Добірка наукової літератури з теми "Membranes (technologie) – Matériaux"

Ce travail concerne la formation de la couche de polarisation de concentration pendant la phase initiale d'une microfiltration tangentielle de matieres pectiques. Pour les besoins de cette etude, un pilote a ete mis au point permettant de mesurer le debit de filtrat et sa concentration a partir du temps zero de filtration. Cette etude a permis de mettre en evidence plusieurs points importants: si la membrane est capable d'adsorber les colloides, la couche de polarisation se met en place immediatement; l'influence immediate des parametres intervenant dans la couche de polarisation: des le debut de la filtration le debit est fonction de la vitesse tangentielle et inversement fonction de la concentration initiale d'alimentation. Toutefois, la vitesse tangentielle est le parametre important; par l'explication du phenomene de surconcentration dans le filtrat (concentration filtrat superieure a la concentration d'alimentation), il est montre que la filtration se divise en trois phases successives suivant la preponderance de l'un ou de l'autre des phenomenes de convection et de diffusion: une premiere phase ou la concentration a la membrane augmente rapidement par convection, suivie d'une deuxieme phase ou la diffusion concurrence de plus en plus la convection, se traduisant par une diminution de la concentration a la membrane, jusqu'a l'obtention d'un debit stabilise, se traduisant par une stabilisation a la concentration a la membrane, consequence d'un equilibre entre convection et diffusion dans la couche de polarisation. De plus, ce memoire presente un modele base sur le couplage diminution de rayon de pore-couche de polarisation permettant de determiner la valeur de la concentration membrane a tout instant

Ce travail presente l'elaboration d'une nouvelle membrane conductrice ionique en nasicon (na::(3)zr::(2)si::(2)po::(61)). Les tests d'echanges ioniques montrent la possibilite d'echange entre des ions na**(+) et des cations ag**(+), k**(+), li**(+) et na**(+))

La microfiltration tangentielle est un procede membranaire a gradient de pression utilise dans de nombreuses applications. La principale limitation de ce procede est la reduction du flux de permeat due au colmatage de la membrane. Dans cette etude, nous avons developpe et caracterise de nouvelles geometries tubulaires de membranes ceramiques. Le relief helicoidal cree sur la face interne du tube permet une perturbation importante et continue du flux de solution a proximite de la surface filtrante et limite ainsi l'accumulation de matiere et le colmatage. La surface exterieur du tube n'etant pas modifiee, ces geometries presentent l'avantage d'etre utilisables dans les memes conditions que des membranes classiques. Les nouveaux supports de membrane en cordierite ont ete realises par extrusion, grace a un adaptation simple du procede classique et une optimisation de la pate ceramique. Differents reliefs ont pu etre realises en modifiant l'epaisseur du relief, le pas et le sens de l'helice, la longueur et le diametre des tubes. Une membrane de microfiltration en zircone a ensuite ete mise au point et deposee sur ces supports par la technique de coulage de barbotine. La filtration de suspensions de bentonite a permis d'evaluer l'efficacite de ces nouvelles membranes qui permettent une augmentation du flux de permeat jusqu'a un facteur 4,8. L'ensemble des geometries etudiees montent en outre, un bilan energetique favorable et la meilleur configuration permet d'atteindre un gain de flux de permeat d'un facteur 2 pour une dissipation d'energie equivalente a celle d'une membrane tubulaire classique. Une etude hydrodynamique a permis de caracteriser la structure de l'ecoulement dans un tube a rugosite helicoidale et d'interpreter les gains de permeabilites observes en microfiltration tangentielle.

Les problemes de separation gazeuse sont actuellement au premier plan des preoccupations industrielles avec en particulier le sechage, la desacification et la deshydrogenation des gaz petroliers. La demarche scientifique fixee pour cette etude consiste a preciser les relations entre les parametres du tranport et la structure microscopique du polymere. La membrane perfluorosulfonique nafion et l'eau ont ete retenues comme systeme de depart. Nous avons developpe quatre types de mesure: i) mesure des coefficients dlu transport (permeabilite, diffusion, solubilite); ii) mesure des coefficients de self-diffusion en phase vapeur par utilisation de molecules marquees; iii) mesure directe des profils de concentration par diffusion de neutrons aux petits angles; iiii) mesure des parametres du transport hydraulique et osmotique. Pour les fractions volumiques en eau inferieures a 18% la diffusion a lieu dans un milieu multiphasqiue avec dispersion des zones ioniques hydratees diffusives dans la matrice organique. Le transport est regi par les processus superficiels et la relaxation du polymere. Pour les fractions volumiques en eau superieures a 18 % la percolation des clusters assure la realisation d'une phase continue diffusive. Dans ce cas, la relaxation du polymere est rapide et n'intervient pas sur la diffusion

