Mise au point de procédés membranaires pour l'étude de la matière organique dissoute en milieux côtiers PDF Download
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Author: Arnaud Huguet
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Languages : fr
Pages : 311
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Book Description
L'objectif de ce travail était de mieux appréhender la nature et les propriétés de la matière organique dissoute (MOD) en milieux côtiers. L'étude de ce matériel fortement dilué, chimiquement complexe et souvent associé à de fortes salinités constitue encore aujourd'hui un véritable challenge. Plusieurs procédés membranaires ont été utilisés afin de se séparer, d'isoler et de concentrer la matière organique d'échantillons prélevés principalement au niveau de l'estuaire de la Gironde et en Méditerranée. Dans un premier temps, les constituants de la MOD ont été séparés en fonction de leur taille par ultrafiltration tangentielle. L'analyse des différentes fractions par spectrofluorimétrie a permis de déterminer de manière plus précise le type de composés présents dans la MOD d'eaux côtières. La MOD d'échantillons d'eaux douces, saumâtres et marines prélevés en milieux côtiers a ensuite été isolée et concentrée par nanofiltration et/ou osmose inverse (OI). En combinant ces deux procédés, la MOD d'une eau méditerranéenne a pu être rapidement concentrée sans modification apparente de cette dernière. Une part importante de MOD a néanmoins été perdue au cours de l'étape de nanofiltration. L'OI présente elle l'avantage de limiter très fortement les pertes en matière organique, mais elle ne peut pas être utilisées directement pour concentrer la MOD marine, car les sels sont retenus de la même manière que la MOD lors de l'osmose inverse. Une étape de dessalement de l'eau de mer par électrodialyse couplée à l'OI a donc été mise au point, permettant de réduire la teneur en sels de l'eau de mer tout en limitant les modifications et les pertes en MOD.
Author: Arnaud Huguet
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Pages : 311
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L'objectif de ce travail était de mieux appréhender la nature et les propriétés de la matière organique dissoute (MOD) en milieux côtiers. L'étude de ce matériel fortement dilué, chimiquement complexe et souvent associé à de fortes salinités constitue encore aujourd'hui un véritable challenge. Plusieurs procédés membranaires ont été utilisés afin de se séparer, d'isoler et de concentrer la matière organique d'échantillons prélevés principalement au niveau de l'estuaire de la Gironde et en Méditerranée. Dans un premier temps, les constituants de la MOD ont été séparés en fonction de leur taille par ultrafiltration tangentielle. L'analyse des différentes fractions par spectrofluorimétrie a permis de déterminer de manière plus précise le type de composés présents dans la MOD d'eaux côtières. La MOD d'échantillons d'eaux douces, saumâtres et marines prélevés en milieux côtiers a ensuite été isolée et concentrée par nanofiltration et/ou osmose inverse (OI). En combinant ces deux procédés, la MOD d'une eau méditerranéenne a pu être rapidement concentrée sans modification apparente de cette dernière. Une part importante de MOD a néanmoins été perdue au cours de l'étape de nanofiltration. L'OI présente elle l'avantage de limiter très fortement les pertes en matière organique, mais elle ne peut pas être utilisées directement pour concentrer la MOD marine, car les sels sont retenus de la même manière que la MOD lors de l'osmose inverse. Une étape de dessalement de l'eau de mer par électrodialyse couplée à l'OI a donc été mise au point, permettant de réduire la teneur en sels de l'eau de mer tout en limitant les modifications et les pertes en MOD.
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Languages : fr
Pages : 236
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Book Description
Ce travail s'inscrit dans une approche innovante d'intégration de différents procédés membranaires. L'objectif général est l'étude du prétraitement d'eau de mer avant dessalement par osmose inverse afin de réduire le potentiel de colmatage de l'eau vis-à-vis des membranes d'osmose. La démarche adoptée dans cette étude consiste à comparer différents procédés hybrides à membrane : la coagulation couplée à l'ultrafiltration (UF) d'une part et l'adsorption couplée à l'ultrafiltration d'autre part dans différentes conditions opératoires, et pour différents coagulants et adsorbants. Pour cela, des essais de laboratoire et à l'échelle pilote ont été conduits avec une eau de mer réelle de la Méditerranée. Quel que soit le procédé de prétraitement concerné (UF seule ou procédé hybride/UF), l'effet de la qualité du perméat obtenu sur les performances d'une membrane d'osmose ne permet pas de discriminer les procédés. Des taux de rétention en sels élevés, une faible concentration des matières organiques dans le perméat d'osmose inverse et un colmatage progressif dû au dépôt des sels et des matières organiques sont observés pour des expériences en laboratoire à l'échelle de quelques heures. La mise en oeuvre de procédés hybrides adsorption par charbon actif en poudre/UF par rapport au procédé d'UF seule a conduit à des résultats particulièrement intéressants : un faible SDI3, un taux de rétention en matières organiques élevé (70 %) et un colmatage très réduit de la membrane d'UF. De plus, l'approfondissement de l'étude de ce couplage, mis en oeuvre en cellule tangentielle, a montré qu'une augmentation de la vitesse de circulation permet encore une réduction du colmatage. Concernant les procédés hybrides de coagulation/UF, nos résultats montrent qu'ils permettent une diminution du SDI3 et une réduction importante du colmatage. Cependant, ils présentent une faible amélioration du taux de rétention (23 %) par rapport à l'UF seule.
