Letteratura scientifica selezionata sul tema "Traitements membranaires"

Les effluents issus des stations d’épuration des eaux usées industrielles et municipales contiennent des quantités non négligeables de polluants organiques, inorganiques et microbiens, qui sont rejetés dans l’environnement par voie directe, ou en suivant la filière de réutilisation (irrigation ou arrosage, etc.). Ces eaux résiduaires constituent l’une des principales sources de contamination des eaux de surface et souterraines (augmentation de la demande chimique en oxygène (DCO), coloration et eutrophisation des cours d’eau, etc.). Dans l’optique de palier le déficit croissant des ressources en eau destinées à la consommation humaine, ces eaux résiduaires sont de plus en plus soumises à des traitements poussés en vue d’une réutilisation. Cette réutilisation doit toujours être réalisée dans l’objectif de fournir une eau présentant, en continu, une qualité spécifique liée à l’usage attendu (eau de production, eau de lavage, eau de refroidissement, eau d’irrigation ou d’arrosage, etc.). Les procédés conventionnels peuvent s’avérer non adaptés, notamment par leur manque de fiabilité dans la qualité des eaux traitées et le risque encouru de contamination microbiologique. Pour faire face à cette importante problématique, les techniques membranaires, notamment les bioréacteurs à membrane (BRM), peuvent constituer une avenue potentielle de traitement et de réutilisation de ces effluents. L’intérêt de ces procédés réside dans leur aspect non polluant, leur facilité d’automatisation et leur capacité à éliminer simultanément les différents polluants en une seule étape de traitement. Ces technologies offrent la possibilité de clarifier et de désinfecter simultanément les eaux sans risque de formation de composés organo-halogénés. Dans cet article, les BRM sont situés par rapport aux techniques conventionnelles de traitement biologique d’effluents. Par la suite, un accent particulier est mis sur la présentation des connaissances actuelles concernant les principes de base des BRM, les critères d’application et les conditions d’opération qui influencent les performances de ces technologies. Les développements récents portant sur la modélisation mathématique de fonctionnement et de colmatage de ces modules sont également présentés. Finalement, les applications industrielles et les coûts d’implantation et d’opération de ces technologies sont brièvement discutés.

La dépression majeure est une pathologie psychiatrique reposant sur différents mécanismes neurobiologiques. Parmi ces mécanismes, on trouve une hypersensibilité de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien associée à un excès de cortisol dans le sang et un déficit de neurotransmission monoaminergique. Ainsi, l’efficacité thérapeutique des antidépresseurs actuels repose sur leur capacité à augmenter les taux extracellulaires de monoamines dans la fente synaptique. Depuis la découverte des effets antidépresseurs rapides et durables de la kétamine, un antagoniste des récepteurs NMDA, un intérêt croissant est porté sur les moyens pharmacologiques atténuant l’action du glutamate pour traiter la dépression majeure. Les astrocytes jouent un rôle prépondérant dans la balance excitation/inhibition du système nerveux central en régulant la recapture et la sécrétion du glutamate. De manière intéressante, la libération de cet acide aminé excitateur est contrôlée, du moins en partie, par des canaux membranaires regroupés au niveau de jonctions intercellulaires de type « gap » ou d’hémicanaux formés par les connexines 30 et 43. Les données précliniques suggèrent que ces deux entités fonctionnelles ont des effets sur les comportements émotionnels dans différents modèles murins de dépression. Après un bref rappel sur les troubles de l’humeur et leurs traitements, cette revue de la littérature décrit le rôle des astrocytes et des connexines dans la neurotransmission glutamatergique et la dépression majeure. Les arguments avancés soulignent l’intérêt thérapeutique potentiel du blocage des connexines astrocytaires mais aussi les difficultés pratiques à cibler la fonction hémicanal sans impacter la fonction « gap ».

