une comparaison des mesures effectuées par la procédure proposée et par spectroscopie d'absorption atomique sont très satisfaisants. Les caractéristiques de notre procédure alternative permettent son application aux eaux potables. Les premiers essais d'un système automatisé basé sur l'utilisation des techniques d'injection séquentielle des réactifs et des échantillons (SIA et MSFIA) sont encourageants, permettant à terme la réalisation d'un analyseur en continu de l'aluminium
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Gervais, Gaël. "Rôle des paramètres opératoires sur la fiabilité d’une analyse multi-résidus de micropolluants dans l’eau : extraction sur phase solide, séparation par chromatographie liquide à très haute pression et détection par spectrométrie de masse en tandem." Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S057.
Full textAbstract:
La présence de micropolluants est un aspect majeur pour évaluer la qualité des eaux. Depuis quelques années les méthodes analytiques combinant l’extraction sur phase solide et la séparation par chromatographie liquide couplée à la détection par spectrométrie de masse en tandem se sont imposées pour mesurer une large gamme de micropolluants. A partir d’un exemple d’analyse multi-résidus de pesticides et de composés perturbateurs endocriniens dans les eaux, il a été recherché l’influence des différents paramètres de l’extraction, de la séparation, de la détection et du retraitement des données sur la qualité de l’analyse (répétabilité, fiabilité, stabilité, reproductibilité…). Chacune des étapes de la méthode d’analyse ont été optimisées et tous les paramètres qui influencent le signal des substances détectées avec ce type d’appareillage ont été discutés. Une réflexion globale sur l’origine des variations des signaux observées et sur la pertinence des solutions qui peuvent être apportées a été menée. Des exemples d’applications en milieu réel et en analyse inter-laboratoire des protocoles développés pour la mesure des pesticides valideront les solutions adoptées. Les clés et les outils permettant de maîtriser les résultats d’analyse des micropolluants dans l’eau par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse sont ainsi présentés dans ce travailThe occurrence of micropollutants is a major aspect in water quality assessment. For the last few years, analytical methods combining solid-phase extraction, liquid chromatography and tandem mass spectrometry has become the main technique for the analysis of a broad range of micropollutants. On the basis of some pesticides and endocrine disruptor compounds in water analysis, impacts of the parameters: extraction, separation, detection and data processing, on the analysis reliability (repeatability, accuracy, stability, reproducibility…) have been studied. Each step of the analytical method has been optimized and the parameters, affecting substance signals have been discussed. A global reflection upon the cause of signal variations and the possible answers to apply has been conducted. Proposed answers were validated by real matrix analysis and inter-laboratory studies. This work presents the tools and the key-points to ensure the results obtained by liquid chromatography/tandem mass spectrometry analysis
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Jacquin, Céline. "Caractérisation de la Matière Organique Dissoute (DOM) et de ses interactions avec une séparation par membrane pour l'amélioration du contrôle des BioRéacteurs à Membranes (BàM)." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT063/document.
Full textAbstract:
Les BioRéacteurs à Membranes (BàM) sont une technologie adaptée à l’un des challenges du 21ème siècle : la réutilisation des eaux usées.En combinant un traitement biologique et une filtration membranaire, ce procédé permet d’atteindre une qualité d’eau adaptée à la réutilisation en permettant une désinfection physique totale. Néanmoins, son essor économique est fortement limité par le colmatage membranaire qui, quand le système est optimisé, est dû principalement à la Matière Organique Dissoute (DOM). Afin de comprendre et de maitriser ce colmatage, des outils ont été développés pour identifier les composés de la DOM responsables du colmatage. Ainsi, au cours de cette thèse, la DOM de deux BàM, alimentés par des effluents réels, a été étudiée ; un BàM traitant des eaux usées urbaines(station d’épuration de La Grande Motte) et un BàM échelle pilote traitant des urines réelles. La matière organique dissoute issue du premier BàMa ainsi été fractionnée par taille et par hydrophobicité pour identifier les mécanismes de colmatage associés à chaque fraction.Des tests de filtration, réalisés sur les différentes fractions, ont permis d’identifier les colloïdes (protéines) comme responsables majeurs du colmatage externe (gâteau) et les substances humiques comme responsables du colmatage interne. En combinant ces tests de filtration avec des mesures de fluorescence3D (3DEEM), étant une méthode rapide dont le signal facilement exploitable, il a été possible de définir des indicateurs qualitatifs pour ces deux familles de colmatants. Par la suite, en combinant la 3DEEM avec une méthode de séparation et quantification par taille (LC-OCD), le signal de 3DEEM qualitatif a été calibré pour donner une information quantitative et de taille au travers d'une analyse rapide.Ces nouveaux indicateurs ont ensuite été mesurés sur site et ont permis d’établir des liens entre les paramètres opératoires ou la qualité de l’intrant pour le suivi global de la DOM et son impact sur le colmatage. Ces outils soulignent toute la potentialité de la fluorescence 3D comme indicateur en temps réel du suivi, du contrôle et de l’optimisation de l‘étape de séparation membranaireMembrane BioReactors (MBR) are suitable technology to face one of the major 21th century challenges : wastewater reuse.Combining biological treatment with membrane separation step, MBR produce reusable water through total physical disinfection. Nevertheless, it democratization is limited by membrane fouling that is mainly caused by Dissolved Organic Matter (DOM) compounds when the system is optimized.In order to understand and control membrane fouling, tools were developed to identify DOM compounds responsible for this phenomenon.Thus, this PhD work, focused on studying the DOM taken from two MBR fed with real wastewater: a full-scale MBR treating urban wastewater (La Grande-Motte wastewaster treatment plant) and a lab-scale MBR treating urine from source-separated toilets.Dissolved organic matter collected in the first MBR was fractionated by size and hydrophobicity to identify fractions’ fouling mechanisms. Then, filtration tests performed on the different fractions highlighted the role of colloids (proteins) in external fouling (cake) and humic substances in internal fouling. Filtration tests were combined with fluorescence3D (3DEEM) measurements, which is a quick identification method with an easy extracted signal, allowing to define qualitative indicators for both foulants classes.After, coupling 3DEEM with a size separation and quantification method (LC-OCD), qualitative signals from foulants indicators were calibrated. Thus, using 3DEEM it was possible to obtain a quantitative and size information about DOM foulants. These new indicators were used on-site and allowed establishing links between DOM and operating parameters or influent quality, which is necessary for DOM global control and its impact on membrane fouling. These tools highlight the potentiality for 3DEEM on-line application for separation step monitoring, control and optimization
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Chevrier, Sarah. "Nouvelles membranes à base de matériaux 2D et procédés innovants pour la séparation sélective des ions et des gaz." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASF017.
