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Dissertations / Theses on the topic 'Colmatage de membranes'

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Martinelli, Laure. "Influence de l'aération sur le colmatage des membranes immergées." Toulouse, INSA, 2006. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000323/.

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Abstract:
La thèse est consacrée à l’étude de l’influence de l’aération sur le colmatage de membranes fibres creuses immergées en filtration externe/interne. Dans une première partie on étudie la filtration de levures (0. 5 g. L-1) dans une cuve de 100 l avec une surface membranaire de 0. 032 m2. Deux types d’essais de filtration ont été réalisés, des essais à palier de flux de détermination des conditions critiques et des essais de filtration en conditions colmatantes. Ces essais ont été effectués sans aération et avec aération sous forme de fines bulles et de calottes d’air. La sensibilité du colmatage à la position et au débit de l’injection des fines bulles ainsi qu’aux fréquences et volumes de calottes a été analysée. L’étude de la filtration a inclus la sensibilité des performances de filtration au mouvement des fibres, des essais ayant été réalisés soit avec des fibres tendues soit avec des fibres lâches. Dans une deuxième partie, une étude locale expérimentale et numérique de l’hydrodynamique diphasique a été entreprise avec des outils d’analyse d’image, de P. I. V et avec le code de calcul FLUENT (modèle à deux fluides pour les fines bulles et modèle V. O. F. Pour les calottes). La synthèse des résultats de filtration et d’analyse de l’hydrodynamique induite par l’aération permet de proposer des mécanismes expliquant l’influence de l’aération sur le colmatage des fibres creuses immergées. Ce travail contribue à clarifier les paramètres hydrodynamiques globaux pertinents pour contrôler le colmatage
This thesis is about the influence of aeration on submerged hollow fibre membrane fouling in outside/in filtration. In a first part, yeast filtration (0. 5 g. L-1) is studied in a 100 l tank with a membrane area of 0. 32m2. Two types of filtration experiments were performed: critical condition determination with flux step method and filtration experiment under fouling condition. These experiments were performed without and with aeration with small and spherical cap bubbles. Fouling sensitivity to position and small bubble injection flow rate as well as to frequency and volume of spherical cap was analysed. Filtration experiments involve characterization of filtration efficiency with tight and loose fibres. In a second, part local experimental and numerical studies were performed thanks to the image analysis, P. I. V. Measurements and FLUENT numerical simulations (two-fluid model for small bubbles and V. O. F. Model for spherical cap bubbles). Filtration and hydrodynamics analysis results lead to the determination of mechanisms explaining aeration effect on submerged hollow fibre fouling. This study contributes to better understand the revelant global hydrodynamic parameters in order to control fouling
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NADEAU, ISABELLE. "Influence de l'ozone en prétraitement sur le colmatage des membranes d'ultrafiltration." Poitiers, 1993. http://www.theses.fr/1993POIT2411.

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Abstract:
Le but de ce travail est de determiner l'influence de l'ozone en pretraitement sur les performances hydrauliques des membranes d'ultrafiltration appliquees a la production d'eau potable. Il s'agit egalement de proposer les mecanismes physico-chimiques en jeu dans le colmatage des membranes. Le mecanisme de colmatage observe dans le cas de l'ultrafiltration d'une eau brute et dure, a ete relie a un phenomene de microfloculation intervenant a de faibles taux d'ozone. Ce phenomene a ete confirme en eau reconstituee. Par contre ce phenomene de microfloculation n'intervient pas pour des eaux turbides et a faible teneur en cations bivalents. L'ozone reagissant avec les composes aromatiques, limite le colmatage et ameliore ainsi la permeabilite par rapport a celle observee pour l'ultrafiltration de la meme eau non ozonee. Pour des eaux peu turbides, l'ozone ameliore egalement la permeabilite. Son action sur les polysaccharides et sur les composes aromatiques reduit le colmatage des membranes. L'influence des composes liberes par des algues sensibles a l'ozone a egalement ete etudiee. Les algues vertes (scenedesmus) liberent des composes aliphatiques et oxygenes de haut poids moleculaire
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Ognier, Stéphanie. "Contribution pour le contrôle dynamique du colmatage en bioréacteur à membranes." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20143.

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Lebegue, Julie. "Aération et dynamique de colmatage en bioréacteur à membranes immergées : identification de grandeurs et phénomènes déterminants." Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20097.

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Abstract:
Le bioréacteur à membranes, associant bioréactions et séparation membranaire dans la même unité, permet de développer une biomasse importante au sein du réacteur qui autorise l'intensification des processus biologiques mais pénalise l'étape de séparation. Intégré dans un programme européen, EUROMBRA, ce travail a eu pour objectif d'étudier l'importance de l'hydrodynamique créée par aération au voisinage des membranes filtrantes sur la dynamique de colmatage. Au regard des travaux antérieurs du laboratoire dans ce domaine et de l'analyse bibliographique, ce phénomène a été étudié selon trois niveaux phénoménologiques: accumulation de biomasse au sein des modules de filtration, développement d'un biofilm en surface membranaire, adsorption de molécules organiques dans les pores des membranes. Des méthodologies expérimentales spécifiques ont été mises en place, réacteurs pilotes et méthodes d'analyses conventionnelles et spécifiques pour, notamment, étudier la structure du biofilm et l'identification des composés irréversiblement fixés sur le matériau membranaire (en collaboration avec l'Université Technologique de Sydney). Les résultats obtenus montrent l'importance de grandeurs déterminantes pour maîtriser la dynamique colmatage: (i) sur le plan biologique, l'adéquation du modèle ASM3 aux réponses biologiques a permis, par simulation, de montrer le rôle de la charge volumique et du temps de rétention de la phase solide sur les teneurs en biomasse et en produits microbiens solubles PMS directement impliqués dans les processus réactionnels mais aussi de colmatage, (ii) sur le de la filtration, il a pu être montré le rôle déterminant de l'aération sur les deux premiers niveaux de colmatage observés, seule l'adsorption n'a pas été influencée par l'aération. Les perspectives de ce travail pourraient être axées principalement sur la production et la nature des PMS produits en fonction des conditions biologiques imposées et leur influence sur l'évolution et les propriétés du biofilm
Membrane bioréactor, coupling bioreactions and porous membrane separation in a same unit, allows working with high biomass concentrations what improves bioreaction rates but penalizes the separation step. Integrated in a European Program (EUROMBRA), this work had as objective to study the influence of hydrodynamics induced by aeration on the membrane fouling dynamic. According to precedent works of the laboratory and the analyses of references, the objective was axed on the phenomenon analysis at three observation scales: irreversible biomass accumulation throughout the membrane bundle, analysis of the biofilm present on the membrane surface, importance of adsorbed molecules into membrane pores. Specific methodologies were carried out, lab scale pilots and analytical methods, notably for biofilm observations and identification of irreversible compounds fixed onto/into membrane (this part was developed in collaboration with the University of Technology of Sydney). Results show the importance of determining criteria (i) on the biological step such as solid retention time and organic load rate which determine concentrations of biomass and soluble microbial product in biological suspension and influence directly reaction rates but also membrane fouling dynamics and (ii) on the separation step, the role of aeration to control sludging and biofilm importance, wheras adsorption into the pores was not depending on aeration. Future researches can then be focused on identification of SMP in relation with biological conditions and their influence on biofilm structure and properties
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Bouhabila, El Hani. "Epuration d'eaux usées par bioréacteur aéré à membranes immergées : intéraction suspension floculée / membrane." Toulouse, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAT0023.