Les membranes d’ultrafiltration se dégradent au cours de leurs années de fonctionnement, notamment à cause du colmatage et des nettoyages qu’elles subissent. Ce vieillissement provoque sur le long terme des problèmes d’exploitation sur les sites de traitement des eaux usées utilisant des bioréacteurs à membranes qui peuvent se traduire par des arrêts fréquents pour nettoyage et une diminution de la capacité filtrante pouvant aboutir à un remplacement des membranes. À ce jour, les mécanismes de vieillissement en bioréacteurs à membranes et leurs impacts sur les propriétés des membranes sont partiellement identifiés. L’objectif de ce travail est de proposer et valider une méthode de vieillissement accéléré de membranes fibres creuses à l’échelle d’un pilote semi-industriel (volume utile de 2 m³) dans des conditions représentatives de celles mises en œuvre sur les sites industriels (longueur des fibres, contraintes hydrodynamiques, séquençage de l’aération). Pour cela, un pilote de filtration membranaire a été exploité pendant deux ans dans des conditions similaires des cuves membranaires de la station de traitement des eaux de Seine Aval (Siaap, Yvelines, 6,5 millions d’eq-habitant). Afin d’accélérer le vieillissement, les membranes sont soumises à de plus fortes doses d’exposition au chlore : des nettoyages par trempage dans une solution de Javel à 1 000 ppm puis d’acide citrique à 2 000 ppm ont été réalisés tous les deux mois (vs un tous les six mois sur site). Afin de valider cette méthode de vieillissement, les résultats des caractérisations des fibres prélevées sur le pilote sont comparés à ceux retrouvés pour les fibres prélevées des bioréacteurs à membranes du Siaap. Les analyses des mesures de physico-chimie de surface, de perméabilité, de propriétés mécaniques et morphologiques ont permis de conclure à la pertinence de l’approche développée pour le suivi du vieillissement accéléré en conditions d’usage à l’échelle pilote, au regard des évolutions observées à l’échelle industrielle.

Pour s’adapter aux évolutions de la qualité de ses ressources en eau et aux renforcements de la réglementation relative aux eaux destinées à la consommation humaine, le Syndicat des eaux d’Île-de-France (Sedif) s’est engagé dans une réflexion sur l’évolution à long terme des filières de ses usines de production d’eau potable. Les études d’évolutions des usines de potabilisation proposent d’insérer, au sein des filières existantes, une étape de filtration sur membranes d’affinage, à l’horizon 2030. Les procédés membranaires, et plus particulièrement les membranes d’osmose inverse basse pression (OIBP), sont considérés comme un affinage de pointe pour la potabilisation de l’eau de surface, permettant notamment d’appréhender la problématique des micropolluants émergents. Dans ce contexte, il a été choisi de tester des membranes d’OIBP afin de caractériser, d’une part, leurs efficacités en matière de rétention (de micropolluants, de la dureté…) et, d’autre part, leurs performances hydrauliques et énergétiques. Cet article présente les résultats des essais des campagnes de caractérisation des membranes d’OIBP sur un pilote de filtration sur membrane plane installé au centre d’essais de Choisy-le-Roi. Quatorze membranes couvrant l’ensemble du domaine recherché en matière de perméabilité à l’eau et de rétention en sels ont été étudiées. Parmi celles-ci, quelques-unes sont particulièrement adaptées aux besoins du Sedif, car elles présentent un bon compromis entre rétention en micropolluants et consommation énergétique. Les conclusions de ces essais de caractérisation sur coupons ont permis de sélectionner deux modèles de membranes afin de les tester, lors d’une étude actuellement en cours, à l’échelle 4 pouces sur le pilote membranaire trois étages de Choisy-le-Roi. En effet, les résultats obtenus sur ces deux membranes prometteuses doivent être validés à échelle semi-industrielle. Cette étude permet d’aborder également d’autres enjeux relatifs aux membranes d’OIBP tels que le colmatage, la reminéralisation, l’optimisation du fonctionnement à trois étages…