Full textAbstract:
Au cours des dernières décennies, les matériaux bidimensionnels (2D) ont fait l'objet de recherches approfondies dans le domaine des technologies membranaires. Leurs propriétés uniques de transport d'espèces chimiques confèrent aux membranes constituées de ces nanomatériaux des capacités exceptionnelles de séparation des constituants d'un mélange, liquide ou gazeux. De surcroît, ces membranes se révèlent être une solution de séparation à la fois durable et rentable, notamment pour divers enjeux environnementaux, tels que le traitement de l'eau, le recyclage des métaux des déchets électroniques et la séparation des gaz. Par conséquent, ces travaux de thèse présentent le développement et la caractérisation de nouvelles membranes composées de matériaux 2D pour la séparation de gaz et d'ions. D'une part, les membranes constituées de pentoxyde de vanadium, V₂O₅, ont montré un fort potentiel dans la séparation de mélanges binaires He/CO₂ et He/N₂, surpassant l'état de l'art de certaines membranes polymères et inorganiques. D'autre part, les membranes à base de nanomatériaux 2D chargés, tels que la Na-bentonite ou l'acide phosphatoantimonique H₃Sb₃P₂O₁₄ (H3), ont été appliquées à la séparation d'ions par osmose directe. Le matériau H3 a démontré une sélectivité exceptionnelle pour l'argent, qui s'avère très utile notamment pour le recyclage des panneaux photovoltaïques. De plus, des performances comparables ont été obtenues avec des phases modifiées de H3 par échange cationique. Enfin, ces membranes ont également été étudiées dans un dispositif microfluidique adapté à de l'osmose directe en flux tangentielsOver the past decades, two-dimensional (2D) materials have triggered much research interest in membrane science and technology. Nanomaterial based membranes exhibit exceptional separation abilities for constituents of liquid or gas mixtures, owing to their unique chemical species transport properties. In addition, these membranes are a sustainable and cost-effective solution for various environmental challenges, including water treatment, metal recycling from electronic waste, and gas separation. Therefore, this PhD work presents the development and characterization of new membranes made of 2D materials for separating gases and ions. Firstly, vanadium pentoxide V₂O₅ based membranes have shown great potential in the separation of binary He/CO₂ and He/N₂ mixtures, surpassing the state of the art of some polymer and inorganic membranes. Secondly, membranes made of charged nanomaterials, such as Na-bentonite or phosphatoantimonic acid H₃Sb₃P₂O₁₄ (H3), have been used for ion separation through forward osmosis. H3 material exhibited exceptional silver selectivity, which could be particularly useful in the context of solar panel recycling. Furthermore, similar results were achieved using H3 modified phases by cation exchange. Finally, these membranes were also studied in an adapted forward osmosis microfluidic device with tangential flow
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Dupuy, Mathieu. "Association légionelles-amibes et traitements biocides pour les circuits de refroidissement." Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2294/document.
Full textAbstract:
Legionella est une bactérie pathogène, ubiquitaire des environnements aqueux. L'utilisation des eaux de surface, par les centrales nucléaires, provoque un réchauffement de ces eaux, qui associé aux conditions de fonctionnement peut entraîner sa prolifération. Afin de limiter le développement de cette bactérie, en deçà des seuils réglementaires, EDF met en œuvre un traitement à la monochloramine dans ses circuits. Notre étude a eu pour but d’améliorer les connaissances sur les associations entre les légionelles et leur principal hôte : les amibes, et sur les facteurs susceptibles d’influencer leur sensibilité au traitement biocide. Nous avons, tout d’abord, mis en évidence la permissivité de 12 souches d’amibes à 2 souches de L. pneumophila. La température est apparue comme le paramètre le plus influant, la prolifération de Legionella semble favorisée à 40°C. Puis, nous avons cherché à développer un protocole pour séparer Legionella selon son état d’association. Ce protocole n’est pas abouti à l’heure actuelle. Finalement, nous avons comparé la sensibilité, de Legionella, dans différents états physiologiques et étudié l’impact de la qualité de l’eau et des MES. Les cellules post-amibes et dans une moindre mesure, les cellules en phases stationnaires sont les moins sensibles. L’effet de la matrice a été mis en évidence pour l’eau de Vienne, par contre la sensibilité n’a pas été modifiée suite à l’élimination ou l’enrichissement en MES. Cette étude constitue une base de connaissances nouvelles pour orienter les choix de gestion du traitement anti-Legionella à la monochloramine et d’exploitation des circuitsLegionella is a pathogenic gram negative bacterium, ubiquitously found in waterborne environment. The use of surface water, in open recirculating cooling circuits of nuclear power plants, causes a warming of these waters, which may cause proliferation of Legionella. To limit the development of this bacterium, under the legal thresholds, EDF implements a monochloramine treatment. The aim of our study was to improve the knowledge on the association between Legionella and their main host : amoebae, and on the factors that may influence their susceptibility to biocide treatment. We first showed the permissiveness of 12 strains of amoebae to 2 strains of L. pneumophila. Temperature is appeared as the most influential parameter, the proliferation of Legionella seems favored at 40°C. Then, we searched to develop a protocol to quantify Legionella according to its state of association. This protocol is not operational, yet. Finally, we compared the sensitivity of Legionella, under different physiological states and studied the impact of water quality and suspended matter. Post-amoeba cells and at a lesser extent, stationary cells, are the less sensitive. The effect of the matrix was demonstrated for the Vienne river water, on the other side the elimination or enrichment in suspended matter has not modified the sensitivity. This study provides a basis for a better knowledge to manage monochloramine treatment against Legionella, and for operating cooling systems
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Le, Follotec Amandine. "Déstabilisation des émulsions pétrolières par des polymères triblocs siliconés : relation structure - propriétés interfaciales." Compiègne, 2009. http://www.theses.fr/2009COMP1817.
Full textAbstract:
Les émulsions pétrolières, souvent du type eau dans huile, se forment lors de l’exploitation du pétrole. Avant le raffinage, des molécules tensioactives sont utilisées afin de déstabiliser les émulsions et récupérer séparément le pétrole et l’eau. Dans cette thèse, cinq polymères triblocs à base de silicone ayant des effets désémulsionnants différents ont été étudiés. Les résultats aux interfaces planes (eau-air et eau-pétrole) n’indiquent pas de différence significative entre les molécules. L’étude des interfaces courbes, c’est-à-dire en émulsions, prouve que les molécules qui favorisent la déstabilisation des émulsions eau-dans-pétrole stabilisent des émulsions de sens inverse (huile-dans-eau) tandis que les molécules inefficaces permettent de stabiliser des émulsions du même sens que les émulsions pétrolières (eau-dans-huile). La courbure spontanée des molécules étudiée par diffusion aux petits angles suggère que les désémulsifiants efficaces favorisent la nucléation d’un trou dans la lamelle d’huile qui sépare deux gouttes d’eau rapprochées ; ceci entraîne la coalescence des gouttes et la déstabilisation de l’émulsion. En revanche, les molécules inefficaces empêchent la coalescence des gouttes en créant une barrière à la nucléation du trouWater-in-crude oil emulsions are often formed during crude oil exploitation. For oil refining purpose, chemical demulsifiers are commonly used. In this work, five triblock silicone copolymers with various demulsifying capacities are studied. Results obtained at plane interfaces such as air-water and oil-water do not allow clear distinction between the molecules. Study of curved interfaces reveals that efficient molecules which can destabilise water-in-crude-oil emulsions indeed stabilise oil-in-water emulsions. On the contrary, inefficient molecules stabilise water-in-oil emulsions. Spontaneous curvature of molecules has been investigated by Small Angle Scattering. The following interpretation is therefore envisaged: for two water drops to coalesce the oil lamella between them should break, i. E. Small but highly curved hole must nucleate in it. On the one hand, efficient molecules should favour the hole nucleation and favour the coalescence of water droplets in crude oil emulsions. On the other hand, inefficient molecules inhibit the hole formation and prevent the coalescence of water droplets
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Li, King Wo. "Membranes polymères pour le traitement d'eau de production sur plateforme offshore." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG046.