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Abstract:
Cette étude est consacrée à la caractérisation du fonctionnement d’un bio réacteur à membranes à fibres creuses immergées pour l’épuration d’eau usée domestique ou d’un effluent synthétique. Les paramètres qui ont caractérisé le fonctionnement du bio réacteur à membrane sont l’âge de la boue( 10, 20 et 30 jours) et la charge volumique appliquée. Malgré la présence de composés difficilement biodégradables dans l’effluent à traiter, le rendement d’élimination de composés organiques était supérieur à 90% même pour une charge volumique de 5,7 Kg DCO/m3. J. La membrane a prouvé son rôle dans l’élimination des composés organique était associée une nitrification presque complète. Dans ces conditions, les mécanismes du métabolisme endogène sont amplifiés, ce qui a conduit à une réduction de la production des boues estimée à 0,15 KgMES/KgDCO éliminée pour un âge de boue de 30 jours. En revanche, un colmatage des membranes accompagne ces performances. Le surnageant obtenu après centrifugation des boues joue un rôle très important dans ce colmatage : il est responsable de 75% de la résistance au colmatage. L’augmentation de l’âge de la boue réduit le colmatage dû à cette fraction. L’utilisation combinée de l’aération à un débit de 1,8 m3/h et du rétro lavage à une fréquence de 15s chaque 15 min permet de multiplier la perméabilité des membranes par un facteur 7
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Villeneuve, William. "Effet du colmatage bactérien sur la performance de l'ultrafiltration du lactosérum." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/67794.

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Abstract:
Le lactosérum, co-produit de la transformation fromagère, peut être valorisé en concentrant ses protéines par ultrafiltration (UF). Le principal inconvénient de l’UF est le colmatage des membranes, notamment par les protéines et le phosphate de calcium, qui entraîne une réduction des performances du procédé. Depuis quelques années, il est reconnu que les membranes peuvent être colmatées par des cellules bactériennes et des biofilms lors de l’UF du lactosérum. De nombreux auteurs ont souligné la présence de biofilms sur les membranes et investigué différents paramètres régissant la diversité bactérienne de ces biofilms. Toutefois, aucune étude n’a encore démontré l’impact concret du colmatage bactérien sur les performances de l’UF du lactosérum. L’objectif général de cette étude était donc de quantifier les baisses de performance causées par le dépôt de cellules bactériennes et la formation de biofilms lors du l’UF du lactosérum. Le premier objectif a démontré que le dépôt de cellules bactériennes pouvait exacerber les baisses de flux causées par le colmatage des protéines sériques en UF frontale, alors qu’il avait peu d’effet sur le colmatage minéral. Une neutralisation partielle des charges électrostatiques entre les bactéries et les protéines réduirait les répulsions et entraînerait la formation d’un gâteau de particules plus compact sur la membrane. Les résultats du deuxième objectif ont permis de confirmer, en UF tangentielle de lactosérum doux, que le colmatage bactérien provenant de la microflore intrinsèque du système de filtration pouvait diminuer les flux de perméation après 18 h de filtration. Le colmatage bactérien a augmenté la résistance hydraulique des membranes, permettant le calcul de résistances spécifiques au colmatage bactérien (Rbio) qui représentaient de 31 à 44% de la résistance totale de la couche de colmatage. Ces résultats démontrent que le colmatage bactérien peut influencer négativement les performances de l’UF du lactosérum et soulignent l’importance de développer des solutions pour mitiger ce colmatage.
Whey, the main co-product of cheese manufacturing, can be valorized through protein concentration by ultrafiltration (UF). The main drawback of UF is fouling, mainly by protein and calcium phosphate, which lowers the process performance. It has recently been acknowledged that membranes can also be fouled by bacterial cells and biofilms during whey UF. Numerous authors have demonstrated the presence of biofilms on membranes and investigated many parameters that can modulate the bacterial diversity of these biofilms. However, the impact of biofouling on the performance of whey UF is still unknown. The general objective of this study was therefore to quantify the loss of performance caused by bacterial cell deposition and biofilm formation during whey UF. The first objective demonstrated that bacterial cell deposition could increase the flux drop caused by whey protein fouling during dead-end UF, while it had minor effects on mineral fouling. Partial neutralization of bacterial cells and protein electrostatic charges may have reduced repulsions led to the formation of a more compact cake. The results of the second objective confirmed, during crossflow UF of sweet whey, that biofouling from the intrinsic microflora of the filtration system could lower permeation fluxes after 18 h of filtration. Biofouling also increased membrane hydraulic resistances, allowing the calculation of biofouling-specific resistances (Rbio), which accounted for 31 to 44% of the total fouling layer resistances. These results demonstrate that biofouling can negatively affect the performance of whey processing by UF and highlight the need for solutions to mitigate biofouling.
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Thekkedath, Anju. "Etude du colmatage de membranes d'ultrafiltration (UF) par les matières organiques naturelles (MON)." Phd thesis, Université d'Angers, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00527504.

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Abstract:
Les technologies à membranes sont en plein développement ; toutefois, les problèmes de colmatage limitent cette expansion. Les acides humiques présents dans les eaux naturelles induisent des chutes de production des membranes et sont à l'origine de fortes diminutions des durées de vie des matériaux filtrants. L'objectif principal de ce travail a été de développer une approche originale du colmatage de membranes basses pression d'ultrafiltration (UF). L'originalité de ce travail est de proposer plusieurs outils d'autopsie de membranes à deux échelles, l'une macroscopique (par des mesures de perméabilité hydraulique, dont sont déduites les résistances de colmatage et l'indice de colmatage MFI-UF) et l'autre microscopique (par la détermination de la dimension fractale des particules d'acides humiques et leurs agrégats déposés à la surface de la membrane). En utilisant une combinaison de ces outils macroscopiques, microscopiques et in situ, nous avons développé une nouvelle méthodologie pour l'analyse d'un gâteau d'acides humiques sur une membrane et ainsi permis d'évaluer plus finement que jusqu'ici la nature, les mécanismes, et les conséquences du colmatage de membranes basses pression. Cette méthode a été appliquée aux fibres creuses (vierge et colmaté par l'eau de surface naturelle), combinées avec l'autopsie de membrane. De plus, un nouvel appareillage semi-automatique de la mesure du potentiel d'écoulement, mise au point par nos soins, a permis de réaliser des investigations à l'intérieur de la structure de la membrane afin d'y déceler le cas échéant la présence de matière organiques naturelles (MON). La dernière partie est consacrée à une étude du prétraitement d'une solution d'acides humiques en présence de.bentonite modifiée (dénommée mont-Al-CTAB) afin de tenter de limiter le colmatage par les MON. La méthode de prétraitement employant la bentonite s'est avérée efficace en réduisant la résistance totale du gâteau d'acides humiques, en particulier en provoquant la diminution de la dimension fractale du gâteau formé en présence de bentonite.
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Ayala, Bribiesca Erik. "Colmatage des membranes par les minéraux et les protéines en cours d'électrodialyse conventionnelle." Thesis, Université Laval, 2005. http://www.theses.ulaval.ca/2005/23022/23022.pdf.