Dans le cadre de la réhabilitation de l’usine de potabilisation de Saint-Sulpice (Lausanne, Suisse), le service de l’eau de la ville de Lausanne a conduit des essais pilotes afin de choisir la filière de traitement la plus adaptée. L’usine actuelle de 1971 est une filière de traitement simple consistant en une filtration sur sable suivie d’une chloration. Malgré la production d’une eau potable de qualité satisfaisante, la filière actuelle n’est pas capable de faire face aux nouveaux défis du domaine du traitement de l’eau (micropolluants). Les essais pilotes, réalisés entre 2014 et 2017, ont porté sur des technologies améliorant l’abattement des micro-organismes, des matières en suspension (MES) et des micropolluants. Il existe trois méthodes pour abattre les micropolluants : l’adsorption sur charbon actif (CA), la filtration membranaire fine (nanofiltration ou osmose inverse) ou l’oxydation. Trois mises en œuvre de charbon ont été testées : filtration sur CA en grain (CAG), suspension de CA micrograins (CAµG) ou mise en contact de CA poudre (CAP) (sur l’usine de Lutry). Un pilote de nanofiltration a également été testé, ainsi qu’un procédé d’oxydation avancée (AOP), avec de l’ozone et du peroxyde d’hydrogène, suivi d’un filtre CAG. Chaque procédé présente des spécificités qui lui permettent de mieux abattre certaines molécules par rapport à d’autres. L’étude s’est particulièrement focalisée sur l’abattement des trois principaux micropolluants retrouvés en permanence en concentrations les plus élevées dans l’eau du lac Léman : metformine (450 ng/L), 1H-benzotriazole (80 ng/L) et gabapentine (30 ng/L). Hormis une élimination faible du 1H-benzotriazole (35 % environ), la filtration membranaire par nanofiltration ou par osmose inverse basse pression permet des abattements supérieurs à 80 % pour la majorité des micropolluants. L’AOP, couplée avec une filtration sur CAG, permet d’atteindre de bons rendements d’élimination des micropolluants (70 %). L’ozonation des micropolluants engendre des sous-produits, aujourd’hui difficilement identifiables et quantifiables. Globalement, le charbon actif permet un abattement moyen des micropolluants de 20 à 40 % selon sa mise en œuvre. La future filière sera composée autour d’une unité d’ultrafiltration (MES et micro-organismes). Le traitement des micropolluants sera, lui, assuré soit par une étape d’adsorption sur charbon actif, soit par une étape de nanofiltration ou une combinaison des deux. Le traitement par charbon actif pourrait éventuellement être amélioré par le couplage avec un procédé AOP.

Les travaux réalisés dans cette étude avaient pour objectif l'application de techniques membranaires, dialyse de Donnan et électrodialyse, au traitement d'eaux dont la teneur en fluorure est supérieure à la valeur maximale admissible. Ces deux techniques qui mettent en jeu des membranes échangeuses d'ions, se distinguent par la nature des forces motrices de transfert. Trois eaux modèles relatives à trois pays différents (Maghreb, Sénégal et France) ont été préparées et traitées sur pilotes pré-industriels. Dans tous les cas étudiés, bien que divers anions (Cl-, HCO3-, SO42-) et cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) soient présents initialement dans les solutions à traiter, une concentration en fluorure conforme aux normes a pu être atteinte avec toutes les membranes testées. L'électrodialyse qui abaisse la teneur de tous les ions présents dans l'eau, anions et cations, entraîne une déminéralisation partielle et par conséquent un adoucissement de la solution traitée. Par contre, la dialyse de Donnan, du fait de la diffusion du sel du compartiment receveur vers la solution traitée, augmente légèrement la minéralisation initiale. Cette technique qui, du point de vue énergétique, est un procédé plus économique que l'électrodialyse, semble donc plus adaptée au traitement d'eaux fluorurées à faible minéralisation.

En 2020, la concentration en oxyde de soufre autorisée dans les fumées de gaz d’échappement des bateaux de la marine marchande a été réduite d’un facteur 7 par l’Organisation maritime internationale. Pour satisfaire ces nouvelles normes de rejet atmosphérique, les armateurs ont adapté leurs navires et des systèmes de désulfuration des gaz d’échappement ont été installés. Ces unités couplent, d’une part, un procédé d’absorption gaz-liquide pour l’épuration du gaz et, d’autre part, un procédé membranaire pour le traitement des eaux de lavage. L’objectif de la présente étude est d’optimiser ce procédé membranaire. Des membranes d’ultrafiltration multitubulaires en carbure de silicium sont utilisées. La filtration est réalisée à flux constant avec l’application de rétrolavage à intervalle régulier. Les effluents à traiter proviennent directement des navires maritimes étudiés et, après caractérisation de chacun d’eux, ils ont été classifiés comme des fluides à fort ou à faible pouvoir colmatant pour la membrane. Les paramètres opératoires de filtration appliqués varient en fonction des propriétés du fluide. L’influence des paramètres de rétrolavage : fréquence, durée et/ou mode d’injection sur les performances de filtration et de rétention de la membrane est également étudiée. Ainsi il est montré que l’application d’action de décolmatage rapide (inférieur à 5 secondes), et sous pression (3 bars) permet de maintenir la filtration sur plusieurs heures. La réversibilité de la perméabilité est de l’ordre de 80 % et d’importants taux de récupération en eau, supérieurs à 75 %, sont obtenus en fonction du flux de perméat appliqué. En matière de rétention, 100 % des particules en suspension et 80 % en métaux lourds sont éliminés, ce qui permet un rejet dans l’environnement.

