Author: OLIVIER.. MARSIGNY
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L'AMPLITUDE DU COLMATAGE DES MEMBRANES ET MICRO ET D'ULTRAFILTRATION EST EVALUEE SUR DIFFERENTS SITES. CETTE ETUDE DE SELECTION MEMBRANE/CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT A PERMIS DE MONTRER QUE CE COLMATAGE EST PROPORTIONNELLEMENT PLUS FORT DANS LE CAS DE LA MICROFILTRATION. LES EAUX DE SURFACE, CARACTERISEES PAR DES GAMMES DE VALEURS DE CARBONE DISSOUS PLUS IMPORTANTES, INDUISENT DE PLUS FORTS COLMATAGES. DES VALEURS MOYENNES DE LA PRESSION ET DE LA VITESSE TANGENTIELLE PERMETTENT DE DIMINUER UN PEU LE COLMATAGE IRREVERSIBLE OBSERVE. DU POINT DE VUE CHIMIQUE, LES TENEURS EN MACROMOLECULES ORGANIQUES POLYSACCHARIDIQUES OU POLYHYDROXYAROMATIQUES SONT LIEES A UN FORT COLMATAGE. CE FAIT EST CONFIRME PAR UNE ETUDE DES CARACTERISTIQUES D'ABSORPTION SUR LES MEMBRANES. PAR AILLEURS, DU FER ET DES ALUMINO-SILICATES ONT ETE TROUVES DANS LE GATEAU DE COLMATAGE EN FORTE CONCENTRATION ET PARTICIPENT A L'ENCRASSEMENT. UNE ETUDE STATISTIQUE GLOBALE SUR TOUTES LES DONNEES DES SITES A PU MONTRER QU'UNE ACTION D'OPTIMISATION EST POSSIBLE POUR REDUIRE LE COLMATAGE EN TRAVAILLANT A DES PRESSIONS ET DES VITESSES DE CIRCULATION FAIBLES (1 BAR ET 0,7 M/S). PAR AILLEURS, LES TENDANCES DEGAGEES PAR L'ANALYSE FACTORIELLE DES CORRESPONDANCES PEUVENT PERMETTRE D'ENVISAGER UNE MODELISATION ET CONSTITUER AINSI UNE AIDE AU DIMENSIONNEMENT D'INSTALLATIONS EN VUE DE L'UTILISATION INDUSTRIELLE DE CE PROCEDE. LE COLMATAGE PEUT ETRE ELIMINE A POSTERIORI PAR REGENERATION. LES OXYDANTS H#2O#2 ET CLO, PEUVENT PRESENTER DES RISQUES POUR LES MEMBRANES. LE MEILLEUR COMPROMIS EST REALISE AVEC LES SOLUTIONS DETERGENTES. LE COLMATAGE EN EAU SOUTERRAINE PEUT ETRE COMPLETEMENT ELIMINE AVEC UNE OPTIMISATION DE LA FORMULATION ET DES CONDITIONS D'APPLICATION. UNE ATTAQUE PRIVILEGIEE DU FER AINSI QU'UNE AUGMENTATION DE LA TEMPERATURE AMELIORE LE DECOLMATAGE
Author: Hélène Habarou
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Pages : 348
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Cette étude traite du colmatage des membranes basse pression par les matières organiques des eaux naturelles. Le premier objectif a été d'évaluer la capacité d'unités pilotes à apprécier le potentiel colmatant. Ces unités sont alimentées par de l'eau renouvelée quotidiennement ce qui permet de se rapprocher des conditions d'exploitation sur usine. Les profils de perte de flux enregistrés sur plusieurs campagnes d'essais sur site ont permis de valider l'intérêt de notre outil expérimental. Le second objectif portait sur la caractérisation du colmatage de nature organique. Une grande diversité de techniques analytiques a été développée. Quel que soit la membrane, le matériel colmatant englobe des substances humiques, des substances protéiques, des sucres aminés (parois microbiennes) et des polysaccharides. Les résidus microbiens composantes ubiquistes des eaux de surface et structures résultant d'un possible développement bactérien à la surface des membranes semblent constituer la source prépondérante du matériel colmatant.