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Abstract:
Cette étude avait comme objectif l’étude de l’effet de la composition en calcium et carbonate d’une solution modèle de protéine de lactosérum et de l’influence du pH du concentrat sur le colmatage des membranes en électrodialyse conventionnelle. L’intégrité des membranes a été évaluée en fonction des paramètres de fonctionnalité comme l’épaisseur et la conductivité électrique. Le colmatage formé sur les membranes échangeuses d’anions (MEA) et de cations (MEC) a été caractérisé à l’aide de la microscopie optique, de l’ATR-FTIR et de la microscopie électronique couplée à une caractérisation élémentaire de surface par rayons-X. Un colmatage protéique sur les AEM a été observé sous conditions acides du concentrat, tandis qu’un colmatage minéral s’est formé sous conditions alcalines sur les MEC et les MEA. Suite à ces résultats, une nouvelle configuration concernant la circulation des fluides et la valeur de pH des concentrats a été proposée afin d’éviter la formation des colmatages observés.
The aim of this project was to investigate the effect of the composition in calcium, and carbonate of a model whey protein solution to be treated by electrodialysis on the fouling of ion-exchange membranes. The pH of the concentrate was also controlled at different values to study its influence on membrane fouling. Membrane integrity was determined by membrane parameters and completed with fouling characterization by macroscopic and microscopic pictures, ATR-FTIR analyses and electron microscope images coupled to elementary X-ray mapping to identify the deposits. A protein layer was formed when the pH of the concentrate compartment was acidic, while a mineral deposit occurred when pH was basic. From these results, a stack arrangement is proposed to prevent the formation of mineral and protein fouling.
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Ayala-Bribiesca, Erik. "Colmatage des membranes par les minéraux et les protéines en cours d'électrodialyse conventionnelle." Master's thesis, Université Laval, 2005. http://hdl.handle.net/20.500.11794/18118.

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Abstract:
Cette étude avait comme objectif l’étude de l’effet de la composition en calcium et carbonate d’une solution modèle de protéine de lactosérum et de l’influence du pH du concentrat sur le colmatage des membranes en électrodialyse conventionnelle. L’intégrité des membranes a été évaluée en fonction des paramètres de fonctionnalité comme l’épaisseur et la conductivité électrique. Le colmatage formé sur les membranes échangeuses d’anions (MEA) et de cations (MEC) a été caractérisé à l’aide de la microscopie optique, de l’ATR-FTIR et de la microscopie électronique couplée à une caractérisation élémentaire de surface par rayons-X. Un colmatage protéique sur les AEM a été observé sous conditions acides du concentrat, tandis qu’un colmatage minéral s’est formé sous conditions alcalines sur les MEC et les MEA. Suite à ces résultats, une nouvelle configuration concernant la circulation des fluides et la valeur de pH des concentrats a été proposée afin d’éviter la formation des colmatages observés.
The aim of this project was to investigate the effect of the composition in calcium, and carbonate of a model whey protein solution to be treated by electrodialysis on the fouling of ion-exchange membranes. The pH of the concentrate was also controlled at different values to study its influence on membrane fouling. Membrane integrity was determined by membrane parameters and completed with fouling characterization by macroscopic and microscopic pictures, ATR-FTIR analyses and electron microscope images coupled to elementary X-ray mapping to identify the deposits. A protein layer was formed when the pH of the concentrate compartment was acidic, while a mineral deposit occurred when pH was basic. From these results, a stack arrangement is proposed to prevent the formation of mineral and protein fouling.
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Neggaz, Benhabiles Yakout. "Caractérisation du colmatage lors de l'ultrafiltration de solutions colloïdales sur membranes organiques et étude de l'amélioration de la qualité de séparation sur dépôt minéral." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1094.

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Abstract:
La caractérisation du colmatage a été réalisée lors de l'ultrafiltration de solutions colloïdales d'albumine et de pectine sur membranes organiques. Les colmatages interne et superficiel ont tout d'abord été étudiés séparément, avec à l'issue l'identification des mécanismes de colmatage et de rétention, l'analyse de la réversibilité de chaque type de colmatage et la mise en évidence du rôle sélectif des gels formés. On retiendra qu'en régime stationnaire, le flux de filtrat est donné par le modèle du film où le coefficient de transfert de matière est fourni par la solution de Lévêque avec une diffusion de nature Brownienne. Si en régime de polarisation de concentration, le flux n'est fonction que de la vitesse de circulation et de la concentration et si en régime hydraulique, le flux ne dépend que de la pression transmembranaire, nous avons pu définir un régime intermédiaire nommé régime mixte et qui traduit sur la base des profils de transfert de matière et de pression le long de la membrane, la coexistence de ces deux régimes. Dans le cas d'un gel réversible, nous avons étudié l'interaction des colmatages interne et superficiel en montrant que l'auto-compensation des résistances des deux colmatages peut se poursuivre par augmentation de la résistance du colmatage interne aux dépens de celle du gel et ce jusqu'à épuisement de ce dernier. Finalement, nous avons pu confirmer la faisabilité de l'ultrafiltration sur un dépôt supporté de CaCO3. La maîtrise de la qualité de séparation passe impérativement par la maîtrise de l'épaisseur et de la porosité du dépôt. Les tendances d'évolution de ces paramètres en fonction des conditions opératoires ont été dégagées à partir de la filtration tangentielle de CaCO3 et de la théorie de la compressibilité des milieux poreux. On signalera le rôle de l'augmentation de l'épaisseur du dépôt sur l'augmentation de la rétention en soluté. Les variatons de porosité du dépôt n'ont pas été suffisamment significatives pour influencer la séparation. En outre, la capacité de rétention du gel d'albumine est supérieure à celle du dépôt de CaCO3. Ce dernier point a nécessité la vérification de la présence ou non d'un gel à la surface du dépôt et ce à partir d'un calcul permettant de prévoir le régime de filtration ayant lieu.
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Crozes, Gil. "Contribution à l'étude du colmatage irréversible en ultrafiltration appliquée au traitement d'eau potable." Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0017.