La présence de N-nitrosomorpholine (N-MOR) et de son précurseur, la morpholine (MOR), a été détectée en 2012 dans le forage d’Yport, l’une des principales ressources d’eau brute du Havre Seine Métropole. La valeur en N-MOR a ponctuellement dépassé le seuil de 100 ng/L recommandé pour l’eau distribuée par la direction générale de la santé. Dans ce contexte, la collectivité a sollicité une étude visant définir la filière de traitement cible adaptée à l’élimination de ces micropolluants émergents. Le souhait de la collectivité étant de privilégier des solutions de traitement retirant les micropolluants plutôt que celles les transformant, l’étude a évalué les performances des procédés d’adsorption sur charbon actif et d’osmose inverse basse pression (OIBP), séparément et en couplage. Deux types de charbon et trois types de membranes ont été testés. Les essais pilotes menés sur site ont montré que la mise en œuvre de charbon actif en poudre (CAP) au sein d’un réacteur spécifique permet une élimination acceptable de la N-MOR (60 % max) à condition de mettre en œuvre un taux de traitement élevé (› 25 g/m3) et un temps de contact limité (10 h max.) pour éviter les phénomènes de désorption. L’élimination de la MOR par le CAP est quant à elle très limitée (10 % max). Les essais pilotes sur membranes d’OIBP (seuil de coupure ‹ 200 Da) ont mis en avant une élimination élevée (environ 90 %) de la N-MOR et plus limitée de la MOR de 15 à 85 % selon les membranes testées. Transposer les résultats obtenus de l’échelle pilote à l’échelle industrielle est possible pour la filtration membranaire, mais plus difficile pour le réacteur CAP, du fait qu’il n’existe pas à ce jour de technologies adaptées aux conditions optimales définies (taux élevé, âge des boues de CAP faible).