Full textAbstract:
Ce projet vise à fabriquer une nouvelle génération de membranes polymères hydrophiles à base d’un polymère biosourcé, l’Hydroxypropyl Cellulose (HPC), pour une application dans le traitement des eaux de production. Ces membranes polymères viendront se substituer sur les plateformes offshores aux procédés classiques de traitement en raison de leur compacité, de leur légèreté et de leur aptitude à éliminer efficacement à la fois l’huile et les particules en suspension. Les membranes ont été élaborées via une méthode d’inversion de phase originale par augmentation de la température au-dessus de la température critique (LCST-TIPS process). Deux voies d’élaboration ont été étudiées au cours de la thèse selon le mode de réticulation chimique envisagé, l’une en voie acide et l’autre en voie basique. En voie acide, la réticulation a été effectuée à l’aide du Glutaraldéhyde alors qu’en voie basique, elle a été réalisée via un PEGDE. Le processus d’élaboration a été contrôlé pour maîtriser les cinétiques des phénomènes élémentaires (séparation de phase, évaporation, réticulation chimique). Les membranes ont été caractérisées via un suivi rhéologique, l’analyse de la morphologie membranaire (MEB) et les performances en filtration ont été étudiées in fine. La fabrication des membranes sous forme de fibres creuses a également été initiée aux cours de la thèseThis project aims to develop a new generation of hydrophilic polymer membranes based on a biosourced polymer, Hydroxypropyl Cellulose (HPC), for application in the treatment of produced water. These polymeric membranes should replace on offshore platforms the conventional treatment processes because of their compactness, their lightness and their ability to effectively remove both oil and suspended particles. The membranes were developed using an original phase inversion method by increasing the temperature above the critical temperature (LCST-TIPS process). Two ways of membrane formation were investigated in this work according to the mode of chemical crosslinking considered, one in acid medium and the other in basic medium. Considering the acid route, the crosslinking was carried out using glutaraldehyde, while for the basic route it was carried out via PEGDE molecule. A fine control of the membrane formation process was conducted in order to control the kinetics of the whole elementary phenomena involved in the membrane morphogenesis (phase separation, solvent evaporation, and chemical crosslinking). The membranes were characterized via rheological monitoring, the analysis of the membrane morphology (SEM) and the filtration performances were investigated. The issue of hollow fibers fabrication has been also addressed during the thesis
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Radwan, Jean. "Contribution à la mise au point d'une technique de mesure du Kr85 dans l'océan : étude et réalisation d'un système d'extraction, de séparation et de mesure du Krypton total dissous." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066529.
Full textAbstract:
Le Kr85 est un isotope radioactif produit par l'industrie nucléaire. Sa qualité de gaz rare, sa période de 10. 76 ans, son histoire atmosphérique bien documentée et sa fonction d'entrée dans l'océan raisonnablement connue en font un traceur océanographique intéressant pour l'étude de la dynamique océanique à des échelles de temps de quelques années à quelques décennies (formation des eaux profondes, ventilation de la thermocline). Du fait de la faible activité spécifique du Kr85 (quelques dpm/m3 d'eau) la mesure de cet isotope exige des moyens de prélèvement lourds (200 l d'eau par échantillon) et une procédure analytique en plusieurs étapes : le dégazage "in situ" de grandes quantités d'eau de mer. De 3 à 4 l d'air dissous, dont 15 mu de Kr, sont récupérables à partir d'échantillons de 200 l d'eau de mer; la séparation quantitative du krypton total (15 mu l pour 4 l d'air) de l'échantillon gazeux conditionné en mer; le comptage du programme indigo (indian gas ocean) (1983) avec 3 campagnes dans l'océan indien de 1985 à 1987, notre laboratoire s'est doté de moyens de prélèvements lourds et a décidé de développer sa propre technologie de mesure du Kr85 océanique. Le travail que nous présentons concerne les deux premières étapes, désormais acquises de l'analyse du Kr85 océanique : nous avons étudié et réalisé une installation embarquable et fiable de dégazage sous vide capable d'extraire, sous un débit de 8 l/mn, les gaz dissous dans des échantillons de 200 l d'eau de mer. Cette unité d'extraction a permis le dégazage de 160 échantillons d'eau de mer (campagne indigo 1 et 2), avec un rendement > 91% (comparable aux résultats de Smethie, et un taux de contamination par du Kr atmosphérique de l'ordre de 0,05%. Parallèlement à la préparation logistique de ces campagnes, nous avons conçu et réalisé une installation de séparation qui permet de récupérer quantitativement le Kr total de l'échantillon océanique par une série d'élutions fractionnées sur charbon actif, suivie de la purification définitive et de la mesure du Kr par chromatographie en phase gazeuse. Seuls 4% des 15 mu l de Kr attendus (pour 4 l d'air) sont perdus.
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Méricq, Jean-Pierre. "Approche intégrée du dessalement d’eau de mer : Distillation membranaire sous vide pour la réduction des rejets salins et possibilités de couplage avec l’énergie solaire." Toulouse, INSA, 2009. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000341/.
Full textAbstract:
Le problème de pénurie en eau potable se pose encore de nos jours dans de nombreux pays. Du fait de l’importance de la ressource en eau présente dans les océans, la solution du dessalement de l’eau de mer est en constant progrès. Ce dessalement se fait actuellement majoritairement par osmose inverse. Cependant, ce procédé membranaire est limité en facteur de concentration en raison de la pression osmotique de l’eau de mer qui augmente avec la concentration en sels. Il en résulte des volumes importants de rejets salins dans l’eau de mer ce qui perturbe l’équilibre du milieu naturel. Une approche originale a été proposée dans le cadre du projet européen MEDINA afin de réduire ces rejets. Il s’agit de l’utilisation du procédé de distillation membranaire sous vide (DMV) au sein d’une filière intégrée d’OI. En effet, la DMV permet d’opérer à de fortes concentrations en sels et elle peut également être couplée avec l’énergie solaire dans un objectif d’économie d’énergie. La démarche adoptée dans cette étude consiste à étudier l’utilisation de la DMV pour des eaux très concentrées en sels, à la fois des eaux synthétiques mais aussi des eaux réelles (eaux de mer et rétentats d’osmose inverse). Une double approche à la fois expérimentale (à l’aide d’un pilote à échelle laboratoire) et théorique (par un outil de modélisation) a été utilisée. Les résultats ont montré l’intérêt de la DMV pour la surconcentration des rétentats d’OI. En effet, la DMV peut travailler à des fortes concentrations en sels jusqu’à 300 g. L-1 tout en maintenant des flux de perméat encore importants (7 L. H-1. M-2) et un perméat avec une très faible salinité (taux de rejet en sels de 99,96 %). Les volumes de rejets peuvent ainsi être réduits par 5 et le taux de conversion augmente jusqu’à presque 90 %. Les phénomènes de colmatage (cristallin, organique et biologique) sont également limités. Des dépôts de cristaux de sels ont pu être observés et analysés. Des mécanismes de cristallisation ont été proposés mettant en évidence le rôle majeur du calcium. Le couplage de la DMV avec des technologies solaires thermiques permet une réduction importante de la demande énergétique. Les utilisations d’étangs solaires à gradient de salinité et de collecteurs solaires thermiques ont été comparées et ont montré les potentialités intéressantes des collecteurs solaires thermiques en termes de température atteinte et donc de flux de perméatThe lack of potable water is still a problem in many countries. Considering the nearly endless