Author: Salah El Ackad
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Languages : fr
Pages : 374
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Languages : fr
Pages : 259
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Book Description
Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’amélioration de la compréhension des phénomènes impliqués dans le colmatage. L’objectif général est l’étude du lien entre les performances du procédé et la structure locale d’un dépôt particulaire formé lors de l’ultrafiltration frontale dans un milieu confiné. Pour cela, deux méthodes de caractérisation non destructives du colmatage de membranes ont été développées et mises au point pour une application dans un canal confiné qui reproduit les effets de confinement rencontrés dans une fibre creuse interne/externe. La première méthode est une méthode optique originale basée sur l’utilisation d’une nappe laser en incidence rasante. La deuxième méthode est basée sur l’utilisation d’ondes acoustiques. Ces méthodes permettent de suivre la croissance d’un dépôt in situ et en temps réel. L’utilisation de la méthode optique lors de l’ultrafiltration frontale de suspensions de bentonite a permis de montrer que la structure de ce type de dépôt est non homogène dans son épaisseur. Une limite de compressibilité, en terme de quantité de matière déposée par unité de surface filtrante, a été mise en évidence : en dessous de cette limite, la structure du dépôt est peu dépendante de la pression. Au dessus, la structure du dépôt dépend de la pression transmembranaire appliquée. Cette étude a également permis de mieux comprendre les mécanismes d’élimination du dépôt. Deux phénomènes ont été observés : une expansion du dépôt puis une élimination progressive des particules. Il a été mis en évidence que la durée et l’amplitude de ces deux phénomènes dépend de la structure du dépôt formé lors de la phase de filtration. Un modèle de filtration intégrant les variations de structure du dépôt, obtenues expérimentalement au cours de la filtration, a été proposé. Les résultats obtenus lors de l’utilisation de ce modèle pour l’étude des hétérogénéités spatiales du dépôt sont en accord avec les résultats obtenus expérimentalement qui montrent qu’une augmentation de la pression conduit à une uniformisation plus rapide du profil d’épaisseur du dépôt.
Author: ISABELLE.. MICHELET
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Languages : fr
Pages : 341
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LE BUT DE CE TRAVAIL EST DE METTRE AU POINT UN PROCEDE CAPABLE DE REDUIRE LA QUANTITE DE METAUX LOURDS (FE, CU, ZN, PB, NI ET CD) PRESENTS DANS LES EAUX DE LAVAGE DES FUMEES ISSUES DE L'INCINERATION DE DECHETS INDUSTRIELS FORTEMENT HALOGENES. ACTUELLEMENT, CES EAUX ACIDES SONT NEUTRALISEES A LA CHAUX ET LES HYDROXYDES METALLIQUES SONT PRECIPITES, CE QUI PORTE LA TENEUR GLOBALE EN METAUX DANS LES EFFLUENTS REJETES A QUELQUES MG/L. DEUX TECHNIQUES MEMBRANAIRES ONT ETE ENVISAGEES POUR L'EPURATION DE CES EFFLUENTS : L'ULTRAFILTRATION ASSISTEE PAR COMPLEXATION (UFAC) ET L'EXTRACTION PAR MEMBRANE LIQUIDE EMULSIONNEE (MLE). LE PRINCIPE DE L'UFAC EST DE COMPLEXER LES CATIONS METALLIQUES PAR UNE MACROMOLECULE QUI SERA RETENUE PAR LA MEMBRANE D'ULTRAFILTRATION. UN PROCEDE DESTINE A TRAITER LES EFFLUENTS NEUTRALISES A ETE PROPOSE. IL SE COMPOSE DE DEUX ETAPES D'ULTRAFILTRATION : LA PREMIERE PERMET D'EVACUER L'EFFLUENT EPURE APRES COMPLEXATION DES METAUX AVEC UNE POLYETHYLENIMINE (PEI) ; LA DEUXIEME EST NECESSAIRE POUR RECYCLER LA PEI. LES PRINCIPAUX PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES ET HYDRODYNAMIQUES DE LA SEPARATION ONT ETE ETUDIES ET DES MANIPULATIONS SUR PILOTE ONT PERMIS DE DEMONTRER LA FAISABILITE DU PROCEDE. GRACE A CE TRAITEMENT, LA CONCENTRATION GLOBALE DES METAUX DANS LES EFFLUENTS APRES PRECIPITATION DES HYDROXYDES METALLIQUES PEUT ETRE DIVISEE PAR 10. L'EXTRACTION PAR MLE, ISSUE DE