La thèse présentée porte sur l’étude comparative des technologies membranaires directes et couplées à une épuration biologique dans le cadre du recyclage des eaux grises à l’intérieur du bâtiment. Dans un premier temps, des eaux grises synthétiques ont été formulées pour permettre l’étude des procédés retenus dans des conditions répétables, c’est-à-dire en s’affranchissant d’une non-maîtrise de l’effluent brut. La caractérisation de ces eaux grises synthétiques a montré qu’elles sont représentatives d’eaux grises réelles. En second lieu, les performances hydrauliques et épuratoires de deux procédés de recyclage des eaux grises ont été étudiées. Le premier est une membrane de nanofiltration tubulaire utilisée sans aucun prétraitement. L’influence de différents paramètres a été évaluée lors du traitement d’eaux grises synthétiques. La validation de ces résultats a été effectuée en filtrant des eaux grises réelles dans des conditions opératoires similaires. Ces expérimentations ont permis d’évaluer l’influence du seuil de coupure et de la pression transmembranaire sur les performances du procédé. Un taux de conversion de 87,5 % a été atteint, et la qualité du perméat est conforme aux législations les plus strictes sur le recyclage des eaux à l’intérieur du bâtiment. Le second procédé considéré est un bioréacteur à membranes immergées (BAMI), dans lequel les membranes d’ultrafiltration à fibres creuses sont déportées à l’extérieur du bioréacteur. L’impact de différents paramètres opératoires et de l’activité biologique sur ses performances a été mesuré. Les résultats ont montré que la qualité des perméats produits et la densité de flux volumique atteignables sont fortement influencées par la pression transmembranaire appliquée, par les durées d’extraction, de rétrolavage et de relaxation et par la charge massique à épurer. Enfin, la démarche a été finalisée par une analyse technico-économique comparative des deux procédés évalués, et des principaux résultats obtenus au cours de l’étude
The present work deals with the comparative investigation of membrane technologies, used directly or combined with a biological treatment, in order to reuse greywaters inside buildings. First, synthetic greywaters were formulated to allow the selected processes to be studied in similar conditions, that is to say with a complete mastery over the composition of the effluent. The results show that the effluent characteristics are representative of those of real greywaters. Secondly, the hydraulic and treatment performances of two greywaters recycling processes were studied. The first one is a tubular nanofiltration membrane used without any pre-treatment device. The influence of several parameters was assessed while treating synthetic greywater. These results were validated by filtering real greywaters in similar operating conditions. Thanks to these experiments, the influence of the molecular weight cutoff and of the transmembrane pressure on the performance of the process has been evaluated. A conversion rate of 87. 5 % was reached, and the permeate quality was consistent with the most stringent regulations on water reuse inside buildings. The second process considered is a submerged membrane bioreactor, in which the ultrafiltration hollow-fibres membrane module is placed outside the bioreactor, in a side-stream position. The impact of various operating parameters and of the biological activity on process performances was measured. The results show that the permeate quality and the achievable volume flux densities are strongly influenced by the transmembrane pressure applied, by the duration of extraction, backwashing and relaxation steps, and by the activated sludge loading. Finally, the study is concluded by a techno-economic analysis, in which both processes are compared, and the key results obtained during the study are given

Realisation d'un vecteur reconnu par les lectrines membranaires des macrophages et destine a transporter le n-acetylmuramyl dipeptide vers ces cellules. L'efficacite de ce vecteur est etudiee in vitro et in vivo sur des modeles murins. L'activation du macrophages a ete evaluee par la cytostase exercee vis-a-vis des cellules tumorales et par la secretion d'interleukine 1 et de facteur de necrose tumorale

La culture de Candida albicans Vw 32, champignon opportuniste et dimorphique en présence de doses subinhibitrices de pimaricine provoque des altérations tant en ce qui concerne les facteurs culturaux, les structures pariétales et les propriétés physiologiques. Les stérols membranaires sont les cibles principales des polyènes antifongiques. Une dose subinhibitrice de pimaricine provoque dans les membranes une accumulation de stérols et acides gras. Cette accumulation des lipides membranaires induit une exaltation de la consommation d'oxygène et une meilleure stabilité des protoplastes. L'augmentation du raport stérols/phospholipiques accroit en même temps la perméabilité cellulaire

