Influence de la modification de membranes commerciales par pulvérisation électrostatique et dépôt plasma de polymères chargés sur les performances de filtration.
Auteur / Autrice : | Elizaveta Korzhova |
Direction : | Sébastien Déon, Patrick Fievet |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance le 10/09/2020 |
Etablissement(s) : | Bourgogne Franche-Comté |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut UTINAM (Univers, transport, interfaces, nanostructures, atmosphère et environnement, molécules) (Besançon) - Univers- Transport- Interfaces- Nanostructures- Atmosphère et environnement- Molécules (UMR 6213) / UTINAM |
Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Lasâad Dammak |
Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Déon, Patrick Fievet, Lasâad Dammak, Lionel Limousy, Anthony Szymczyk, Vincent Roucoules, Aissam Airoudj | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Lionel Limousy, Anthony Szymczyk |
Mots clés
Résumé
Bien que les procédés membranaires apparaissent comme une technologie pertinente pour traiter des solutions contaminées, les membranes commerciales d’ultrafiltration fine sont souvent inadaptées pour certaines applications spécifiques comme le traitement de cations métalliques. Leur charge de surface est généralement négative ce qui ne permet pas d’engendrer des rétentions importantes de cations par interactions électrostatiques. Dans ce contexte, nous avons étudié, lors de cette thèse, deux approches originales de déposition de polyélectrolytes sur la surface d’une membrane commerciale d’ultrafiltration, afin d’en modifier les propriétés physico-chimiques. La polymérisation par plasma froid de poly(allylamine) a permis de modifier durablement les propriétés électriques, mais également structurales, de la surface membranaire avec une chute du flux de perméation raisonnable. Avec un temps de polymérisation adéquat, la charge de surface a pu être inversée mais la taille de pores s’en est également trouvé fortement diminuée. Il a notamment été mis en lumière qu’en adaptant le temps de polymérisation, il était possible d’augmenter fortement la rétention des cations divalents (sans impacter celle des anions divalents) et donc d’ajuster la sélectivité entre cations de différentes valences. Les dépôts obtenus par pulvérisation électrostatique de polyéthylénimine (chargé positivement) et de polystyrènesulfonate (chargé négativement) ont permis de modifier de façon significative la charge de surface (positivement ou négativement selon le polyélectrolyte en surface) sans entrainer de chute de flux de perméation. Bien que cette technique ne permette pas de modifier durablement les membranes du fait de l’absence de liaison chimique, une concentration élevée en polymère dans la solution pulvérisée a permis d’augmenter fortement la rétention des cations divalents tout en diminuant fortement celle des anions divalents, même en présence de contraintes hydrodynamiques défavorables imposées par la filtration tangentielle.