water resource in the oceans, seawater desalination is an increasing attractive solution. Reverse Osmosis (RO) desalination is the main technology used nowadays. However, RO is limited in recovery factor due to the osmotic pressure which increases with salinity. It results high brine volume rejected directly in seawater which induces environmental perturbations. An innovative approach was proposed in the frame of the European project MEDINA in order to reduce these brines: the use of vacuum membrane distillation (VMD) in an integrated RO desalination process. Indeed, VMD allows operating at high salt concentration and can be coupled with solar thermal energy in order to reduce energy requirement. The present work consisted in studying use of VMD for highly salty concentrated waters, both for synthetic and real waters (seawater and RO retentate). An experimental approach was used with a lab-scale pilot plant completed by a theorical approach with a modelling tool. Results show the interest of VMD for the overconcentration of RO retentates. Indeed, VMD can be operated at high salt concentration up to 300 g. L-1 maintaining still high permeate fluxes (7 L. H-1. M-2) and nearly pure permeate (salt rejection of 99. 96 %). Brine volumes can so be reduced by 5 and recovery factor increased up to nearly 90 %. Fouling (organic, scaling or bio-fouling) is limited. Salt crystal deposit has been observed and analysed. Precipitation mechanisms have been proposed, mainly with the crucial part of the calcium. VMD coupling with solar thermal technologies allow an important reduction of the energy requirement. Use of salinity gradient solar ponds and solar thermal collectors have been compared and have shown the potentialities of using solar thermal collector in order to obtain high temperatures and so high permeate fluxes
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Siangsanun, Vorasiri. "Hybrid process : hydrocyclone, coagulation, floculation and flotation for water treatment process." Thesis, Toulouse, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAT0019/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est de développer un procédé hybride qui combine à lacoagulation, la floculation et le procédé de flottation dans un hydroclone pour réaliser letraitement de l'eau. Le développement sert à déterminer la caractérisationhydrodynamique ainsi que les conditions optimales pour réaliser le traitement de l'eau.L'étude de caractérisation hydrodynamique est réalisée à l’aide d’une simulationnumérique (Computational Fluid Dynamics). Le travail expérimental a été réalisé à l’aidede la technique dite de l'échographie Doppler afin d’étudier l'hydrodynamique. Lesrésultats ont servi à valider la technique expérimentale « méthode de la goutte d’huile » et les connaissances de base expliquant les phénomènes du procédé hybride. La technique de diffraction du laser est utilisée pour déterminer la taille des micro-bulles ainsi que les paramètres qui affectent leur taille.Le travail expérimental sur le développement d'un pilot hybride est étudié avec del'eau synthèse et de l'eau naturelle. L'objectif de cette étude est d'appliquer ce procédéhybride pour le traitement de l'eau. Différents paramètres tels que les caractéristiques del'eau brute, le type et la concentration de coagulant et de floculant, la fraction de l'air et ledébit d'entrée, ont été modifiés à plusieurs reprises afin d'en déterminer les effets sur leprocédé hybrideThe aim of this study is to develop a hybrid process which combines withcoagulation, floculation and flotation process in a hydroclone for water treatmentprocess. The development is for characterization the hydrodynamics of this process andto find the optimum condition for water treatment process.The hydrodynamics characterization study is carried out by the numericalsimulation (Computational Fluid Dynamics) and experimental work by Dopplerultrasound velocimetry technique to study the hydrodynamics for the further research.The results are used for validating the oil droplet experimental technique and to be thebasis knowledge to explain the phenomena in the hybrid process. Laser diffractiontechnique is involved for determining the micro bubbles size and also study on theparameter affects to the size. The experimental work of a developed hybrid pilot plant is studied with synthesisraw water and natural river water. The objective of this study is to apply this hybridprocess for the water treatment. The parameters have been varied in many operatingconditions to indicate the separation and the water treatment phenomena such as rawwater characteristic, coagulant - floculant type and concentration, air fraction and inletflow rate
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Mascarade, Jérémy. "Étude phénoménologique et modélisation d'un réacteur catalytique à membrane pour la valorisation d'eau tritiée." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14497/1/mascarade.pdf.
Full textAbstract:
Le tritium est un radioélément produit par fission ternaire ou activation neutronique au sein des réacteurs de fission et utilisé comme combustible dans les machines de fusion (comme, en autres, le JET en Angleterre ou le futur ITER à Cadarache). Des études sont actuellement en cours sur la gestion de cette ressource que ce soit en vue de son utilisation ou de son élimination d’effluents gazeux, liquides ou de déchets. Cette thèse se propose d’étudier la revalorisation du tritium en tant que combustible pour les machines de fusion par le biais d’un Réacteur Catalytique à Membrane (RCM). Celui-ci associe les phénomènes de conversion catalytique de l’eau tritiée, par échange isotopique avec le diprotium selon la réaction générique Q_2 O+H_2⇌H_2 O+Q_2 (Q=H,D ou T), et de perméation sélective, d’une membrane à base de palladium. Ce matériau présente une perméabilité exclusive aux isotopes de l’hydrogène H, D et T par formation respective d’hydrures, deutérures ou tritiures de palladium. Au sein du RCM, ces flux transmembranaires permettent, par retrait des produits de réactions, d’atteindre des taux de conversion plus élevés que dans un réacteur à lit fixe à parois imperméables (loi de Le Chatelier). Au CEA, un banc d’essais utilisant le deutérium comme simulant du tritium a été construit dans l’objectif d’étudier de manière séparée, à l’échelle du laboratoire, ces propriétés de conversion et de perméation ainsi que leur couplage. Grâce au développement d’une méthode permettant l’analyse simultanée des isotopologues de l’eau et du dihydrogène par spectrométrie de masse, il a été montré, d’une part, que le catalyseur à base de nickel utilisé présente une activité suffisante pour que l’état d’équilibre thermodynamique des réactions d’échange isotopique soit atteint très rapidement et d’autre part, que le flux de perméation des isotopologues du dihydrogène suit une loi de Richardson. Des analyses de sensibilités sur les paramètres opératoires montrent que les performances globales du RCM (i.e. facteur de dédeutération) croissent avec la température, la différence de pression transmembranaire, le débit de balayage et le temps de séjour dans le tube, mais passent par un maximum avec la variation de la teneur en vapeur d’eau lourde dans le gaz à traiter. Sur la base de ces observations, un modèle phénoménologique quantifiant les transferts de quantités de mouvement et de matière a été développé. Il rend compte du comportement global observé expérimentalement même si un effort reste à fournir sur la modélisation de la perméation des espèces hétéronucléaires. Grâce aux principes physiques sur lesquels il est basé et aux règles de similitudes existant entre les propriétés physico-chimiques des différents isotopologues (loi de Graham), ce modèle est aisément extrapolable au traitement d’espèces tritiées.
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Ries, Lucie. "Functionalized two-dimensional (2D) MoS2 nanosheets as building blocks for water purification membranes." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2019. http://www.theses.fr/2019ENCM0009.
