Thèse soutenue

Étude d'un procédé hybride de séparation couplant l’électrodialyse à membrane bipolaire et l’échange d'ions : application à la valorisation de solutions diluées d'acide organique

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Auteur / Autrice : Meyssa Jaouadi
Direction : Laurence MuhrAhmed Hannachi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
Date : Soutenance le 29/10/2016
Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Gabès (Tunisie)
Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
Jury : Président / Présidente : Ahmed Bellagi
Examinateurs / Examinatrices : Laurence Muhr
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Déon, Amor Hafiane

Résumé

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Le présent travail est dédié à l’étude d’un procédé hybride couplant l’électrodialyse à membrane bipolaire et l’échange d’ions. Cette étude est appliquée au traitement de solutions diluées d’acide acétique. L’objectif est double : acquérir une compréhension théorique des processus de transfert et des mécanismes qui impactent la consommation énergétique de ce système hybride et, de façon plus appliquée, proposer une configuration de cellule qui permette d’éliminer l’acide de la solution traitée en la transférant vers un compartiment de concentration. Cette configuration doit permettre d’obtenir le taux de purification le plus élevé possible tout en minimisant la consommation d’énergie. Des critères visant à optimiser le choix des résines échangeuses d’ions (fortes ou faibles) dans les compartiments de dilution sont proposés. L’intérêt de l’utilisation d’une résine cationique forte sous forme H+ dans le compartiment de concentration est par ailleurs mise en évidence, conduisant à une diminution de la résistance du compartiment et de ce fait de la consommation d’énergie. Une étude réalisée sur des systèmes « couplés » et « découplés » a permis d’identifier les contributions résistives des différents éléments de l’empilement. Cette approche a conduit à la détermination des paramètres d’un modèle qui permet de prévoir la résistance électrique d’un lit de résine dans une solution donnée. Les consommations spécifiques d’énergie (kWh/kg d’acide transféré) ont été évaluées en fonction du taux de purification souhaité. L’ensemble de l’étude a permis d’établir des recommandations pour la conception de la cellule et pour le choix des paramètres opératoires.