Author: Morgane Le Hir
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Languages : fr
Pages : 0
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La production et l'utilisation croissante des nanomatériaux et nanoparticules (NP) dans de nombreux secteurs d'activité conduisent inévitablement à un relargage de NP dans l'environnement et notamment dans les eaux, devenant ainsi une pollution émergente dans le schéma de la production d'eau potable. Les membranes d'ultrafiltration (UF) semblent présenter un réel potentiel de rétention envers les NP du fait de leur taille de pores proche de 20 nm. La filtration de NP fluorescentes de diamètre 100, 10 et 1,5 nm en suspensions, seules ou en mélange, a été étudiée. Les tailles des NP ainsi sélectionnées permettent de travailler avec des dimensions plus grande, plus petite et du même ordre de grandeur que la taille des pores. La considération de la concentration des flux de la filtration en nombre de NP a permis d'estimer le nombre de NP bloquées sur et/ou dans la membrane. Une méthodologie précise et fiable permettant la localisation de ces NP bloquées a été consolidée par une précision de mesure plus importante grâce à une caractérisation multi-échelle. Des profils de pénétration des NP fluorescentes dans la membrane ont été réalisés grâce à une imagerie au Microscope Confocal à Balayage Laser (MCBL). L'application des modèles de colmatage aux données expérimentales a montré une bonne adéquation avec la localisation microscopique des NP et les résultats expérimentaux obtenus. L'influence des conditions opératoires, de la présence de sel et/ou de la polydispersité de la suspension d'alimentation sur l'établissement et la localisation du colmatage a pu être déterminée, notamment grâce à la mise en place de plan d'expérience.
Author: Rahma Tamime
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Languages : fr
Pages : 210
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Afin d’améliorer la compréhension des effets des coagulants sur les performances des membranes organiques d'ultrafiltration employées dans la production d’eau potable, une caractérisation structurale complète (surface et volume) de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique des membranes (neuves, après filtration de coagulant et après lavage chimique) est utilisée. En premier lieu, les propriétés structurales des membranes planes neuves PES ont été déterminées en fonction du seuil de coupure. Les caractéristiques de surface (taille de pore et taux de remplissage) déterminées par le MEB et les caractéristiques en volume déterminées par l’ellipsométrie de speckle ont montré une évolution croissante avec le seuil de coupure. L’utilisation du LB et de l’AFM avec différentes fenêtres d’observation a montré que la détermination de la rugosité d'une membrane est bien fonction de l'échelle d’observation. L’AFM a permis de différencier les membranes selon leur seuil de coupure mais aussi selon les méthodes de fabrication. En second lieu, l’impact de la nature des coagulants en polychlorosulfate d'aluminium (PAX-XL 7A et Aqualenc F1) sur les propriétés structurales des membranes en PES 100 kDa a été abordé. L'utilisation du modèle d’Hermia et les analyses multi-échelle de la rugosité de surface ont montré que la filtration de suspensions de cogulants de PAX-XL 7A ou Aqualenc F1 produit un dépôt à la surface dû à l’adsorption et/ou la précipitation des produits d’hydrolyse de coagulants, provoquant une modification importante de la morphologie de surface de la membrane. Cette modification structurale est aussi révélée par des mesures du speckle de l’onde diffusée. Des analyses MEB et AFM ont révélé un changement de l’état de surface de la membrane lavées après colmatage. L’extension des techniques de caractérisation structurale, en particulier l'AFM, à l'étude des fibres creuses en AC et PVDF et leur vieillissement a montré une voie d’exploitation très intéressante.