Full textAbstract:
Les technologies de séparation par membranes jouent un rôle important dans divers domaines tels que le traitement de l’eau, la séparation de produits chimiques et de gaz dans de nombreux domaines industriels ou encore l’industrie alimentaire. L’accent a récemment été mis sur les matériaux bidimensionnels(2D) pour les applications membranaires, car leur épaisseur atomique et leur espacement limité entre les couches pourraient théoriquement améliorer les performances de séparation. Les nanofeuillets eux-mêmes ou l’empilement de plusieurs feuillets peuvent former des membranes sélectives. L’empilement multicouche de monofeuillets sous forme de membrane nanolaminée crée des capillaires 2D (ou nanocanaux) capables de tamiser efficacement les espèces chimiques en fonction de leur taille. Des exemples récents ont été rapportés dans la littérature démontrant le potentiel des matériaux 2D en tant que membranes multicouches ou monocouches pour le tamisage moléculaire (222; 260; 466; 204), la séparation de gaz (219; 246; 190),la production d’énergie (467) et le dessalement de l’eau de mer (198; 194). Parmi les différentes membranes 2D nanolaminées, l’oxyde de graphène (GO) est le matériau le plus étudié, et le tamisage moléculaire au sein de sa structure est principalement dicté par la taille de ses capillaires 2D (222). Malheureusement,l’hydrophilie importante des nanofeuillets rend les membranes de GO instables en milieu aqueux, et la difficulté de contrôler la largeur des capillaires entre les nanofeuillets limite l’utilisation de ces membranes pour le traitement des eaux. D’autres matériaux 2D tels que les nanofeuillets exfoliées de dichalcogénures de métaux de transition (TMD) constituent des plateformes attrayantes pour la réalisation de membranes nanolaminées.Des travaux récents menés sur des membranes nanolaminées en disulfure de molybdène (MoS2) ont montré sa stabilité améliorée (3). Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié les performances d’un nouveau type de membranes nanolaminées en MoS2 pour lesquelles la chimie de surface des feuillets est précisément contrôlée (14). Afin d’évaluer le rôle de la chimie de surface,nous avons exploré l’impact de la fonctionnalisation covalente sur le tamisage moléculaire pour la purification de l’eau (plus particulièrement le dessalement et l’élimination des micropolluants) (14). Nos résultats ouvrent de nouvelles voies pour ajuster avec précision les capacités de séparation des membranes à base de matériaux 2DMembrane separation technology plays an important role in various fields including water treatment, chemicals and gas separation for numerous industrial fields, and food processing. There has been a renewed focus on two-dimensional(2D) materials for membrane application since their atomic thicknessand confined interlayer spacing could theoretically lead to enhanced separative performances. Either the single nanosheets themselves, or the stackingof multiple sheets can form selective membranes. The multilayer assembly of single nanosheets – forming nanolaminate membranes – creates 2D capillaries(or nanochannels) that can efficiently sieve chemical species depending ontheir size.Recent examples have been reported in the literature demonstrating the potential of 2D materials as multi- or single-layer membranes for molecular sieving(222; 260; 466; 204), gas separation (219; 246; 190), energy harvesting (467)and water desalination (198; 194).Among the different building blocks of nanolaminate membranes made of two-dimensional materials (2D), graphene oxide (GO) has been studied as a candidate for molecular sieving via size-limited diffusion in the 2D capillaries (222). Unfortunately the high hydrophilicity of GO nanosheets makes GO membranes unstable in water, while the poor control of the capillary width between the nanosheets limits the water permeance of the membranes. Other 2D materials such as exfoliated nanosheets of transition metal dichalcogenides (TMDs)constitute attractive platforms for the realization of nanolaminate membranes.Recent works carried out on nanolaminate membranes made of molybdenum disulfide (MoS2) have demonstrated improved stability (3). Within this thesis we have studied the performance of a novel type of MoS2 nanolaminate membranes with well-controlled surface chemistry of the nanosheets (14). Inorder to assess the role of surface chemistry, we explored the impact of covalent functionalization on molecular sieving toward water purification (i.e. desalination and micropollutant removal) (14). Our results open novel directions to finely tune the sieving behavior of membranes based on 2D materials
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Lindquist, Claudio. "Contrôle électromagnétique d'écoulements : études expérimentale et numérique sur le forçage d'écoulements initialement au repos et en tunnel hydrodynamique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00097976.
Full textAbstract:
Le contrôle électromagnétique d'écoulements en eau de mer permet de modifier l'écoulement à l'aide d'un champ de force de Lorentz-Laplace, produit par des actionneurs électromagnétiques affleurants à la paroi. Ces actionneurs sont constitués d'aimants permanents et d'électrodes pariétales, qui peuvent être associés en réseau et excités périodiquement, dans le temps et dans l'espace. Dans le cadre de ce travail, nous avons mené une étude expérimentale et numérique sur l'effet du forçage électromagnétique sur un écoulement initialement au repos et sur un écoulement en tunnel hydrodynamique. Les deux types d'actionneurs étudiés, normal et parallèle, ont montré que l'écoulement est largement modifié par le forçage, voire même qu'il résulte entièrement de celui-ci. Les résultats obtenus ont permis de caractériser ces modifications et démontrent, en particulier pour des écoulements initialement au repos, la grande sensibilité de la réponse de l'écoulement à la géométrie des actionneurs. Un ensemble de critères objectifs basés sur des bilans intégraux a été proposé. Celui-ci permet de fixer objectivement les échelles du forçage électromagnétique en terme de longueur, de temps, d'accélération et de vitesse, mais aussi celles de l'écoulement, comme la zone d'action et les bilans propulsifs locaux. Les résultats expérimentaux, obtenus à l'aide de techniques de visualisation et de vélocimétrie par image de particules, ont permis de valider les modèles analytiques utilisés pour le calcul du champ de forces. Cette validation repose sur l'excellent accord obtenu entre les simulations numériques et les expériences, pour les cas d'écoulements initialement au repos.
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Soussan, Laurence. "Dynamique de rétention de virus par procédés membranaires : méthode de détection applicable en ligne." Toulouse, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAT0052.
Full textAbstract:
Une nouvelle méthode, basée sur l’utilisation d’un nouveau substitut de virus, a été développée pour l’étude en ligne de la dynamique de rétention de procédés membranaires. Ce nouveau traceur est un bactériophage MS2 modifié en sa surface par greffage d’enzymes. Au cours de cette étude, un protocole reproductible de synthèse de ce bactériophage modifié a été développé. La caractérisation de ce nouveau traceur a permis de déterminer son activité enzymatique moyenne et a aussi démontré les capacités de ce traceur comme mime de virus car il est représentatif biochimiquement et physiquement d’un virus. L’intérêt de ce nouveau traceur est qu’il peut être détecté/quantifié directement en solution grâce à l’activité enzymatique induite de ses enzymes. Une technique de détection ampérométrique a été choisie pour sa sensibilité, sa rapidité d’analyse qui rend possible les études en dynamique et en ligne et son application possible en eau potable. La mesure ampérométrique a été validée par comparaison à une méthode de référence spectrophotométrique. Des expériences de filtration consistant à injecter des traceurs dans l’alimentation et à suivre la présence de traceurs dans le perméat par ampérométrie ont ensuite permis de valider la méthode développée en montrant sa capacité à différencier des comportements membranaires et à caractériser des dynamiques de rétention. Cette nouvelle méthode a été utilisée pour caractériser les rétentions de membranes planes et d’un module de fibres creuses en fonction de paramètres opératoires de filtration et du matériau membranaire (MF ou UF, pression transmembranaire, état de vieillissement du matériau membranaire, présence d’un défaut calibré)A new method, based on a new virus surrogate, was developed for the inline characterization of the dynamics of retention in membrane processes. This new tracer is a modified MS2 bacteriophage modified on its surface by the grafting of enzymatic probes. In this study, a reproducible synthesis protocol of this new tracer was developed. The characterization of this new tracer allowed to determine its average enzymatic activity and showed the abilities of this tracer to be used as a virus surrogate as it is representative of viruses biochemically and physically. The interest of this new tracer lies on its direct detection/quantification in solution thanks to the induced activity of its enzymes. An amperometric detection of this tracer was chosen for its sensibility, its rapidity that makes possible inline and dynamic studies and its possible application for drinking water production. The amperometric measure was validated by comparison to a reference spectrophotometric method. Filtration experiments consisting in injecting tracers in the feed and to monitor the presence of tracers in the permeate by amperometry allowed then to validate the developed method showing its ability to differentiate membrane behaviours and to characterize retention dynamics. This new method was used to characterize the retentions of flat sheet membranes and a hollow fibre module as a function of filtration operating parameters and properties of the membrane materials (MF or UF, transmembrane pressure, membrane ageing state, presence of a calibrated defect)
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Tounissou, Philippe. "Etude des potentialités de l'extraction micellaire couplée à l'ultrafiltration pour la décontamination des effluents contenant des métaux lourds." Nancy 1, 1998. http://www.theses.fr/1998NAN10021.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'extraction du thorium, du ruthénium et de l'uranium par ultrafiltration assistée par différents types de micelles. Ces extractions sont effectuées dans des milieux fortement chargés en sels (nitrates et carbonates). Une première partie du travail a consisté à étudier le comportement des solutions micellaires. Le type de module utilisé (ultrafiltration frontale ou tangentielle). Le PH, la concentration initiale en tensioactif, le type de sel, la pression, le débit de recirculation, le type de tensioactif, la nature de la membrane(organique ou minérale), le support de la membrane (alumine ou carbone), le seuil de coupure de la membrane sont autant de facteurs susceptibles d'affecter le comportement des solutions micellaires, dont l'influence a été éxaminée. Cette étude préliminaire a permis de terminer les conditions opératoires d'ultrafiltration pour avoir le meilleur flux possible pour une perte minimum en tensioactif dans le permeat. L'extraction des métaux proprement dite a été réalisée dans une deuxième partie. La présence de fortes concentrations en sels nuit au procède pour les extractions réalisées avec sds, cpc ou ctab seuls. C'est pourquoi nous nous sommes intéresses a des micelles solubilisant un agent ex tractant (systèmes triton-x-100/kelex-100, triton-x-100/hs-21 et brij 35/hs-21). L'étude des divers paramètres affectant les rendements d'extraction a permis dans ce cas d'améliorer les résultats pour atteindre des rendements parfois supérieurs a 99,9% aussi bien pour certains métaux pris séparément que pour les trois métaux traites simultanément. Les résultats de ce travail ont montre les potentialités évidentes de l'utilisation d'un système tensioactif/extractant pour la décontamination d'effluents contenant des métaux lourds et fortement charges en nitrates.