L'EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE, MET EN OEUVRE LA FORMATION D'EMULSIONS DOUBLES (EAU/HUILE/EAU) OU LA PHASE ORGANIQUE JOUE LE ROLE DE MEMBRANE. CETTE STRUCTURE PERMET DE REALISER LES OPERATIONS D'EXTRACTION ET DE DESEXTRACTION EN UNE SEULE ETAPE ET D'OBTENIR DE GRANDS FACTEURS DE CONCENTRATION. UN SYSTEME D'EXTRACTION ET DE DESEXTRACTION EFFICACE DES CATIONS A ETE DETERMINE EN EXTRACTION SIMPLE PUIS LE TRANSFERT DES CATIONS A ETE ETUDIE EN MLE. UN SCHEMA DE PROCEDE COMBINANT UNE ETAPE D'EXTRACTION SIMPLE ET UNE ETAPE D'EXTRACTION PAR MLE A PH ACIDE A ETE PROPOSE. CE TRAITEMENT EST UN PEU MOINS PERFORMANT QUE LE PRECEDENT MAIS IL A L'AVANTAGE CONSIDERABLE DE PERMETTRE LA SEPARATION DES METAUX AVANT LA NEUTRALISATION DES EFFLUENTS, REDUISANT AINSI LA TOXICITE DES BOUES PRODUITES.
Author: Julie Guilbaud
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Languages : en
Pages : 240
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Book Description
The international maritime trade induces an increase in the risk of introduction of invasive and/or toxic non-native microalgal species via the ballast waters. According to the International Maritime Organization (IMO), it is one of the four greatest threats to the oceans. Discharge of viable, organisms, whatever their size class, will be prohibited in certain waters of the globe. Currently, no method for ballast water treatment gives total satisfaction, especially with regard of the retention of the dinoflagellates and their cysts. This work has highlighted that, among the studied membranes, the PVDF 0.1 m one retained all microalgae while requiring lower energy consumption (4 Wh.m-3). This membrane has been chosen for the methodological study of determination of critical conditions (J = 100 L.h-1.l-2 ; V filtered/cycle = 75K L.m-2). The goal was to design a process for two hypotheses : 300 and 4,800 m3.h-1 corresponding respectively to ballast flow of a cruise ship and a Liquid Natural Gas ship (LNG). The economic study has revealed that the treatment costs could be competitive with those of conventional methods. However, investment costs and compactness facility, in the case of a LNG, appear as less favourable for an industrial development. Membrane processes have, in some cases, a real potential for development in a context of more drastic emission standards.
Author: Gaëlle Collet
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Languages : fr
Pages : 0
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Les procédés membranaires se sont progressivement démocratisés dans les usines de traitement des eaux. Cependant, leur développement est limité par le colmatage. En présence de mélange de colloïdes organiques et de particules minérales, les mécanismes de colmatage deviennent complexes et impliquent de nombreuses interactions. Ainsi, l'objectif de ces travaux a été de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la filtration de suspensions composées de particules minérales et de matières organiques dissoutes et colloïdales. Des extractions et caractérisation de matières organiques ont été réalisées sur une eau de rivière et un effluent secondaire. Les fractions colloïdales (> 3,5 kDa) et dissoutes ont été filtrées sur des membranes d'ultrafiltration en absence et en présence de particules minérales (i.e. argiles). En raison de leur masse moléculaire élevée, les colloïdes organiques ont engendré le plus fort pouvoir colmatant quelle que soit leur origine et leur composition chimique. Par la suite, la filtration de suspensions mixtes constituées de particules minérales et de matières organiques a montré des comportements très différents selon les mélanges étudiés. L'élucidation des mécanismes mis en jeu a permis de développer un modèle phénoménologique permettant de décrire les différentes chutes de flux observées en incluant des mécanismes de blocage de pores et de tamisage du dépôt de particules.
