Etude et caractérisation de membranes synthétiques organiques immergées de microfiltration (MF) et d'ultrafiltration (UF) employées pour la production d'eau destinée à la consommation humaine PDF Download
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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.
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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: Kader Gaid Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1786307863 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 420
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Today, hundreds of millions of people drink contaminated water without knowing it. Yet water treatment technologies can effectively eliminate contamination and can supply urban and rural populations with safe drinking water in a secure way. For almost two centuries, the huge number of treatments available to guarantee water quality has grown alongside technological progress, the strengthening of industry norms and the reinforcement of consumer expectations. New treatment methods have been developed according to the advancement of knowledge and new sanitary regulations. This five-volume book sets out to clearly present the variety of treatments available along with their performance, limitations and conditions of use as well as ways to combine them to produce safe drinking water, which is a basic need essential to everyday life. The author shares his expertise acquired at Veolia, a company that is a world leader in water services and sanitation, desalination of sea water and the recycling of wastewater. Founded in France in 1853 to bring safe water to populations and to protect them from waterborne epidemics which ravaged cities, its history is intertwined with that of water treatment.
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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.
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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: Lau Woei Jye Publisher: CRC Press ISBN: 1351722271 Category : Science Languages : en Pages : 188
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Covering fabrication, characterization, and applications nanofiltration (NF) membranes, this book provides a comprehensive overview of the development of NF membrane technology over the past decade. It uniquely covers a variety of fabrication techniques, comparing the procedures of each technique to produce polymeric membranes of different morphologies. The book also discusses advances in the materials used in thin film composite (TFC) polyamide membrane fabrication and their influences on properties with respect to structural and separation characteristics. A comprehensive review on NF characterization methods and techniques is provided, assessing physical and chemical properties and separation characteristics and stability. Technical challenges in fabricating a new generation of NF membranes are also reviewed and the possible approaches to overcome the challenges are provided. The book concludes with relevant case studies on the use of NF membranes in industrial implementation of both aqueous and nonaqueous media. Details the latest progress on the fabrication techniques of asymmetric and composite NF membranes. Discusses characterization methods used in assessing membrane physical/chemical properties, separation characteristics, and performance stability. Describes the potential of advanced materials in improving properties of polyamide selective layer as well as microporous substrate. Reviews the technical challenges in fabricating a new generation of composite membrane—thin film nanocomposite (TFN) membrane—possible approaches to overcome challenges. Offers case studies on the applications of NF membranes for both aqueous and nonaqueous media.
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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: Graeme K. Pearce Publisher: ISBN: 9786169083634 Category : Membrane separation Languages : en Pages : 387
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"This book provides a comprehensive description of the state of the art of ultrafiltration (UF) and microfiltration (MF) membrane technology in water and wastewater applications. The book will give practitioners a comprehensive understanding of all key facets of membranes and their application."--P. 4 of cover.
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Sur site, les membranes d'ultrafiltration d'eau sont soumises à des sollicitations mécaniques et chimiques lors de leur désinfection. Ces sollicitations conduisent à un vieillissement précoce de la membrane pouvant aller jusqu'à la rupture mécanique et générer une baisse de la qualité de l'eau ultrafiltrée. Le but de cette étude est d'examiner le comportement à long terme d'une fibre creuse d'ultrafiltration au contact d'une solution d'eau de Javel. Après une caractérisation initiale de la fibre et de son constituant majoritaire, le polysulfone, nous avons étudié les interactions physiques de cette membrane avec l'eau. Le comportement en sorption de cette fibre asymétrique doit être considéré comme un mécanisme dual constitué de deux phénomènes simultanés : remplissage des pores et absorption-diffusion de l'eau dans les parois des pores. Le vieillissement chimique, engendré par la désinfection des fibres, est susceptible de modifier les propriétés d'interaction et de transport de l'eau dans les parois et ainsi affecter les propriétés d'utilisation des membranes. Il nous a donc paru nécessaire de bien comprendre ces phénomènes, et ce par le biais des relations structure-propriétés. L'étude de l'interaction chimique membrane-eau de Javel, a permis, quant à elle, de mettre en évidence une dégradation du PSU en immersion, réfutant sa stabilité chimique reconnue. Cette dégradation, à l'origine de la fragilisation de la membrane, se produit par coupure de la chaîne principale du PSU (mise en évidence par chromatographie d'exclusion stérique) sous l'action du radical • OH formé au sein de la solution de Javel. Ces ruptures se produisent au niveau des groupements isopropylidènes et sulfones et forment respectivement des groupements vinylidènes et sulfonates terminaux. Les investigations analytiques (IR et RMN 1H) montrent que la dégradation des additifs contenus dans la fibre (agents hydrophile et porogène) se produit indépendamment sans interférer avec le vieillissement du PSU, mais altère néanmoins le comportement de la fibre. La durée de vie de la fibre dépend non seulement de la concentration en chlore total de la solution de lavage mais également de son pH qui conditionne la formation en proportion significative des espèces HClO (acide hypochloreux) et ClO- (ion hypochlorite), indispensables pour la formation des radicaux hydroxyles.
Author: Karima Kecili
Author: Karima Kecili
Author: Kader Gaid
Author: Rahma Tamime
Author: AWWA Staff
Author: Hélène Habarou
Author: Lo Chay
Author: Lau Woei Jye
Author: Gaëlle Collet
Author: Graeme K. Pearce
Author: Emmanuelle Gaudichet-Maurin