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Loranger, Éric. "Traitement des eaux de procédés par des techniques de séparation physico-chimique." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2009. http://depot-e.uqtr.ca/1980/1/030120530.pdf.
Full text
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Bisinella, de faria Ana barbara. "Development of an integrated approach for wastewater treatment plant optimization based on dynamic modelling and environmental assessment." Thesis, Toulouse, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAT0039/document.
Full textAbstract:
Les stations d’épuration se tournent actuellement vers des installations de récupération d'énergie et des nutriments. Dans le même temps, elles sont soumises à une réglementation de plus en plus stricte en ce qui concerne l'environnement et la santé humaine. Face au défi ambitieux de réduire les coûts d'exploitation et les impacts environnementaux tout en garantissant la robustesse du procédé, il est nécessaire de développer des outils capables de fournir une évaluation intégrée du procédé. L’objectif de ce travail est de développer une plateforme réaliste et prédictive contenant trois aspects: la modélisation rigoureuse et dynamique de l’ensemble de la station d’épuration; l'analyse de cycle de vie aux frontières étendues pour l'évaluation des scénarios et enfin un outil d'optimisation multi-objectif efficace. La plateforme développée pour l'évaluation environnementale couplée à la modélisation dynamique a d'abord été appliquée à plusieurs cas d’étude. Ainsi des résultats de performance et d’impacts environnementaux ont été obtenus pour la séparation de l’urine à la source, la décantation primaire avancée et le traitement de l'urine par nitritation/ oxydation anaérobie de l’ammonium, et d’autres filières. Compte tenu des importants avantages de la séparation de l’urine établis par les résultats précédents, un générateur d’influents phénoménologique, flexible et dynamique a été adapté afin de fournir des données dynamiques réalistes concernant les flux d'urine et des eaux usées dans les différents scénarios de rétention d'urine. Enfin, comme la combinaison complexe de processus biologiques, chimiques et physiques conduit à un problème lourd en calcul, une étude de faisabilité (temps de calcul et fiabilité) a été réalisée sur l'optimisation multi-objectif. L'obtention d'un ensemble de solutions qui évite toute discrimination préalable entre les coûts, l'environnement et les performances ont permis la discussion des enjeux impliqués. Finalement, la plateforme complète a été appliquée à plusieurs cas d’étude et clarifie les aspects opérationnels des options plus durables en matière de gestion et de traitement des eaux uséesWastewater treatment plants are moving towards energy and nutrients recovery facilities. Simultaneously, they are submitted to stricter regulation with respect to environment and human health. Facing the great challenge of reducing operational costs along with the reduction of environmental impacts and the guaranty of plants robustness, tools might be developed in order to provide an integrated assessment. The goal of this work is to develop a reliable and predictive framework containing rigorous dynamic wide-plant modelling, extended boundaries life cycle assessment for scenarios evaluation and an efficient multi-objective optimization tool. The developed framework for environmental evaluation coupled to dynamic modelling was initially applied to several case studies including urine source separation, enhanced primary clarification and urine treatment by nitritation/ anaerobic ammonium oxidation, offering both performance results and environmental hotspots. Given the important benefits of the urine source separation provided by the previous results, a flexible and dynamic phenomenological influent generator was adapted in order to provide realistic dynamic data concerning urine and wastewater streams in different urine retention scenarios. Finally, as the complex combination of biological, chemical and physical processes leads to a computational expensive problem, a feasibility study (computational time and reliability) on the multi-objective optimization was conducted. Obtaining a set of solutions that avoids any prior discrimination among costs, environment and performance allowed thus the discussion of the involved trade-offs. Finally, the complete framework was applied to several case studies lightening on operational aspects of more sustainable options on wastewater management and treatment
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Zhang, Ming. "Elimination de nanoparticules par des procédés de flottation." Thesis, Toulouse, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAT0012/document.