Author: Stéphanie Laborie
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Languages : fr
Pages : 236
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CETTE ETUDE CONCERNE UN NOUVEAU PROCEDE PERMETTANT DE LIMITER LE COLMATAGE PAR DEPOT LORS DE L'ULTRAFILTRATION DANS DES FIBRES CREUSES. IL S'AGIT DE GENERER DES INSTATIONNARITES DANS LE CONCENTRAT PAR UN ECOULEMENT GAZ - LIQUIDE PENDANT LA FILTRATION. L'ECOULEMENT GAZ - LIQUIDE PERMET DE DIMINUER LES RESISTANCES DE COLMATAGE, POUR TROIS TYPES DE SUSPENSIONS : SUSPENSIONS DE BENTONITES, DE BENTONITES ADSORBEES AVEC DES MACROMOLECULES ORGANIQUES ET DE L'EAU DE GARONNE. L'INTERET DE CE PROCEDE A L'ECHELLE INDUSTRIELLE EST UNE REDUCTION DE LA SURFACE MEMBRANAIRE A INSTALLER PAR RAPPORT AU PROCEDE CONVENTIONNEL (REDUCTION JUSQU'A UN FACTEUR 2,8 DANS CERTAINES CONDITIONS). L'ETUDE A DEMONTRE QUE L'ECOULEMENT GAZ - LIQUIDE ENTRAINE UNE EXPANSION DU DEPOT CARACTERISE PAR UNE AUGMENTATION SIMULTANEE DE SA POROSITE ET DE SON EPAISSEUR. UNE ETUDE HYDRODYNAMIQUE A MONTRE QUE L'ECOULEMENT DANS LES FIBRES EST UN ECOULEMENT INTERMITTENT A POCHES, DANS TOUTE LA GAMME DE CONDITIONS OPERATOIRES. UNE BANQUE DE DONNEES DES PARAMETRES DE L'ECOULEMENT, EN PARTICULIER DES CONTRAINTES DE CISAILLEMENT PARIETALES, A ETE ACQUISE POUR DIFFERENTS FLUIDES DANS DES CAPILLAIRES. CES INFORMATIONS SUR L'HYDRODYNAMIQUE ONT ALORS PERMIS L'ESTIMATION DE DIFFERENTS CRITERES AUXQUELS LA REDUCTION DE RESISTANCE DU COLMATAGE ET LES CARACTERISTIQUES DU DEPOT ONT PU ETRE RELIEES.
Author: Camille Regula
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Languages : fr
Pages : 267
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Quel que soit le domaine d'application, les membranes doivent fréquemment subir des procédures de nettoyage et/ou de désinfection afin d'éliminer le colmatage qui découle de la filtration. Ces nettoyages sont responsables d'une accélération du vieillissement des matériaux qui impacte directement les performances techniques et économiques des procédés membranaires. La pérennité de ces derniers passe par l'identification des principaux facteurs responsables du vieillissement et par la compréhension des mécanismes qui le régissent. Le vieillissement statique de membranes d'ultrafiltration spiralée en polyethersulfone et fibres creuses en polysulfone respectivement utilisées pour la filtration du lait et pour la production d'eau potable a été étudié. Ce vieillissement a été mis en place selon la méthodologie des plans d'expériences qui a permis l'étude simultanée de la concentration, de la température et du temps de contact membrane/détergents et ce, pour différents détergents formulés couramment utilisés sur les sites de production (alcalin, acide, enzymatiques, oxydant chloré et oxydant non chloré). Les résultats ont permis de modéliser statistiquement les modifications membranaires induites par chaque détergent. Ces modifications ont été suivies aussi bien à l'échelle microscopique que macroscopique afin d'appréhender le phénomène de vieillissement dans sa globalité : propriétés de transport, propriétés mécaniques, propriétés de surface, ainsi que les modifications de la composition chimique du polymère constitutif de la membrane. Des préconisations d'utilisation des différents produits sont proposées : véritable carnet de bord les industriels.