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Abstract:
Dans le but de mieux comprendre le phenomene de colmatage et d'optimiser l'ultrafiltration en traitement d'eau, le present travail a consiste en trois etapes essentielles. D'une part, la quantification de l'adsorption de deux composes de faible poids moleculaire sur une membrane hydrophile en derive cellulosique et sur une membrane hydrophobe en polymere acrylique. D'autre part, un test comparatif a l'echelle pilote de trois membranes commerciales suivi de l'optimisation des conditions de fonctionnement sur deux types d'eaux. Enfin, l'analyse statistique par analyse factorielle des correspondances et par des methodes de classification de l'ensemble des donneeshde qualite d'eau, de conditions operatoires et de performances hydrauliques generes pour la membrane hydrophile. L'adsorption la plus importante a ete observee lors de la filtration d'une solution d'un compose fortement aromatique sur la membrane relativement hydrophobe. L'adsorption du compose aromatique, de poids moleculaire environ 100 fois plus faible que le seuil de coupure des membranes testees, s'est traduite par un colmatage rapide et irreversible des membranes. Le colmatage de la membrane hydrophile etait reduit par ozonation ou par adsorption sur charbon actif en poudre de la solution du compose aromatique. Le test comparatif a l'echelle pilote a demontre la superiorite de la membrane hydrophile quant a la resistance au colmatage par une eau de surface. Les tests pilotes ainsi que l'etude statistique ont mis en evidence une valeur seuil d'environ un bar, au-dela de laquelle le colmatage evolue rapidement vers un stade irreversible. Les composes insatures en particulier, representent la cause majeure du colmatage irreversible, et la qualite de l'eau determine les performances des membranes. Sept classes d'eau ont ete definies sur la base de parametres simples decrivant la teneur et la nature de la matiere organique, auxquelles ont pu etre associees les conditions operatoires et les performances optimales des membranes
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Le, Hir Morgane. "Caractérisation du colmatage des membranes d'ultrafiltration de production d'eau potable par des nanoparticules fluorescentes." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0647/document.

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Abstract:
La production et l’utilisation croissante des nanomatériaux et nanoparticules (NP) dans de nombreux secteurs d’activité conduisent inévitablement à un relargage de NP dans l'environnement et notamment dans les eaux, devenant ainsi une pollution émergente dans le schéma de la production d’eau potable. Les membranes d’ultrafiltration (UF) semblent présenter un réel potentiel de rétention envers les NP du fait de leur taille de pores proche de 20 nm. La filtration de NP fluorescentes de diamètre 100, 10 et 1,5 nm en suspensions, seules ou en mélange, a été étudiée. Les tailles des NP ainsi sélectionnées permettent de travailler avec des dimensions plus grande, plus petite et du même ordre de grandeur que la taille des pores. La considération de la concentration des flux de la filtration en nombre de NP a permis d’estimer le nombre de NP bloquées sur et/ou dans la membrane. Une méthodologie précise et fiable permettant la localisation de ces NP bloquées a été consolidée par une précision de mesure plus importante grâce à une caractérisation multi-échelle. Des profils de pénétration des NP fluorescentes dans la membrane ont été réalisés grâce à une imagerie au Microscope Confocal à Balayage Laser (MCBL). L’application des modèles de colmatage aux données expérimentales a montré une bonne adéquation avec la localisation microscopique des NP et les résultats expérimentaux obtenus. L’influence des conditions opératoires, de la présence de sel et/ou de la polydispersité de la suspension d’alimentation sur l’établissement et la localisation du colmatage a pu être déterminée, notamment grâce à la mise en place de plan d'expérience
The increasing use of nanotechnologies and nanoparticles (NPs) in many sectors of activities leads to their inevitable discharge in the environment and thus in water. The properties and the toxicity of these NP are still unclear, so that this new pollution have to be considered in drinking water treatment plant. Ultrafiltration (UF) membranes, which have nanometric pore size, present a great potential for NP retention. The mass transport through the UF membrane of fluorescent NP, with size of 100, 10 and 1.5 nm, has been studied. The influence of operating conditions (transmembrane pressure, volumetric concentration factor) have been treated by experimental design. Consideration of the NP concentration in number in each flux thanks to a Nanosight NS300, allowed to estimate the number of NPs blocked on and/or into the membrane. An accurate and reliable methodology allowed the localization of the fouling by Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM). Application of fouling models to experimental data showed good agreement with microscopic NP location. The influence of the operating conditions, the salinity and/or the polydispersity of the feed suspension on the fouling establishment and fouling profile has been studied
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Broussous, Lucile. "Elaboration de nouvelles géométries tubulaires de membranes céramiques : application à la réduction du colmatage." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20008.

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Abstract:
La microfiltration tangentielle est un procede membranaire a gradient de pression utilise dans de nombreuses applications. La principale limitation de ce procede est la reduction du flux de permeat due au colmatage de la membrane. Dans cette etude, nous avons developpe et caracterise de nouvelles geometries tubulaires de membranes ceramiques. Le relief helicoidal cree sur la face interne du tube permet une perturbation importante et continue du flux de solution a proximite de la surface filtrante et limite ainsi l'accumulation de matiere et le colmatage. La surface exterieur du tube n'etant pas modifiee, ces geometries presentent l'avantage d'etre utilisables dans les memes conditions que des membranes classiques. Les nouveaux supports de membrane en cordierite ont ete realises par extrusion, grace a un adaptation simple du procede classique et une optimisation de la pate ceramique. Differents reliefs ont pu etre realises en modifiant l'epaisseur du relief, le pas et le sens de l'helice, la longueur et le diametre des tubes. Une membrane de microfiltration en zircone a ensuite ete mise au point et deposee sur ces supports par la technique de coulage de barbotine. La filtration de suspensions de bentonite a permis d'evaluer l'efficacite de ces nouvelles membranes qui permettent une augmentation du flux de permeat jusqu'a un facteur 4,8. L'ensemble des geometries etudiees montent en outre, un bilan energetique favorable et la meilleur configuration permet d'atteindre un gain de flux de permeat d'un facteur 2 pour une dissipation d'energie equivalente a celle d'une membrane tubulaire classique. Une etude hydrodynamique a permis de caracteriser la structure de l'ecoulement dans un tube a rugosite helicoidale et d'interpreter les gains de permeabilites observes en microfiltration tangentielle.
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Suard, Elodie. "Limitation du colmatage dans les bioréacteurs à membranes à l'échelle industrielle : modélisation et caractérisation de l'hydrodynamique." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/24558/1/Suard%20elodie.pdf.