Full textAbstract:
La séparation de nanoparticules (NPs) contenues dans des milieux aqueux est un sérieux challenge pour le traitement des eaux à cause de la grande stabilité et de la nature colloïdale de ces particules. Ce travail concerne le développement de procédés efficaces de flottation pour la séparation de nanoparticules. La première partie du travail est conduite pour obtenir une connaissance plus étroite de la nature et du comportement colloïdal des nanoparticules en suspension. Des tests de modifications de leur surface et des expériences d’adsorption-agrégation sont ensuite menés pour comprendre les mécanismes d’interactions entre les NPs et des réactifs d’aide à la flottation. Deux type des techniques de flottation (la flottation à air dissout (DAF) et la flottation par des aphrons colloïdaux (CGAs)) sont utilisés : le premier type a ici pour objectif de séparer les nanoparticules par des bulles d’air avec l’aide d’acides humiques (HA), alors que le second utilise des microbulles dont la surface est fonctionnalisée par des tensioactifs (CGAs), dans l’objectif d’accroître l’efficacité de séparation. Les résultats montrent que, par mélange avec une solution basique de HA (pH 12.9), la charge de surface de nanoparticules de TiO2 (TNPs) est d’abord neutralisée par des ions OH- et ensuite écrantée par les polyanions de HA. Quand le pH des suspensions TNPs-HA est en dessous de 3 par ajout de solution mère de HA de pH 4.9-9.0, l’attraction électrostatique entre les TNPs et les anions est insuffisante, mais on observe quand même l’agrégation entre TNPs et la part colloïdale de l’HA. Par des essais de DAF en continu, le pH optimal de la solution mère de HA (pH≦ 9) et la concentration optimale en HA (11.1 mg/L COD) permettent d’éliminer plus de 95% des nanoparticules. La concentration résiduelle de HA reste à un très bas niveau même quand l’acide humique est surdosé. Quand le pH des suspensions TNPs-HA est très acide, la plupart des molécules d’acides humiques ne sont pas solubles et ne sont pas chargées. Elles peuvent s’agréger entre-elles et former un précipité colloïdal hydrophobe pour minimiser leur contact avec le milieu aqueux. En ce qui concerne les CGAs, leur caractérisation montre que la vitesse d’agitation est un paramètre crucial pour créer des aphrons de l’ordre de la dizaine de micromètres. Les CGAs peuvent être chargés négativement ou positivement en utilisant des tensioactifs adaptés. Différentes nanoparticules de SiO2 (SNPs) peuvent être efficacement (près de 100%) séparées de suspensions aqueuses par le procédé continu de flottation par CGAs. La comparaison entre flottation par CGAs et DAF montre l’avantage du premier procédé plus efficace avec une moindre quantité de surfactantThe removal of nanoparticles (NPs) from waters is a serious challenge in the water treatment field owing to the high stability and colloidal nature of particles. This study is devoted to develop effective flotation processes for NP separation. The investigation is firstly conducted to get a good knowledge of features and colloidal behaviors of NPs in suspension. Surface modification tests and adsorption-aggregation experiments are then carried out to understand the interaction mechanisms between NPs and flotation assisting reagents. Two types of flotation (dissolved air flotation (DAF) and colloidal gas aphrons (CGAs) involved flotation) were specially focused on: the former aims at using air bubbles to remove NP aggregates with the assistance of humic acid (HA), while the later employs the surface functionalized microbubbles, CGAs, to enhance the interaction of NP-bubble for the sake of high treating efficiency. Results show that, on mixing with the highly basic HA solution (pH12.9), the surface charge of TNPs is primarily neutralized by and then screened by polyanions of HA. When the pH of TNP-HA suspension is lower than 3 by adding HA stock solutions at pH4.0~9.0, the electrostatic attraction between TNPs and anions becomes insufficient but the aggregation of TNPs-colloidal HA occurs. In continuous DAF trials, the appropriate pH of HA stock solution (pH ≦ 9) and optimum HA concentration (11.1 mg/L DOC) for high TNP removals (> 95 %) are determined. The residual HA concentration remained in a low level even when HA is overdosed. When the pH of the TNP-HA suspension is highly acidic, most HA molecules are not really soluble and uncharged, and they may aggregate themselves and form hydrophobic colloidal precipitates to minimize the contact with the aqueous environment. As for the study of CGAs, the characterization results denote that introducing air flow during the CGA generation process can slow down the liquid drainage speed and may facilitate the particle separation performance; the stirring speed is a crucial parameter to create micron scale bubbles, and CGAs can be positively or negatively surface charged by using different surfactants. Different SiO2 NP (SNPs) can be efficiently separated from aqueous suspensions by the continuous CGA generation-flotation process with the highest SNP removal close to 100 %. The comparison tests between CGA-flotation and DAF denote that the former take the greater advantage because of its better treating effect and less surfactant demand
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Janisch, Daniel. "Geo-inspired pathways towards ternary non-noble metal (pre-)catalysts for water splitting and CO2 reduction." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2023SORUS387.pdf.
Full textAbstract:
Une transition des sources d'énergie fossiles vers la production d'énergie renouvelable nécessite des systèmes de stockage qui compensent l'intermittence des sources d'énergie verte. La production d'hydrogène provenant de l'électrolyse de l'eau alimentée par l'électricité solaire ou éolienne est un vecteur d'énergie abondante, propre et renouvelable. De plus, l'énergie renouvelable en surplus peut être stockée dans des carburants ou des produits chimiques plus complexes. Liée à l'électrolyse, l'électro-réduction du CO2 (CO2R) produit des hydrocarbures à haute densité énergétique qui stockent également de l'énergie dans les liaisons chimiques. Toutefois, le manque de viabilité économique empêche encore l'utilisation à grande échelle de ces procédés. Les électrodes mieux performants actuels dans l’électrolyse de l'eau sont platine et iridium qui sont chers et peu abondants. Les composés de métaux de transition plus répandus représentent une alternative beaucoup moins coûteuse. Il a été démontré que l'activité et la stabilité dans les électrolytes acides et alcalins sont améliorées, notamment dans les borures, les siliciures et les carbures binaires de métaux de transition. Les liaisons covalentes entre les éléments du bloc p et entre ces éléments et les métaux de transition, ainsi que les modifications de la densité de charge du métal qui en résultent, ont été identifiées comme des acteurs clés responsables de l'augmentation de l'activité catalytique. Néanmoins, la relation structure-activité reste obscure. La faible sélectivité du CO2R est l'obstacle majeur actuel de ce processus, car la séparation complexe des produits en aval rend le processus industriel non rentable. Le cuivre est le seul électrocatalyseur métallique capable de former des quantités substantielles d'hydrocarbures C+2. Les éléments du bloc p, tels que le soufre, augmentent la sélectivité des sulfures de cuivre pour les produits à un seul atome de carbone. Cependant, le rôle du soufre au cours de la réaction CO2R n'est pas clair et la modification de l'état de charge du cuivre par deux éléments du bloc p pour favoriser des produits C+2 n'a pas été étudiée. Pour résoudre ces questions ouvertes, nous avons conçu des voies de réaction vers des composés ternaires combinant un métal de transition avec deux éléments du bloc p. Les processus de réaction sont inspirés de phénomènes géologiques et reposent sur l'utilisation de sels fondus en tant que milieux de réaction. Cette approche est susceptible de produire des matériaux nanostructurés avec un rapport surface-volume élevé, ce qui est idéal pour les applications catalytiques. Dans la première partie de ce travail, la synthèse de quatre silicoborures ternaires de métaux de transition Ni6Si2B, Co4.75Si2B, Fe5SiB2 et Mn5SiB2 est présentée, ainsi qu'une étude détaillée des propriétés électrocatalytiques pour l'oxydation de l'eau alcaline. La XRD in situ basée sur le rayonnement synchrotron résout les mécanismes de formation au cours de la synthèse et met en lumière les relations structurelles entre les intermédiaires de réaction et les produits finaux. La deuxième partie est consacrée à l'étude de l'influence du silicium, du bore et du carbone sur le molybdène dans trois composés ternaires, Mo2BC, Mo4.8Si3C, Mo5SiB2, en tant qu'électrocatalyseurs de l'évolution de l'hydrogène à partir d'électrolytes aqueux acides et alcalins. Les techniques XPS et XAS mettent en évidence la relation entre l'état d'oxydation du molybdène et l'activité catalytique. L'évaluation de deux silicosulfures de cuivre ternaires Cu8SiS6 et Cu2SiS3 en tant que catalyseurs pour le CO2R constitue le sujet de la troisième partie de ce travail. La séquence de cristallisation au cours de la synthèse a été suivie par des mesures XRD in situ et les configurations électroniques ont été évaluées par XPS et XAS. Enfin, des mesures XAS in situ pendant les réactions de réduction du CO et du CO2 montrent comment les matériaux évoluent pendant la catalyseA full transition from fossil-based energy sources towards green energy production requires storage systems compensating for