Author: Anju Thekkedath
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Languages : en
Pages : 252
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Membrane fouling due to natural organic matter (NOM) is the major issue in drinking water treatment using low-pressure membrane processes (MF/UF). Fouling due to NOM is more pronounced in the form of humic acid fouling, which is a degradation product of plant and animal residues in the environment. According to previous studies it was reported that humic acid fouling is mainly governed by cake formation mechanism which increases the total hydraulic resistance and there by induces flux decline. We have analyzed humic acid cake, formed on regenerated cellulose flat sheet membranes in different operating conditions like pH, trans-membrane pressure, molecular weight cut-off (MWCO) of the membranes and humic acid concentration to understand the fouling mechanisms. Different parameters like hydraulic permeability and hydraulic resistance, percentage of flux decline, modified fouling index (MFI-UF), streaming potential coefficients, and fractal dimensions of the surface cake were determined in order to assess the nature and extent of fouling. Using a combination of these macroscopic, microscopic and in situ tools, we have developed a new method for the analysis of humic acid cake and there by to assess the nature, mechanisms, and consequences of fouling due to NOM in low-pressure membrane processes. This method was applied to hollow fibers (virgin and fouled by natural surface water), combined with membrane autopsy. We have also conducted a pretreatment method for the removal of NOM using bentonite (mont-Al-CTAB). Pre-treatment method using bentonite was effective by reducing the total hydraulic resistance of the fouling layer.
Author: Karima Kecili
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Languages : fr
Pages : 406
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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.
Author: Cyril Strec
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Languages : fr
Pages : 320
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Author: Hanh Nguyen Thi
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Languages : fr
Pages : 159
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Le travail porte sur l’étude des performances hydrauliques, énergétiques et de rétention d’unités d’ultrafiltration d’eau de mer reconstituée à partir de sel gris. Les unités de laboratoire (surface membranaire égale à 0,38 m2) étaient équipées de membranes fibres creuses en polysulfone de seuil de coupure égal à 100 kDa. Au cours de cette étude, l’influence de (i) divers paramètres opératoires (la PTM, les fréquences des rétrolavages, la durée des rétrolavges, les modes d’aération (continu ou intermittent), les débits d’aération), (ii) caractéristiques morphologiques et physico-chimiques des microparticules ajoutées ou non à la charge initiale, sur le colmatage des membranes et les performances globales ont été étudiées lors des ultrafiltrations frontales et tangentielles. Il a été montré que lors de l’ultrafiltration frontale d’eau de mer (sans ajout de particules), l’augmentation de la PTM induit une augmentation de la consommation énergétique, contrairement à l’ultrafiltration tangentielle où la consommation énergétique atteint la valeur minimale à la PTM de 0,4 bar. L’ultrafiltration frontale engendre une consommation énergétique spécifique plus faible que l’ultrafiltration tangentielle. Le colmatage membranaire est plus important dans le cas d’ultrafiltration frontale sans rétrolavage ni bullage comparativement à l’ultrafiltration avec rétrolavage (quelles que soient les durées et fréquences). Cependant, la consommation énergétique spécifique est la plus faible dans ce cas (16Wh.m-3). L’ultrafiltration frontale et tangentielle avec ou sans ajout de bentonite ou kieselguhr dans l’eau de mer a montré que deux phénomènes pouvaient agir sur les performances hydrauliques et la rétention de matière organique : l’abrasion de la surface de la membrane et l’adsorption de la matière organique. Le taux de rétention du carbone organique total est d’environ 80% quel que soit: le mode d’ultrafiltration (frontal ou tangentiel), la concentration de particules ajoutée et la vitesse de recirculation dans le cas d’une filtration tangentielle. Le taux de rétention du carbone organique dissous (COD) est plus élevé en filtration tangentielle et l’ajout de bentonite ou de kieselguhr (jusqu’à 1 g.L-1) entraine une diminution de la rétention du COD.