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Malgré leur fort développement en assainissement domestique urbain, les bioréacteurs à membranes (BaM) pâtissent de phénomènes de colmatage, induisant des coûts énergétiques et de maintenance importants. L’aération séquencée des membranes par des grosses bulles est l’une des stratégies pour limiter le colmatage ; son impact a fait l’objet de plusieurs études mais reste globalement mal compris, notamment du fait de la complexité de ces systèmes, multiphasiques et opaques. L’hydrodynamique des réacteurs reste mal caractérisée en présence de boues. Pour apporter des éléments de compréhension aux mécanismes de limitation du colmatage par injection d’air, un pilote de filtration membranaire semi-industriel (2 m3, 3 sous modules fibres creuses Puron®) a été conçu, dimensionné et installé sur l’unité de traitement des jus (TDJ) de la station d’épuration Seine Aval (SIAAP), afin d’être alimenté en boues biologiques dans des conditions réelles de fonctionnement. Le suivi des paramètres opératoires du pilote et de ses performances de filtration sur une période de 5 mois avait un double objectif : (i) mieux caractériser la dispersion du gaz pour différentes conditions de fonctionnement (paramètres de l’aération, concentration en boues de l’alimentation), (ii) hiérarchiser les facteurs qui limitent le colmatage des membranes. Il s’agit in fine de proposer des stratégies d’aération adaptées et efficaces pour limiter le colmatage. Afin de caractériser la dispersion du gaz dans le réacteur, une méthodologie innovante basée sur la tomographie de résistivité électrique (ERT) a été adaptée au pilote. Les conditions d’utilisation de l’ERT (nombre d’électrodes de mesure, séquence de quadripôles) ont été sélectionnées à travers une étude numérique, de même que les paramètres d’inversion nécessaires pour reconstituer la cartographie des résistivités à partir des mesures expérimentales. Cette étude numérique poussée, réalisée sous COMSOL, a permis de conclure à l’intérêt de la méthode pour représenter la distribution des phases dans la géométrie considérée. L’ERT a donc été appliquée au pilote alimenté en boues, pour différentes conditions d’aération. Le jeu de données de filtration a par ailleurs été analysé par logique floue, à l’aide du logiciel FisPro. Les arbres de décision obtenus, en analysant les résultats de manière globale et en les regroupant par conditions opératoires similaires, ont mis en évidence l’impact prépondérant des variables suivantes sur la dérive de perméabilité observée (comprise entre - 9 et 2 LMH/bar) : la différence de DCO entre le surnageant des boues et le perméat (DDCO) traduisant une phase colloïdale complexe, et la concentration en matières en suspension (MES), ayant toutes deux un impact négatif sur les performances de filtration. Une augmentation du débit d’air conduirait à une limitation de la dérive de perméabilité, sauf lorsque la variable DCO est élevée (> à 500 mg/L), cette hypothèse restant cependant à vérifier sur une base de données plus conséquente. Le modèle ainsi obtenu par logique floue permet de mieux simuler les évolutions de perméabilité que les modèles obtenus par régression linéaire multivariée (erreurs de 0,61 et de 0,70 respectivement), et ce malgré une incertitude relative importante sur la mesure de perméabilité (jusqu’à 16 %). Ces résultats sont cohérents avec la dispersion du gaz observée par ERT : son homogénéité dépend de la concentration en MES et du débit d’air injecté. A forte concentration en MES (6 – 10 g/L), des zones préférentielles de passage des bulles ont été observées, en particulier à faible débit d’air, expliquant ainsi un colmatage plus important. L’utilisation nouvelle dans ce contexte de ces techniques, ERT et logique floue, donne des résultats qui confortent l’intérêt d’adapter l’aération (débit, séquençage) aux caractéristiques des boues notamment leurs concentrations, et qui permettent d’envisager des stratégies de contrôle de ces paramètres
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Grélot, Aurélie. "Influence du matériau membranaire et de la configuration du module sur la maîtrise du colmatage en bioréacteur à membranes immergées." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20026.

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Abstract:
En épuration des eaux usées, les bioréacteurs à membranes permettent d'atteindre une qualité d'eau traitée suffisante pour envisager leur réutilisation. Cependant, la maitrise du colmatage membranaire en cours d'opération reste encore un verrou pour généraliser l'utilisation de tels systèmes au regard des besoins énergétiques associés. L'enjeu scientifique réside dans l'identification des processus à l'origine de la baisse de perméabilité des membranes pour optimiser l'étape de filtration. Cette étude, réalisée dans le cadre du projet Européen AMEDEUS, entre dans cette problématique. Elle a été ciblée sur l'analyse des interactions du matériau membranaire avec la suspension biologique et sur le contrôle de l'accumulation de la biomasse au sein du module filtrant. Trois technologies membranaires ont successivement été testées sur des unités de laboratoire et en pilote semi-industriels: la membrane plane d'A3, les fibres creuses de Polymem et la membrane plane multicanaux d'Inge. Des tests de colmatage et de nettoyage ont été mis en œuvre à l'échelle du laboratoire pour étudier l'impact du matériau membranaire sur le colmatage dit irréversible (non éliminable par voies physiques). En parallèle, des tests pilote ont été réalisés afin d'améliorer la maitrise du colmatage réversible. Une caractérisation et analyse du dépôt des membranes utilisés en pilote ont été enfin effectués afin d'identifier les composés solubles accumulés à la surface des membranes. Les résultats ont montré : - un colmatage irréversible différent selon les matériaux membranaires ; - l'importance de la configuration du système de filtration pour garantir une bonne maitrise du colmatage réversible ; - une possible optimisation des paramètres hydrauliques pour garantir un fonctionnement fiable tout en réduisant l'aération membrane ; - un impact important des caractéristiques de la suspension biologique (mousses, fractions solubles et concentration) sur la dynamique de colmatage
To treat wastewater, membrane bioreactors guarantee an advanced effluent quality which can be reused. However, control of membrane fouling, which requires relative high energetic costs, remains a limiting phenomenon to generalise the use of these systems. The scientific issue resides in the identification of the processes inducing a decrease of the membrane permeability in order to optimise the filtration step. This study, performed within the framework of the European project AMEDEUS, deals with this set of problems. It points out the interactions of the membrane material with the mixed liquor and performs an analyse of the control of the biomass accumulation into the filtration module. Three different membrane technologies were successively tested on a lab and pilot scale: the A3 flat sheet membrane, the Polymem hollow fibres and the Inge Fibre Sheet membrane. Fouling and cleaning tests were developed on a lab-scale to study the impact of membrane material on irreversible fouling (not removable by physical ways). In parallel, pilot tests were performed to improve reversible fouling control. A characterisation and analysis of the membranes tested on a pilot-scale were finally carried out to identify the soluble compounds accumulated on the membrane surface. The results show: - Different type of irreversible fouling according to the membrane materials; - The importance of the filtration system design to guarantee a good control of reversible fouling; - A possible optimisation of the hydraulic parameters to guarantee a reliable operation while reducing the membrane aeration rate; - An important impact of the mixed liquor characteristics (foam, soluble fractions and concentration) on fouling behaviour
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Massot, Arnaud. "Epuration d'effluents de produits phytosanitaires par Bioréacteur à Membranes de Nanofiltration." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13551.

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Abstract:
Les eaux de rinçage du matériel de pulvérisation agricole génèrent des eaux usés contenant des résidus de pesticides nuisibles pour l'environnement. Afin de limiter la nocivité reconnue de ces déchets, plusieurs technologies sont actuellement disponibles. Celles-ci sont basées soit sur la concentration des matières actives soit sur la dégradation biologique ou physicochimique des produits phytosanitaires. Au cours de ce projet de recherche nous avons développé un bioréacteur à membranes pour le traitement de ces rejets. Ce procédé réalise une dégradation biologique des matières actives, tandis que la membrane assure la rétention d'éventuelles fractions résiduelles de pesticides non dégradés. Il permet donc de s'affranchir de la filière de traitement traditionnelle tout en prévenant les possibles dysfonctionnements du traitement biologique. Après une phase d'acclimatation des microorganismes aux produits phytosanitaires, ceux-ci sont éliminés. Cette élimination s'accompagne de diminutions de la toxicité et de la concentration en matières actives dans l'effluent. En fonction de la liqueur mixte employée, cette élimination est due à des mécanismes de biodégradation et de biosorption ou seulement à de la biosorption. Une membrane de Nanofiltration retenant 99,6% d'un pesticide modèle a été sélectionnée. Ceci a permis de réaliser un Bioréacteur à Membranes de Nanofiltration pilote. Il a été évalué lors du traitement d'un effluent phytosanitaire réel dont la toxicité a été diminuée de façon significative. L'implication des matières en suspension et des substances exopolymeriques solubles sur le colmatage de la membrane a été identifiée.
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Belleville, Marie-Pierre. "Etude du colmatage d'une membrane minérale de microfiltration tangentielle par les constituants macromoléculaires du vin." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20104.