the intermittency of renewables. The production of green hydrogen from electrolysis of water powered by surplus electricity from solar or wind attracts a lot of attention as an abundant, clean and renewable energy vector. Beyond the electrolysis of water, surplus renewable energy can further be stored in more complex fuels or chemicals. Related to electrolysis, the electroreduction of CO2 (CO2R) yields energy-dense hydrocarbons storing also energy in chemical bonds. A lack of economic viability, however, still blocks widespread industrial use of these processes. The benchmark electrodes in water electrolysis cells are platinum group metals that are expensive and not abundantly available. Compounds of more common transition metals represent a much cheaper alternative as potential electrocatalysts for water splitting. It was shown that activity and stability in both acidic and alkaline electrolytes is enhanced most notably in binary transition metal borides (TMBs), silicides (TMSs) and carbides (TMCs). Covalent bonds between p-block elements and between these elements and the transition metals, and the resulting modifications of the metal charge density have been identified as key factors responsible for augmented catalytic activity. Nevertheless, the structure-activity relationship remains obscure and whether catalytic properties could be further boosted by a twofold combination of p-block elements with a transition metal has not been answered. Low CO2R selectivity is the current bottleneck in this process as intricate downstream product separation renders an industrial process unprofitable. Copper is the only metal electrocatalyst able to form substantial amounts of C+2 hydrocarbons. Again, p-block elements such as sulphur are reported to increase selectivity in copper sulphides to one-carbon products. Yet, the role of sulphur during CO2R remains unclear and whether a second p-block element could tune the charge state of copper to favour a single reduction pathway towards C+2 products has not been explored. To resolve these open questions, we have designed reaction pathways towards ternary compounds combining a transition metal with two p-block elements. The reaction processes are inspired by geological processes and rely on the use of molten salts as reaction media. Compared to classical solid-state synthesis, molten salts increase diffusivity of reactants and enable overall lower temperatures and reaction times. As a result, the process is prone to deliver nanostructured materials with high surface-to-volume ratio and without organic surface ligands, which is ideal for catalytic applications. In the first part of this work, the synthesis of four ternary transition metal silicoborides Ni6Si2B, Co4.75Si2B, Fe5SiB2 and Mn5SiB2 is presented, together with a detailed study of the electrocatalytic properties for alkaline water oxidation (OER). Synchrotron radiation-based in situ XRD resolves the formation mechanisms during the synthesis and sheds light on structural relationships between reaction intermediate and the final products. The second part is dedicated to the investigation of the influence of silicon, boron and carbon on molybdenum in three ternary compounds, Mo2BC, Mo4.8Si3C, Mo5SiB2, as electrocatalysts of hydrogen evolution from acidic and alkaline aqueous electrolytes. XPS and XAS point out the relationship between the oxidation state of molybdenum and the electrocatalytic activity. The assessment of two ternary copper silicosulphides Cu8SiS6 and Cu2SiS3 as catalysts for CO2R constitutes the topic of the third part of this work. The crystallisation sequence during synthesis was monitored during in situ XRD measurements and electronic configurations were assessed by XPS and XAS. Finally, in situ XAS during CO and CO2 reduction reactions shows how the materials evolve during electrocatalysis
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Chawaloesphonsiya, Nattawin. "Séparation d'émulsions par flottation et coalescence pour le traitement d'eaux usées." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30054/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'étudier la separation d'une emulsion stable par des procédés de coalescence et de flottation. Une huile de coupe commerciale (Castrol Cooledge BI) a été utilisée pour synthétiser une eau résiduaire huileuse, car elle forme facilement une emulsion stable avec l'eau. Les expériences en coalesceurs ont été conduites sur un média en polypropylène de différentes formes, incluant des granules, des fibres et des tubes. Les effets de la vitesse d'écoulement de l'émulsion et de la hauteur du lit coalesceur ont été testés. Pour le procédé de flottation, les deux techniques de flottation à air dissout (DAF) et de flottation à air induit (IAF) à l'échelle pilote ont été employés pour la séparatiobn de l'émulsion avec addition de sulfate d'aluminium (Al2(SO4)3) comme coagulant. Les influences des conditions opératoires sur l'efficacité de séparation ont été examinées. L'émulsion préparée est très stable comme suggéré par la très petite taille des gouttes et leur potentiel zéta fortement négatif. Lémulsion a été partiellement séparée par le coalesceur, la plus grande efficacité atteint étant de 43% pour une hauteur de lit de 10cm de polypropylène tubulaire et une vitesse d'émulsion de 2cm/s. Dans le cas de la séparation par flottation, une efficacité de 85% a été obtenue par DAF et par IAF. Cependant, la séparation par flottation n'est pas du tout effective sans coagulation préalable. C'est pourquoi, la déstabilisation de l'émulsion d'huile de coupe par le sulfate d'aluminium a été plus précisément étudiée. Le principal mécanisme de déstabilisation est la flocculation par balayage qui intervient pour une concentration en ion Al3+ de 1.0mM et un pH entre 6.5 et 7.5, pour lesquels des flocs solides peuvent être observés. Pour de plus faibles doses de Al3+, la déstabilisation n'est pas efficace, suggérant que la coalescence seule des gouttes entre elles n'est pas suffisante pour effectuer la séparation. Les flocs ont été analysés en ce qui concerne leur composition chimique et leur structure cristalline, confirmant ainsi la formation d'hydroxyde d'aluminium (Al(OH)3) qui joue un rôle majeur dans la floculation par balayage. De plus, les résultats expérimentaux obtenus en flottatest correspondent à ceux obtenus à l'échelle pilote. L'addition de coagulant est nécessaire pour obtenir une séparation efficace. Cependant, il a aussi été montré que l'augmentation de la dose de Al3+ au-delà de 1.0mM n'entraine pas une augmentation de l'efficacité de séparation. Enfin, les interactions goutte-bulle et floc-bulle ont été observés dans une cellule de visualisation construites dans cet objectif. Aucune interaction entre bulle et gouttes d'huile n'est observée alors que les flocs s'attachent à la surface de la bulle, expliquant la différence observée entre la séparation de l'huile de coupe floculée par flottation et l'inefficacité du procédé en l'absence de flocsThe objective of this work was to study the separation of the stable oily emulsion by coalescer and flotation processes. The commercial Castrol Cooledge BI cutting oil was applied for synthesizing the oily wastewater since it can easily form a stabilized emulsion with water. The coalescer experiments were conducted by using polypropylene media with different shapes including granule, fiber, and tube. Effects of emulsion flow velocity and bed height as well as the bed packing were considered. For the flotation, both the dissolved air flotation (DAF) and the induced air flotation (IAF) processes in the pilot scale were employed for the emulsion separation with the addition of aluminium sulfate (Al2(SO4)3) as a coagulant. Influences of operating conditions on the separation efficiency were investigated. The results indicated that the prepared emulsion was highly stable suggested by its small droplet sizes and high negative zeta potential. The emulsion was partly separated by the coalescer with the highest efficiency of 43% from the 10 cm bed of tubular polypropylene with 2 cm/s flow velocity. In the case of the separation by flotation, the highest efficiency of 85% can be achieved from both DAF and IAF. However, the separation by flotation was ineffective without the coagulation. Therefore, the destabilization of the cutting oil emulsion by aluminium sulfate was further investigated. The main destabilization mechanism was the sweep flocculation occurred at the Al3+ concentration of 1.0 mM and pH of 6.5 - 7.5, where solid flocs can be observed. At lower Al3+ dosage, the destabilization was inefficient suggesting that only droplet coalescence was insufficient for the separation. The flocs were analyzed for their chemical composition and crystalline structure to confirm the formation of aluminium hydroxide (Al(OH)3) that plays a role in the sweep flocculation. Furthermore, the results from the bench scale flotation carried out by the Flottatest were correspondent to those obtained from the pilot scale experiments. The addition of coagulant was needed for the effective separation. However, it was also found that the increase of Al3+ dosages further the 1.0 mM was unable to enhance the separation efficiency. Finally, the interactions of droplet-bubble and floc-bubble were observed in the special made observation cell. No interaction between oil droplets and a bubble can be seen contrasting with the case of oil flocs, which can attach on the bubble surface. This affirmed the difference between the separation of cutting oil emulsion by flotation with and without the formation of flocs