etude de contacteurs membranaires pour l'extraction liquide-liquide, application à la purification de composés phénoliques

study of membrane contactors for liquid-liquid extraction, application to the purification of phenolic compounds

• Auteur / Autrice : Zahia Sarni
• Direction : Sabine Rode
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie des Procédés, des Produits et des Molécules
• Date : Inscription en doctorat le 03/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LRGP - Laboratoire Réactions et Génie des Procédés
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Axe 2 - PRIMO - Procédés Réacteurs IntensificationMembrane Optimisation

Mots clés

Mots clés libres

Contacteurs membranaires

Composés phénoliques

Extraction liquide-liquide

Intensification

Membrane contactors

Phenolic compounds

Liquid-liquid extraction

Intensification

Résumé

Bien qu'étant une opération unitaire très répandue dans l'industrie, l'extraction liquide-liquide présente une mise en œuvre souvent complexe, à la fois d'un point de vue physico-chimique,et d'un point de vue hydrodynamique,par la limitation du domaine opératoire des installations, lié au contact direct des phases. La pertraction est une technologie innovante et prometteuse où deux phases liquides sont mises en contact à travers une membrane, limitant ainsi les effets d'émulsification, d'entrainement et d'engorgement. Cependant, l'ajout d'une membrane entre les deux phases implique une résistance au transfert supplémentaire. Avec sa flexibilité d'utilisation et sa grande surface d'échange, le contacteur membranaire semble être l'atout idéal afin d'améliorer la technologie d'extraction liquide-liquide. L'objectif de ce travail de thèse est donc d'étudier l'intérêt de la pertraction, notamment via l'utilisation d'un contacteur membranare. La faisabilité de cette technologie sera analysée à travers son application pour l'extraction de composés phénoliques issus de biohuiles. Le travail de recherche comprend plusieurs parties : - l'étude du système thermodynamique et physicochimique et le choix des matériaux. - l'étude du procédé d'extraction, des débits, de la géométrie, des transferts et de la perte de charge. - la quantification du potentiel d'intensification de la pertraction pour l'extraction des composés phénoliques. A la lumière de ces conclusions, une démarche générique permettant la quantification du potentiel d'intensification de la pertraction dans les procédés d'extraction liquide-liquide sera proposée.

Although liquid-liquid extraction is a widespread unit operation in industry, its implementation is often complex, both from a physical and chemical point of view, due to the choice of solvents, and from a hydrodynamic point of view, due to the limited operating range of the installations, linked to the direct contact of the phases. Pertraction is an innovative and promising technology in which two liquid phases are brought into contact through a membrane, thus limiting the effects of emulsification, entrainment and clogging. However, the addition of a membrane between the two phases implies additional transfer resistance. With its flexibility of use and large exchange surface area, the membrane contactor appears to be the ideal asset for improving liquid-liquid extraction technology. The aim of this thesis is therefore to study the benefits of pertraction, in particular through the use of a membrane contactor. The feasibility of this technology will be analyzed through its application to the extraction of phenolic compounds from bio-oils. The research work comprises several parts: - study of the thermodynamic and physicochemical system and choice of materials. - study of the extraction process, flow rates, geometry, transfers and pressure drop. - quantification of the potential for intensifying pertraction for the extraction of phenolic compounds. In the light of these conclusions, a generic approach to quantifying the potential for intensification of shrinkage in liquid-liquid extraction processes will be proposed.