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Abstract:
Ce travail contribue a l'etude des phenomenes de colmatage des membranes minerales de microfiltration tangentielle par les constituants macromoleculaires du vin. Il a ete conduit avec une membrane en alumine de diametre moyen de pores 0,2 micrometre et trois types de vins (deux rouges, et un rose). Les profils de debits observation en microscopie electronique a balayage de membranes colmatees par ces memes vins montrent que le colmatage engendre est de type externe (depot de surface), ce depot pouvant lui-meme etre colmate. La reduction de flux observee est independante de la concentration en macromolecules du vin de depart: les plus faibles valeurs de debits et les retentions les plus fortes sont observees dans le cas du vin le moins riche en macromolecules. Les taux de retention sont correles positivement avec le volume hydrodynamique des molecules mais dependent aussi de leur nature. La mise au point d'un modele d'etude du colmatage en statistique a permis l'isolement et la caracterisation des macromolecules du vin impliquees dans le colmatage. Il s'agit de molecules de nature polysaccharidique et proteique de haute masse n'existant qu'a l'etat de traces dans les vins. On note aussi la presence de molecules acides de taille plus faible. Ce meme modele est utilise pour etudier le comportement de solutions reconstituees de macromolecules de vin vis-a-vis de la microfiltration. Les solutions synthetiques sont d'autant plus colmatantes qu'elles renferment des macromolecules de taille plus elevee, a l'exception d'une solution preparee a partir de macromolecules acides de faibles masses. On constate que les fractions les plus colmatantes presentent des similitudes avec celles recuperees en surface et dans la membrane lors de la filtration de vin
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Visvanathan, Chettiyappan. "Rôle de la fraction colloidale et influence d'un champ électrique sur les phénomènes de colmatage en microfiltration tangentielle." Toulouse, INPT, 1988. http://www.theses.fr/1988INPT038G.

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Abstract:
Afin de reduire l'encrassement d'une membrane de microfiltration tangentielle, on applique un champ electrique combine le processus de filtration a une migration electrophoretique. On observe une croissance lineaire du flux de filtrat en fonction de l'intensite du champ. Une application pratique de l'electrofiltration tangentielle a ete testee pour depolluer un effluent contenant du chrome
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Rouquié, Camille. "Microfiltration de jus de fruits et suspensions à base de fruits : faisabilité et performances d'une filtration par membranes immergées." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG041/document.

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Abstract:
La microfiltration est largement utilisée pour la clarification, la stabilisation et la concentration de nombreuses suspensions à base de fruits (jus de fruits, agro-déchets, vin, etc.). Malgré ses divers avantages, la microfiltration présente néanmoins un inconvénient majeur qui est le phénomène de colmatage qui s’installe pendant l’opération de filtration et entraîne une diminution de la perméabilité membranaire. Si de nombreux mécanismes de colmatage (adsorption, blocage de pores, etc.) sont observés pendant la filtration de suspensions polydisperses comme les jus de fruits ou certains coproduits liquides, le dépôt de particules sur la membrane est souvent supposé être le mécanisme limitant. La formation de ce dépôt est fortement dépendante de l’équilibre entre forces convectives (imposées par le flux de perméat), qui attirent les particules de la suspension à proximité de la membrane, et forces de rétrotransport, qui éloignent les particules de la surface membranaire. La stratégie la plus employée pour maitriser le colmatage membranaire par dépôt est la filtration tangentielle qui permet d’imposer de forts cisaillements à la surface membranaire qui favorisent les mécanismes de rétrotransport des particules. Si cette stratégie de maîtrise du colmatage est amplement utilisée à l’échelle industrielle pour la microfiltration des suspensions à base de fruits, elle nécessite des coûts d’investissement et de fonctionnement non négligeables qui limitent son implantation aux industries présentant de fortes capacités de production et d’investissement. Au regard de cela, l’utilisation d’une configuration de filtration à membranes immergées pour la microfiltration de suspensions à base de fruits pourrait être une alternative intéressante. Cette configuration repose sur l’immersion de la membrane (modules plans ou fibres creuses) dans la suspension à filtrer, et est associée à un mode de filtration externe-interne, frontal ou quasi-frontale. Si l’absence de conditions hydrodynamiques intenses au voisinage de la membrane est associée à des flux relativement bas, les nombreux avantages de ce mode opératoire (coûts de fonctionnement réduits, simplicité opérationnelle, forte compacité, etc.) pourraient favoriser son emploi par les petits producteurs de jus de fruits et/ou les industries de valorisation des coproduits présentant des capacités limitées d’investissement et enclins à minimiser leurs couts opérationnels. Ce travail a ainsi étudié pour la première fois la possibilité d’utiliser un tel système pour la microfiltration de suspensions à base de fruits variées (jus de fruits et coproduits vinicoles). Ce travail de thèse a ciblé ainsi plusieurs objectifs : (i) caractériser le potentiel et le comportement colmatant de suspensions à base de fruits, en lien avec les caractéristiques physicochimiques propres à chaque suspension et au regard de leur filtration par membranes immergées, (ii) étudier des performances d’un système de microfiltration de suspensions à base de fruits par membranes immergées, performances en termes de productivité et de sélectivité et enfin (iii) dégager des pistes de réflexion qui conduiraient à une choix pertinent de conditions de filtration (mode immergé ou tangentiel) pour un type de suspension ciblé. Ce travail fournit ainsi des résultats d’identification de paramètres physico-chimiques clefs qui pourraient constituer un premier guide pour le choix de la configuration membranaire la plus adaptée au produit, permettant d’assurer une productivité acceptable lors de la microfiltration de suspensions à base de fruits
Microfiltration is widely used to ensure clarification, stabilization, and concentration of various fruit-based suspensions (e.g. fruit juices, food by-products, wine). However, the performances of membrane filtration remain highly challenged by membrane fouling. During microfiltration of polydisperse suspensions, such as fruit-based suspensions, membrane fouling is generally associated to the deposition of particles on the membrane layer. This type of fouling is mainly governed by the equilibrium between convective forces (permeate flow), leading particles to flow towards the membrane, and back-transport forces, removing particles away from the membrane surface. The filtration performances depend strongly on this equilibrium, which is mostly governed by the hydrodynamic conditions of the filtration process and the particles size distribution of the suspension. In food industries, cross-flow microfiltration is generally used to limit membrane fouling. In this configuration, high cross-flow velocities are applied in order to enhance the back-transport forces limiting the deposition of foulant materials on the membrane surface. However, this working mode is well known to be highly energy consuming and might not always be relevant depending on the suspension characteristics. In the light of this, using immersed membranes configuration for the microfiltration of fruit-based suspensions might be an interesting alternative, especially for small producers with limiting investment capacity. In this configuration, widely used in other fields, the membranes are immersed in the suspension and filtration is performed in operating conditions close to that of dead-end filtration with limited back-transport forces and low operating costs. However, the performances of this filtration configuration remain little studied for the microfiltration of fruit-based suspensions. In this respect, this work investigated for the first time the possibility of using immersed membranes configuration for the microfiltration of various fruit-based suspensions (fruit juices and winery byproducts). Firstly, a characterization of the fouling potential of various suspensions during their microfiltration using immersed membranes filtration was performed in relation with their physicochemical properties (particle size distribution). Then, this work allowed highlighting the promising performances of immersed membranes configuration when used for the microfiltration of fruit-based suspensions, in terms of productivity and in terms of selectivity (clarification, concentration of bioactive compounds). Finally, it allowed drawing preliminary results about the relation between the physicochemical characteristics of a suspension and its fouling behavior while using (i) immersed membranes filtration or (ii) conventional cross-flow filtration. These results might be of great interest for the identification of relevant physicochemical parameters to predict the usefulness of using high cross-flow velocity to prevent membrane fouling during the microfiltration of fruit-based suspensions
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Stricot, Marlène. "Bioréacteurs à membranes à configuration externe : influence de la configuration du procédé sur la structuration des matrices biologiques et le colmatage des membranes." Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000222/.