Le sujet de ce travail est la caracterisation de membranes meso et microporeuses ayant pour objectif des applications catalytiques. Dans ce but nous avons aussi etudie le depot de platine dans le reseau poreux de ces materiaux. Les membranes en alumine sct 5 nm ont pu etre decrites par une combinaison de pores en fente et de cavites plus larges, les pores les plus etroits controlant les proprietes de transport. Les techniques dynamiques ont montre que ce type de materiau presente des tortuosites elevees, parametre tres important pour la comprehension des proprietes de transfert. De meme l'analyse des isothermes de physisorption d'azote a permis d'evaluer des parametres comme la connectivite du reseau poreux, directement reliee aux proprietes de transport transmembranaire. La caracterisation de membranes microporeuses (membranes sol-gel, membranes zeolithiques) a egalement fait l'objet d'un certain nombre d'etudes. Dans une troisieme partie, nous avons aborde l'etude du depot de platine dans les reseaux poreux des membranes. Une methode basee sur l'echange ionique a conduit aux meilleurs resultats. Les proprietes du depot dependent de parametres comme nature et mode d'introduction du precurseur, reseau poreux de la membrane (taille et forme de pore, connectivite). Le platine depose a ensuite ete caracterise en absence d'effet membranaire du point de vue de ses proprietes catalytiques, qui sont identiques a celles d'un catalyseur conventionnel

L'alginate est un polymère hydrophile et biocompatible portant de nombreuses fonctions carboxyliques et de nombreux groupes hydroxyles. Ce travail a développé et optimisé le procédé de fabrication de membranes à haute pouvoir de percolation à base d'alginate. Ce procédé simple permet, par mélange de deux solutions d’alginate et de polyethyleneimine (PEI), d’obtenir un hydrogel structuré dont la stabilité est améliorée par réticulation (des fonctions aminées de la PEI par le glutaraldéhyde (GA)). Cette double interaction (PEI/alginate, PEI/GA) permet d’obtenir après séchage à l’air libre (donc peu énergivore et sans moyen sophistiqué contrairement aux procédés conventionnels) de produire des membranes macroporeuses autorisant la percolation par drainage simple de solutions. Ce matériau a été développé et utilisé pour deux types d’applications : (a) l’adsorption d’ions métalliques (cationiques et anioniques), et (b) l’hydrogénation de composés nitrophénoliques par catalyse hétérogène. Les membranes et leur interaction avec les ions métalliques ont été analysées par spectroscopie infrarouge et par FTIR, MEB, et XPS. L'adsorbant est caractérisé par la présence de groupements carboxyliques et de fonctions aminées qui offre de nombreuses possibilités d’interaction avec les ions métalliques en jouant tant sur des propriétés de chélation (carboxylates, amines libres) que sur des propriétés d’échange ionique/attraction électrostatique (amines protonés) en fonction de la typologie du métal, de sa spéciation et du pH de la solution. Ces différentes possibilités ont été illustrées par une série d’expérimentations portant sur des ions métalliques tels que : Hg(II), Cu(II), Se(VI), Cr(VI), As(V). Ces différentes études ont permis d’illustrer : l’affinité particulière des membranes pour les anions métalliques (préférentiellement aux cations) en raison notamment de la plus grande disponibilité des fonctions aminées protonées. Par ailleurs, une étude complémentaire a été menée sur de la PEI réticulée par le GA (conditionnée sous forme de poudre) pour explorer l’effet de réticulation de la PEI sur la fixation des ions métalliques. L’étude a permis de démontrer que le taux de réticulation a un effet modéré sur l’adsorption des ions Se(VI). Enfin, après avoir brièvement étudié l’adsorption du Pd(II) sur les membranes, il a été procédé à une réduction du Pd(II) fixé sur le support (partiellement converti en Pd(0)) afin de synthétiser des membranes Pd/PEI/Alginate pour étudier une réaction simple d’hydrogénation du 3-NP en 3-AP. Ceci démontre la faisabilité d’application de ces supports pour une application en catalyse hétérogène
Alginate is a hydrophilic and biocompatible polymer with abundant free carboxyl and hydroxyl groups. This work developed and optimized the process for the fabrication of highly-percolating membranes based on alginate. The simple process has been designed by mixing alginate and polyethyleneimine (PEI) to obtain a structured hydrogel and subsequently improved stability by crosslinking between glutaraldehyde (GA) and amine groups of PEI. This double interaction (PEI/alginate, PEI/GA) makes it possible to produce macroporous membranes, after air-drying (without energy-consuming and sophisticated drying procedure), allowing natural drainage. The prepared membranes have been used for two applications: (a) sorption of metal ions (cationic and anionic), and (b) hydrogenation of nitrophenolic compounds by heterogeneous catalysis. The membranes and their interactions with metal ions were analyzed by FTIR, SEM, and XPS. The adsorbent was characterized by the presence of carboxylic groups and amino functions, which offers numerous possibilities for interacting with metal ions by complexation (i.e., carboxylates, free amines) and ion exchange/electrostatic attraction (i.e., protonated amine groups) depending on the pH of solution and metal speciation. These different possibilities have been illustrated by a series of experiments on metal ions such as Hg(II), Cu(II), Se(VI), Cr(VI), As(V). These various studies illustrate the particular affinity of membranes for metal anions (preferentially to cations) due in particular to the greater availability of protonated amino functions. Furthermore, an additional study was conducted on PEI crosslinked with GA (as a powder) for exploring the effect of the crosslinking of PEI on the binding of metal ions. The study demonstrated that the crosslinking rate has a moderate effect on the sorption of Se(VI) ions. At last, after briefly studying the sorption of Pd(II) on the membranes, a reduction was made of Pd(II) loaded on the support (partially converted to Pd(0)) in order to synthesize catalysis for the hydrogenation of 3-NP to 3-AP. This demonstrates the feasibility of applying these supports for heterogeneous catalysis