Les matériaux céramiques se sont énormément développés durant le dernier siècle et ne cessent d'attirer l'attention pour diverses applications. Cela tient aux propriétés nombreuses et variées qu'elles peuvent présentées. Un avantage certain de ce type de matériaux réside dans leurs stabilités mécanique, thermique et chimique, ce qui en fait des candidats de choix pour des applications dans des environnements sévères. Ceci est notamment observable dans le domaine des membranes. En effet, malgré leurs coût réduit, les membranes polymères, constituant l'essentiel des membranes utilisées à ce jour, sont très sensibles à l'environnement dans lequel elles sont utilisées et nécessitent d'être renouvelées régulièrement. Cela justifie la recherche d'alternatives, comme par exemple les céramiques plus résistantes. Différentes mises en forme sont possibles pour la formation de membranes, mais parmi celles-ci, les formes en tubes ont suscité un engouement certain en raison des avantages en termes de rapport surface/volume et de la résistance au transport de masse moindre. La majorité des céramiques utilisées et commercialisées reposent sur des compositions chimiques à base d'oxydes. Il apparaît cependant que ces matériaux trouvent leurs limites en termes de vieillissement et de stabilité à très haute température. Un autre type de céramiques, les céramiques non-oxydes à base de silicium, présentent des propriétés très intéressantes, pouvant potentiellement répondre à ces problématiques. De tels matériaux sont produits par la voie PDC (Polymer Derived Ceramic), notamment en raison de l'impossibilité de procéder autrement pour la majorité d'entre eux. Cette méthode consiste à synthétiser des polymères pré-céramiques pouvant être convertis en céramiques par un traitement thermique adéquat. Cela permet notamment un très bon contrôle de la structure chimique de la céramique finale, et donc une grande versatilité. Parmi ces matériaux, le système quaternaire Si-B-C-N a particulièrement attiré l'attention en raison de ses propriétés thermostructurales couplées à sa stabilité chimique singulière. Les travaux de thèses présents se sont donc focalisés sur l'utilisation de cette céramique. Un autre avantage de la voie des polymères pré-céramiques réside dans les mises en forme rendues possibles par l'utilisation de polymères. Cette méthode a déjà été utilisée abondamment pour produire des fibres céramiques avec des diamètres de l'ordre de la dizaine de microns, notamment par le recours à la technique de filage en fondu (melt-spinning en anglais). L'objectif principal de cette thèse est la production de fibres creuses et de capillaires céramiques SiBCN en se basant sur cette méthode de mise en forme. Le but est la formation de supports membranaires très stables à un coût relativement faible comparé aux procédés généralement utilisés pour la mise en forme de céramiques, impliquant souvent un traitement de frittage à très haute température. Ces supports offriront à terme des applications en séparation de gaz ou en traitement de l'eau. Plus exactement, le chapitre 1 concerne l'état de l'art et permet de présenter le contexte de ces travaux, ainsi que leur intérêt. Le chapitre 2 présente les techniques de synthèses mises en œuvre et les matériaux utilisés. Le chapitre 3 est consacré à la production de fibres creuses céramiques SiBCN en présentant notamment une étude complète de la structure chimique du polymère utilisé, ainsi que l'évolution de la microstructure de la céramique résultante à haute température. Le chapitre 4 a pour objet la formation de capillaires céramiques SiBCN. Ici aussi, le précurseur utilisé est caractérisé en détail, de même que la céramique issue de sa pyrolyse. Le dernier chapitre consiste en une ouverture et propose différentes méthodes de modification de surface des fibres creuses et des capillaires élaborés dans les chapitres 3 et 4
New ceramic materials have progressively emerged during the last century and continuously drew attention for diverse applications. This comes from the numerous and various properties they can exhibit. A great advantage of this type of materials is their mechanical, thermal and chemical stabilities, that makes ceramics of great interest for applications in harsh environments. This trend is especially perceptible in the field of membranes. In fact, despite their moderate cost, polymer membranes, which are mostly used, are very sensitive to the environment in which they are used and require to be replaced regularly. This justifies the search for alternatives and for more resistant materials like ceramics. Various shaping are possible to build a membrane, but among these, shapings in form of tubes have aroused particular enthusiasm because of their advantages in terms of surface/volume ratio and of lower mass transport resistance. Most of used and commercialized ceramics are based on oxide chemical compositions. This constitutes a drawback concerning the aging of the membranes and their stability at very high temperatures. Another type of ceramics, non oxide silicon based ceramics, exhibits very interesting properties which could eventually palliate these problems. In general, such materials are produced through the PDC route (Polymer Derived Ceramic route), especially because of the impossibility to proceed by more conventional methods for many of them. The principle of this bottom-up method is to synthesize preceramic polymers which can be converted into ceramics through an appropriate heat treatment. This enables a very good control of the chemical structure of the final ceramics and so a great versatility. Among these materials, the quaternary system Si-B-C-N has aroused big interest because of its extraordinary thermostructural properties coupled to chemical inertness. Thus, the present work has been focused on the preparation and application of this ceramic. Another advantage of the PDC route can be found in the possible shaping arising from the polymeric nature of the precursors. This method has been widely used for the production of thin ceramic fibers by using the melt-spinning process. The main objective of this thesis is the design of SiBCN ceramic hollow fibers and capillaries based on this shaping method. The aim is the preparation of very stable membrane supports at relatively low costs compared to conventional processes used to shape ceramic materials, often involving a sintering treatment at a very high temperature. These supports could be used in gas separation and water treatment applications. More precisely, chapter 1 presents a state of the art and allows to give the context and the motivations of this work. Chapter 2 discusses on the synthesis techniques and on the used methods. Chapter 3 is dedicated to the production of SiBCN ceramic hollow fibers by studying in details the precursors chemical structure used for this purpose before investigating its ceramic conversion and the evolution of the microstructure of the resulting ceramic. Chapter 4 is dealing with the production of SiBCN ceramic capillaries. The precursor used is characterized as well as the resulting ceramic. The last chapter gives some perspectives by proposing different methods of surface modifications of the hollow fibers and the capillaries presented in chapters 3 and 4