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Abstract:
Ce travail est une contribution à l’étude des bioréacteurs à membranes dans le domaine du traitement des eaux résiduaires industrielles. L’objectif principal est de comparer l’impact de deux modes de filtration en configuration externe sur (1) la structuration des matrices biologiques, (2) le colmatage membranaire et (3) les performances globales des systèmes étudiés. Deux configurations de bioréacteurs ont été comparées : filtration interne/externe tangentielle avec forte vitesse de liquide (5 m. S-1) et filtration externe/interne semi-frontale avec faible vitesse de liquide (< 0,1 m. S-1). L’effet de la configuration (géométrie – hydrodynamique) sur les propriétés structurelles et physico-chimiques du milieu biologique a été évalué à court et à long terme. Ainsi, des différences nettes ont été observées en termes de structures et morphologies des agrégats mais également de qualité des surnageants (DCO, protéines, polysaccharides). L’influence de la composition de la liqueur mixte sur le potentiel colmatant des boues issues des deux réacteurs et sur les dynamiques de colmatage in situ a également été étudiée. Plus précisément, le rôle spécifique des matières solubles, des exo-polymères et des colloïdes a été mis en évidence. L’effet de molécules inhibitrices sur l’activité biologique et sur le colmatage membranaire a par la suite été analysé. Enfin, les performances globales des deux bioréacteurs à membranes opérant sur le long terme ont été caractérisées. Les efficacités d’élimination des matières organiques et des molécules aromatiques inhibitrices ainsi que les productions de boues des deux procédés ont été comparées
This study describes and analyses the impact of two side-stream membrane bioreactors on (1) the structure and the morphology of the biological aggregates, (2) fouling mechanisms and (3) global performances of the two processes. Two side-stream membrane bioreactors which generate very different shear stresses were compared. The first one was operated in an inside/out crossflow filtration mode with a high liquid velocity (5 m. S-1). The second reactor was working in an outside/in hollow fibre filtration mode with a low liquid velocity (< 0,1 m. S-1). Firstly, the effect of the configuration, in terms of filtration mode and hydrodynamics, on the sludge properties has been characterised for the two reactors. The investigation of the structuration mechanisms and supernatant quality reveals clear differences as well on bioflocs morphology/structure as on supernatant composition (COD, proteins, polysaccharides). The role of soluble /colloidal organics and more specifically of proteins and polysaccharides on (a) fouling ability of the sludge and (b) in situ short term fouling was underlined. The effect of toxic compounds on biological activity and membrane fouling was specifically characterised. At least, global performances of the two bioreactors in long term operation time were studied. The water treatment efficiency, in terms of organics and toxics removal, as well as sludge production of the two processes, was compared
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Massé, Anthony. "Bioréacteur à membranes immergées pour le traitement des eaux résiduaires urbaines : spécificités physico-chimiques du milieu biologique et colmatage." Toulouse, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAT0036.

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Abstract:
Cette étude s'attache à décrire et analyser les interactions liant les spécificités du milieu biologique d’un bioréacteur à membranes immergées (BAMI) et les phénomènes de colmatage. Le BAMI a été comparé avec un procédé à boues activées, tous deux alimentés avec la même eau résiduaire urbaine. Les performances d'épuration des deux procédés sont comparées dans les mêmes conditions opératoires et à différents âges de boues (10 à 110 jours). L'influence de la séparation membranaire et de l'âge des boues sur les caractéristiques des surnageants (polymères solubles, DCO) et des flocs (diamètre, dimension fractale, exopolymères liés, indice de boue, turbidité) a été soulignée. Les productions de boues des deux systèmes ont également été calculées et confrontées à celles prédites par différents modèles. Par ailleurs, les principaux mécanismes impliqués dans le colmatage à court terme et long terme ont été étudiés. Enfin, le rôle spécifique des protéines et polysaccharides du surnageant des boues dans la structuration du dépôt de filtration a été mis en évidence
This study describes and analyses the interactions which exist between the biological medium specificities coming from a submerged Membrane Bioreactor (MBR) and fouling. The MBR was compared with an activated sludge process, both fed with the same urban wastewater. The purification efficiencies of both processes were compared for the same operating conditions and at different sludge ages. The influence of membrane and sludge age on supernatant (soluble polymer, COD) and floc characteristics (diameter, fractal dimension, bound exopolymer, sludge volume index, turbidity) was analysed. Sludge production for both systems were calculated and confronted with models. Moreover, we mentioned the main mechanisms implied in long and short term fouling. Finally, the specific role of soluble/colloidal proteins and polysaccharides on deposit structuring was underlined
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Gaucher, Cécile. "Etude locale de l'hydrodynamique dans un module équipé d'une membrane plane d'ultrafiltration en céramique : influence de la contrainte pariétale sur le colmatage." Nantes, 2001. http://www.theses.fr/2001NANT2073.

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Abstract:
Ce travail porte sur la détermination des contraintes de cisaillement locales à la surface d'une membrane céramique plane dans un module d'ultrafiltration tangentielle. Dans un premier temps, les contraintes de cisaillement locales sont déterminées à la surface d'une plaque de Plexiglas de manière à rechercher la meilleure configuration d'un module plan de filtration tangentielle. L'épaisseur de la veine fluide et la forme des distributeurs sont étudiés afin d'augmenter les contraintes pariétales de cisaillement et ainsi réduire le dépôt de particules sans augmentation de la consommation énergétique. Cette analyse couplée à la visualisation (P. I. V. ) a permis de caractériser l'écoulement à la surface de la plaque de plexiglas
This work focuses on the determination of local wall shear stress at the surface of a plane ceramic membrane in a tangential ultrafiltration module. In a first time, the shear stresses are determined at the surface of a plate of Plexiglas with the aim to investigate the best configuration of a plane tangential ultrafiltration module. The channel height and the shape of the distributors are studied so as to increased wall shear stress and thus to reduce the deposit of particles without increase the energy consumption. This analysis coupled with the Particle Image Velocity method (P. I. V. ) has allowed to characterise the flow to the surface of the plate of Plexiglas
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Grenier, Alexia. "Méthodes pour l'identification et la caractérisation de mécanismes de colmatage en filtration frontale." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30057.

