Rôle de la composition ionique sur le transfert de sucres à travers des membranes de nanofiltration

Role of the ionic composition on the sugar transfer through nanofiltration membranes

• Auteur / Autrice : Virginie Boy
• Direction : Sylvain Galier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et de l'environnement
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de masse

Hydratation

Électrolytes

Sucre

Nanofiltration

Mots clés libres

Sucre

Electrolyte

Hydratation

Transfert de matière

Nanofiltration

Résumé

Le traitement de fluides contenant des solutés neutres et des électrolytes constitue un problème d'importance cruciale car la présence d'électrolyte réduit les performances des procédés. Ainsi, des études ont montré que l'addition d'électrolyte modifie le transfert des solutés neutres à travers des membranes de nanofiltration. Des travaux ont mis en évidence que la modification du transfert des solutés neutres varie avec l'hydratation des ions. Nous présentons ici les résultats obtenus pour des solutions contenant des sucres de masses molaires croissantes (xylose, glucose et saccharose) et des électrolytes à différents états d'hydratations (NaCl, Na2SO4, CaCl2 et MgCl2). Le transfert de sucre est étudié selon deux modes, filtration et diffusion. L'objectif est d'approfondir la compréhension des mécanismes qui gouvernent le transfert de sucres à travers des membranes de nanofiltration en se focalisant sur le rôle des ions. Il s'agit de caractériser l'hydratation des sucres à partir de la détermination des volumes molaires apparents et d'étudier le transfert de sucres à travers la membrane. Pour un électrolyte donné à différentes concentrations, une relation quantitative est établie entre la modification du transfert du sucre et son hydratation. Ces résultats sont prometteurs puisqu'ils permettent de valider l'hypothèse selon laquelle la variation du transfert du sucre provient de la modification de son hydratation. Des travaux complémentaires devraient permettre d'améliorer l'aspect prédictif vis-à-vis des performances des procédés de nanofiltration pour le traitement de fluides contenant en proportion variable des solutés organiques et des ions minéraux.

The treatment of fluids containing both neutral solutes and electrolytes is a crucial issue because the presence of electrolyte decreases the process performances. Then, studies have shown that the addition of electrolyte modifies the mass transfer of the neutral solutes through nanofiltration membranes. Some works have pointed out that the neutral solutes transfer varies according to the hydration of ion. We present here the results obtained with solutions containing saccharides of increasing molecular weights (xylose, glucose and sucrose) and electrolytes of various hydrations (NaCl, Na2SO4, CaCl2 and MgCl2). The saccharide transfer is investigated in both filtration and diffusion regime. The purpose is to go further through the understanding of the mechanisms governing the mass transfer of saccharide through nanofiltration membranes with the focus on the role of ions. The saccharide hydration is characterized from the determination of its apparent molar volume and the saccharide transfer through the membrane is investigated. For a given electrolyte at different concentrations, a quantitative relationship is established between the saccharide transfer modification and its hydration. These results are promising since they enable to validate the assumption according to which the saccharide transfer variation arises from its hydration modification. Further work will be devoted to improve the predictive aspect in relation with the performances of the nanofiltration processes applied to the treatment of solutions of different compositions containing both organic and mineral solutes.