Cette thèse de doctorat concerne l’étude de la distillation membranaire sous vide pour l’élimination de l’arsenic contenu dans les eaux souterraines. En effet, la contamination des nappes phréatiques par l’arsenic est une problématique majeure dans de nombreux pays, et en particulier au Vietnam. Dans ce pays, choisi comme cas d’étude pour ce travail, environ 13% de la population est empoisonnée par des eaux souterraines contaminées par l’arsenic. De plus, ces eaux souterraines présentent des salinités élevées (5-10 g.L-1) dues à des infiltrations d’eau de mer dans les nappes. Ce travail de thèse a permis de démontrer la faisabilité de la distillation membranaire sous vide (DMV) pour éliminer l’arsenic contenu dans ces eaux et réduire leur salinité afin de les rendre propres à la consommation humaine. Les concentrations en As(III) dans le perméat de DMV sont toujours inférieures aux limites de la norme en eau potable (10 μg.L-1), même pour de très fortes concentrations en As(III) dans l’alimentation (jusqu’à 2000 μg.L-1). La DMV ne nécessite pas de pré-oxydation de l’As(III) en As(V), étape nécessaire dans de nombreux procédés conventionnels de traitement. De plus, un couplage entre l’osmose inverse (OI) et la DMV a été étudié : l’étape d’OI permet une pré-concentration en NaCl et As(III), puis ce rétentat est alors sur-concentré grâce à laDMV. La DMV a montré de très bonnes performances pour traiter un concentrat contenant de très fortes concentrations en As(III) (7000 μg/L). La DMV permet toujours de limiter les teneurs en arsenic dans le perméat à des valeurs en-dessous de la norme. Enfin, unesimulation d’un procédé global, incluant OI et DMV, et fonctionnant à un taux de conversion global de 96%, a été effectuée. Ce couplage ouvre la voie vers un traitement global de l’arsenic permettant de générer de très faibles quantités d’effluents finaux
This PhD work deals with vacuum membrane distillation (VMD) for arsenic removal from groundwaters. Contamination of water resources with arsenic was identified in 105 countries. Approximately 150 million people are being exposed to arsenic contamination, and 147 million of these people live in Asia. In Vietnam, chosen as the case study of this work, 13% of the population is being in risk of arsenic poisoning. Drinking water resources present not only high arsenic concentration (1 – 3050 ppb) but also high salinity (5 – 15 g/L). This work allowed demonstrating the feasibility of VMD to remove arsenic and also salts contained in groundwaters. As(III) concentration in the permeate of VMD was always lower than the standard level for drinking water (10 μg.L-1), even for high As(III) concentrations in the feed (up to 2000 μg.L-1). With VMD, a pre-oxidation step was not necessary to convert As(III) into As(V), as it is the case for other conventional treatment processes. Moreover, a coupling between reverse osmosis (RO) and VMD was studied. RO was considered as a first step to concentrate NaCl and As(III) before this retentate stream was further concentrated by the VMD. VMD could work efficiently with 99.9% of As(III) andNaCl rejections at a very high RO retentate concentrations ([NaCl] = 300 g/L and [As(III)] = 7000 ppb). Arsenic in the permeate was still lower than the required standard for drinking water. Finally, a simulation of the coupling was performed. By coupling of RO and VMD, ahigh global recovery of 96% could be achieved