Dans ce projet de doctorat, des membranes microporeuses (fibres creuses) et hautement hydrophobes à base de polyéthylène basse densité (LDPE) pour utilisation dans la capture du CO2 dans des contacteurs gaz-liquide à membrane (GLMC), ont été fabriquées en utilisant une nouvelle méthode simple, sans solvant ou diluants, autant écologique qu’économique, et qui ne nécessite aucun post-traitement mécanique ou thermique. Pour produire des fibres creuses et contrôler leur porosité, on combine deux techniques, l’extrusion et le lavage de sel. Un mélange de LDPE et de particules de NaCl de différentes concentrations en sel conduit à la production des fibres (par extrusion) qui sont ensuite immergées dans l’eau pour éliminer le sel emprisonné dans le polymère et obtenir autant une structure microporeuse qu’une surface rugueuse hautement hydrophobe. La nouvelle méthode constitue une alternative très prometteuse aux méthodes actuellement utilisées pour la fabrication des membranes hydrophobes, principalement basées sur un processus d'inversion de phase qui implique des solvants toxiques et coûteux. Les membranes fabriquées ont été caractérisées en termes de morphologie, densité, porosité et distribution de taille des pores, hydrophobicité, pression de percée et propriétés mécaniques. Comme le phénomène de mouillage des membranes en contact avec les solutions absorbantes est la cause principale de la réduction de l’efficacité des GLMC à long terme, une étude approfondie sur la compatibilité membrane/liquide absorbant a été réalisée. La stabilité morphologique, chimique et thermique des membranes en contact avec différentes solutions aqueuses d'alcanolamines à base de monoéthanolamine (MEA) et 2-amino-2-hydroxyméthyl-1,3-propanediol (AHPD), ainsi que des mélanges MEA/PZ (pipérazine) et AHPD/PZ, a été investiguée en détail.
In this work, highly hydrophobic low density polyethylene (LDPE) hollow fiber membranes aiming to be used for CO2 capture in gas-liquid membrane contactors (GLMC) were fabricated using a simple, novel method, without solvent or diluents, economic and environmentally friendly, which does not require any mechanical or thermal post-treatments. In order to produce hollow fibers and control their porosity, the process combines melt extrusion and template-leaching techniques. A mixture of LDPE and NaCl particles first produce blends with different salt contents. A microporous structure and a rough highly hydrophobic surface can then be produced by leaching the salt particles from the hollow fiber matrix via immersion in water. The new method represents a very promising alternative to conventional membrane fabrication approaches which are mainly based on phase inversion process that involves toxic and expensive solvents. The fabricated membranes were characterized in terms of morphology, density, porosity and pore size distribution, hydrophobicity, breakthrough pressure and mechanical properties. Since the phenomenon of membrane wetting by liquid absorbents is the major cause of the reduction of long-term efficiency of GLMC, a comprehensive study on the compatibility between membrane and absorbent liquid was performed. Morphological, chemical and thermal stability of LDPE membranes in contact with different aqueous alkanolamine solutions including monoethanolamine (MEA) and 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (AHPD), as well as blends of MEA/PZ (piperazine) and AHPD/PZ, was investigated in detail.