Nouvelles membranes polyuréthaneimides cationomères à hautes performances pour la séparation de mélanges organiques par pervaporation

New highly performing membranes from polyurethaneimide cationomers for the separation of organic mixtures by pervaporation

• Auteur / Autrice : Michel Awkal
• Direction : Anne Jonquières
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Membranes (technologie)

Copolymères séquencés

Séparation (technologie)

Ionomères

Synthèse (chimie)

Macromolécules

Résumé

Ce travail constitue une première analyse fondamentale de l'influence de sites ammoniums quaternaires sur la perméabilité sélective de matériaux polymères à des mélanges de liquides organiques. Une nouvelle stratégie de synthèse permet d'obtenir trois familles de polyuréthaneimides cationomères avec une grande variabilité de structure contrôlée. Les membranes correspondantes sont utilisées pour la séparation par pervaporation du mélange polaire azéotropique Ethanol/Ethyl-tert-butyl éther (20/80 en masse) et du mélange non polaire Toluène/n-Heptane (20/80 en masse). Les résultats permettent de dégager une série de relations inédites entre la structure du matériau et leurs propriétés, les effets étant plus marqués avec le mélange polaire. En jouant sur la structure des sites cationiques, il est possible d'augmenter la perméabilité sans affecter la sélectivité. Ainsi, plusieurs de ces matériaux présentent l'originalité de s'affranchir de la dualité classique flux/sélectivité.

This work is a first fundamental analysis of the influence of quaternary ammonium sites on the selective permeability of polymeric materials toward organic liquid mixtures. A new synthesis approach allowed obtaining three families of polyurethaneimide cationomers with a great variability and control of their structure. The corresponding membranes were used for the separation by pervaporation of the polar azeotropic mixture Ethanol/Ethyl-tert-butyl ether (20/80 wt%) and the non polar mixture Toluene/n-Heptane (20/80 wt%). The results led to a set of original relationships between the polymeric material structure and their properties, with sharper effects for the polar mixture. By playing with the structure of the cationic sites, it was then possible to increase permeability without modifying selectivity. Thus, an original feature of several of these polymeric materials was that they enabled to overcome the usual flux/selectivity duality.