Ce travail a porté sur l'extraction de substances naturelles de sous-produits de la vigne en mettant en œuvre des procédés "verts" tels que l'extraction par eau sous-critique et la purification par filtration membranaire. Ces procédés représentent une alternative à l'extraction par solvant, traditionnellement utilisée dans la production de substances bio-sourcées. La majeure partie de cette étude a été menée sur des marcs de raisin de cépages variés, l'extraction a été optimisée et comparée sur la base du rendement, de la composition chimique et de l'activité antioxydante des extraits obtenus. De tous les cépages testés, les extraits de Dunkelfelder ont présenté l'activité antioxydante la plus élevée et la concentration en familles de molécules polyphénoliques la plus importante. En outre, ce marc de raisin de Dunkelfelder a été utilisé comme modèle afin d'optimiser les différents paramètres du procédé tels que la température, la pression et le temps de séjour hydraulique. Après la phase d'extraction par eau sous-critique, les extraits obtenus se sont révélés riches en de nombreuses familles de molécules. Ainsi, une étape de purification des composés cibles avant usage industriel s'est révélée indispensable. Le couplage de l'extraction par eau sous-critique avec des procédés membranaires représente une solution innovante pour la purification de ces extraits. Des essais de filtration tangentielle de l'extrait ont été menés avec onze membranes d'ultrafiltration (100 kDa à 2 kDa) et neuf membranes de nanofiltration (1000 Da à 150 Da). Le suivi du procédé s’est appuyé sur une détermination des paramètres opératoires optimisés et sur la détermination des coefficients de rétention des différentes familles des macro et micromolécules. Les résultats obtenus ont démontré que l'utilisation des technologies membranaires pourrait dans le futur, constituer une innovation technologique pour la purification des composés bio-actifs
This work has dealt with extraction of natural substances from winery by-products using "green" processes such as extraction by subcritical water and purification by membrane processes. These processes are an alternative to solvent extraction traditionally used in the natural products industry. Main part of the work was done on different grape pomace, extraction was optimized and compared in terms of yield, chemical composition, and antioxidant activity of extracts. Dunkelfelder extracts exhibited the strongest antioxidant activity and comparison of chemical compositions of the different extracts indicated. Furthermore this Dunkelfelder grape pomace was used as model in order to optimize the different process parameters such as temperature, pressure and hydraulic retention time. After the subcritical water extraction, extracts produced were found to be rich in several families of molecules. An essential purification step of target compounds prior to industrial use was indispensable. Coupling the subcritical water with membrane processes offers an innovative solution for the purification of these extracts. Thereby, the extract was assayed in a cross-flow apparatus against eleven membranes of ultrafiltration (100 to 2 kDa) and nine membranes of nanofiltration (1000 to 150 Da). The monitoring of the process was carried out by determining performance parameters and retention coefficients of different families of macro and micromolecules. The results obtained have demonstrated that the use of membrane technologies could bring innovative changes in the recovery of bioactive compounds for future industries

L'objectif de cette étude portait sur la mise en œuvre de réacteur catalytique membranaire pour une application dans le traitement d'effluents liquides contaminés par des polluants organiques. Des phases catalytiques ont été déposées au sein des structures poreuses par différentes techniques afin de bien maîtriser la localisation des phases actives. L'optimisation des conditions opératoires a ensuite été réalisée. Ces matériaux sont actifs pour l'oxydation de polluants présents dans les effluents liquides et la configuration en mode contacteur a permis d'accroître l'efficacité et la stabilité des phases catalytiques pour ces réactions de dégradation grâce à un meilleur contact entre les réactifs et les sites actifs.

L’objectif de cette étude portait sur la mise en œuvre de réacteur catalytique membranaire pour une application dans le traitement d’effluents liquides contaminés par des polluants organiques. Des phases catalytiques ont été déposées au sein des structures poreuses par différentes techniques afin de bien maîtriser la localisation des phases actives. L’optimisation des conditions opératoires a ensuite été réalisée. Ces matériaux sont actifs pour l’oxydation de polluants présents dans les effluents liquides et la configuration en mode contacteur a permis d’accroître l’efficacité et la stabilité des phases catalytiques pour ces réactions de dégradation grâce à un meilleur contact entre les réactifs et les sites actifs
The aim of this study was to evaluate catalytic membrane reactor for wet oxidation efficiencies of pollutants in waste water. In a first part, we have prepared catalytic membrane using several techniques of deposition in order to well control the position of the active phase in the porous structure. After optimisation of the experimental parameters, the study of pollutant degradation has showed that catalytic membrane reactor, in contactor configuration present highest efficiency than conventional reactor due to optimized contacts between reactants and active sites