Author: Mark Peters
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 047091002X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 260
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Book Description
Design and Synthesis of Membrane Separation Processes provides a novel method of design and synthesis for membrane separation. While the main focus of the book is given to gas separation and pervaporation membranes, the theory has been developed in such a way that it is general and valid for any type of membrane. The method, which uses a graphical technique, allows one to calculate and visualize the change in composition of the retentate (non-permeate) phase. This graphical approach is based on Membrane Residue Curve Maps. One of the strengths of this approach is that it is exactly analogous to the method of Residue Curve Maps that has proved so successful in distillation system synthesis and design.
Author: Jeannette Chokki
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La dégradation des ressources en eaux par la présence de matières organiques (MO) et de micropolluants nécessite la mise en œuvre de procédés de production d'eau potable robustes. Dans ce contexte, de nombreuses municipalités françaises comme Saint Cloud et Angers ont décidé d'implanter un procédé d'adsorption sur charbon actif en poudre couplé à l'ultrafiltration (CAP/UF). Le CAP est utilisé en amont des membranes afin d'éliminer les traces de micropolluants tandis que les membranes d'UF assurent une qualité d'eau produite excellente et constante au cours du temps. Cependant, les retours d'expérience montrent une dégradation des performances de séparation liée notamment à un vieillissement des matériaux membranaires ainsi qu'une vulnérabilité du procédé vis-à-vis de certains micropolluants émergents tels que les composés organiques polaires (PMOCs). Les travaux réalisés au cours de cette thèse visent à mieux comprendre les conséquences du vieillissement chimique des membranes utilisées dans ces procédés et d'évaluer l'efficacité d'élimination de micropolluants afin de proposer des voies d'optimisation. Plus particulièrement il a été montré que la cause principale de vieillissement est l'exposition au chlore des membranes durant les phases de lavage modifiant les propriétés des matériaux. En effet, les nombreux outils de caractérisation utilisés ont permis de mettre en évidence une corrélation entre la dégradation de l'agent hydrophile des membranes et l'augmentation de la perméabilité lors de l'exposition au chlore. L'étude des performances membranaires a mis en évidence une altération de la résistance au colmatage vis-à-vis de la MO pour les membranes exposées au chlore. Cependant les résultats obtenus pour évaluer les performances de sélectivité des membranes vis-à-vis de virus n'ont pas souligné d'altérations majeures. Les essais d'adsorption ont démontré l'efficacité limitée du CAP pour la rétention des PMOCs. En effet, parmi les molécules testées, les molécules aromatiques les plus hydrophobes sont efficacement adsorbées par le CAP tandis que les plus polaires sont peu éliminées. Finalement, l'utilisation de la nanofiltration ou l'osmose basse pression, présentant des taux de rétention en moyenne supérieurs à 90%, en font des solutions techniques de choix pour l'élimination des PMOCs.
Author: Karima Kecili
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Languages : fr
Pages : 406
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Book Description
Le durcissement de la législation en terme du traitement et de la qualité de l’eau destinée à la consommation humaine a favorisé le développement des procédés membranaires. L’un des problèmes majeurs qui limitent l’expansion de ces techniques est le phénomène de colmatage et le manque d’outils de prédiction de son apparition en raison d’une insuffisance d’informations sur les matériaux membranaires. Dans le cadre de ce travail nous avons été amenés à caractériser des membranes de microfiltration et d’ultrafiltration, de configuration fibre creuse en polysulfone PS. La charge de ces membranes a été déterminée par des mesures du potentiel d’écoulement et un point isoélectrique de 2,4 ± 0,2 a été trouvé. Cet outil, potentiel d’écoulement couplé aux mesures de perméabilités hydrauliques, nous a permis d’intensifier les procédés de déconditionnement et de nettoyage chimique des membranes étudiées. D’autres outils analytiques supplémentaires (MEB, AFM, Pyrolyse GC/MS, COD, UV à 254 nm, LC-OCD) ont été utilisés pour confirmer les résultats obtenus. Un déconditionnement des membranes par nettoyage chimique au chlore plus rapide et économique a été mis en place. Nous avons montré également qu’un nettoyage à la soude à 0,1 N est plus efficace qu’un nettoyage au chlore (200 ppm) recommandé par le fabricant de ces membranes. L’étude des propriétés colmatantes d’une eau réelle et de solutions synthétiques d’acides humiques a montré que le diamètre des pores joue un rôle dans le phénomène de colmatage. Les membranes MF colmatent plus que les membranes d’UF.