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Abstract:
L'objectif est d'identifier et de caractériser les mécanismes dominants au cours d'une opération de filtration. La stratégie repose sur une approche phénoménologique, basée sur des paramètres facilement accessibles, comme le suivi du volume de filtrat. Le média filtrant est considéré comme un collecteur de particules. La notion de capture de particules, bien connue en filtration en profondeur, est étendue au blocage de surface et à la construction de gâteau. La méthodologie initialement développée sur le système (bentonite/ membranes) a permis d'étudier de larges gammes de concentration et de pression. Nous montrons que le paramètre caractéristique du gâteau ne dépend pas du média filtrant. Nous quantifions aussi l'influence du rapport des diamètres de particule et de pore, et de la contrainte de cisaillement tw à la paroi à l'entrée d'un pore sur la capture de particule. Enfin, la transposition à un système complexe (silice précipitée/ toiles) sur un pilote industriel a été réalisée
The goal of this study is to identify and to characterise the successive prevailing mechanisms which occur during a filtration step. We developed a phenomenological approach based on experimental data (filtrate volume V versus time t). The filter media is considered as a particle collector and the particle capture notion is extended to the pore blocking and cake filtration mechanisms. The methodology has been initially tested on a model system (bentonite suspension/ membranes). By studying the effect of parameters such as suspension concentration and pressure, it has been shown that the parameter characterising the cake does not depend on the filter media structure. We also quantified the influence of the wall shear stress tw at the pore entrance and the strong dependence of the ratio of diameters of the particle and the pore, on the particle capture. Lastly, the scaling up to a more complex system (precipitated silica suspension/ woven media) at a pilot scale has been achieved
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MARSIGNY, OLIVIER. "Nature et mecanisme du colmatage des membranes d'ultrafiltration en production d'eau potable, application aux techniques de regeneration." Paris 7, 1990. http://www.theses.fr/1990PA077209.

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Abstract:
L'amplitude du colmatage des membranes et micro et d'ultrafiltration est evaluee sur differents sites. Cette etude de selection membrane/conditions de fonctionnement a permis de montrer que ce colmatage est proportionnellement plus fort dans le cas de la microfiltration. Les eaux de surface, caracterisees par des gammes de valeurs de carbone dissous plus importantes, induisent de plus forts colmatages. Des valeurs moyennes de la pression et de la vitesse tangentielle permettent de diminuer un peu le colmatage irreversible observe. Du point de vue chimique, les teneurs en macromolecules organiques polysaccharidiques ou polyhydroxyaromatiques sont liees a un fort colmatage. Ce fait est confirme par une etude des caracteristiques d'absorption sur les membranes. Par ailleurs, du fer et des alumino-silicates ont ete trouves dans le gateau de colmatage en forte concentration et participent a l'encrassement. Une etude statistique globale sur toutes les donnees des sites a pu montrer qu'une action d'optimisation est possible pour reduire le colmatage en travaillant a des pressions et des vitesses de circulation faibles (1 bar et 0,7 m/s). Par ailleurs, les tendances degagees par l'analyse factorielle des correspondances peuvent permettre d'envisager une modelisation et constituer ainsi une aide au dimensionnement d'installations en vue de l'utilisation industrielle de ce procede. Le colmatage peut etre elimine a posteriori par regeneration. Les oxydants h#2o#2 et clo, peuvent presenter des risques pour les membranes. Le meilleur compromis est realise avec les solutions detergentes. Le colmatage en eau souterraine peut etre completement elimine avec une optimisation de la formulation et des conditions d'application. Une attaque privilegiee du fer ainsi qu'une augmentation de la temperature ameliore le decolmatage
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Mouihi, Mourad. "Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation du colmatage des membranes en ultrafiltration tangentielle d'une émulsion huile-eau." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0236.

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Abstract:
Du fait qu'une émulsion d'huile de coupe est une dispersion de phase huileuse dans le support aqueux, il est possible de concentrer cette émulsion par transfert au travers des membranes semi-perméables d'ultrafiltration. Le développement de cette technique reste relativement modeste à cause des phénomènes de colmatage et de polarisation de concentration au niveau des membranes. Pour étudier ces deux problèmes en ultrafiltration tangentielle d'une émulsion huile/eau, une unité pilote a été conçue. Une démarche expérimentale précise a été adoptée afin de montrer que la résistance totale au transfert est due essentiellement à un phénomène réversible (qui apparait lorsqu'on arrête le fonctionnement du pilote): c'est la polarisation de concentration. Nous avons étudié l'influence des variables d'entrée (pression transmembranaire, vitesse tangentielle et concentration d'huile dans la solution d'alimentation) sur trois paramètres. Ces paramètres sont: le flux d'ultrafiltrat, l'efficacité de la séparation (exprimée par la mesure de la demande chimique en oxygène de l'ultrafiltrat) et le colmatage des membranes à travers les résistances réversible et irréversible. L'objectif principal de ce travail était de développer un modèle mathématique permettant la conduite d'une unité d'ultrafiltration par action directe sur les paramètres de fonctionnement. En effet, en analysant les différentes corrélations proposées dans la littérature, un type de modèle a été retenu avec des coefficients à déterminer pour chaque cas d'application
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Tardieu, Eric. "Caractérisation du colmatage dans un bioréacteur à membrane recirculé, appliqué au traitement d'eau résiduaire urbaine." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20146.

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Teychené, Benoît. "Rôle des nanoparticules organiques dans le colmatage membranaire : application au traitement d'eaux usées urbaines par biopéacteur à membranes." Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000256/.

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Abstract:
Le traitement des eaux usées urbaines constitue une phase importante de la gestion globale des ressources en eau. Le bioréacteur à membranes est une option de choix pour répondre à cette demande. Ce procédé de traitement présente plusieurs avantages par rapport aux procédés classiques à boues activées mais reste confronté à l’un des problèmes majeurs de la filtration membranaire : le colmatage de la membrane. De nombreuses études ont mises en évidence l’impact néfaste sur la filtration de composés contenus dans le liquide interstitiel des boues activées définis comme des colloïdes ou des composés solubles. Cependant dépendant des nombreuses conditions opératoires rencontrées dans les bioréacteurs à membranes, les résultats sont encore contradictoires. Ainsi une meilleure identification des composés problématiques et des mécanismes de colmatage est nécessaire afin de mieux optimiser les conditions opératoires et les opérations de maintenances. C’est pourquoi cette étude s’attache à identifier les principaux composés colmatants contenus dans la fraction non particulaire d’échantillons de boues activées réelles, à étudier la modification des dépôts de filtration induite par l’ajout de particules synthétiques submicroniques et à suivre la formation des dépôts in situ par mesure de différence de potentiel électrique transmembranaire. Les résultats soulignent l’important rôle dans le colmatage membranaire jouer par les biopolymères organiques, plus précisément la structure de type protéines des ces composés. Il a été montré que ces composés induisent des dépôts très résistants, réversibles et très compressibles. De plus, nous avons montré que l’ajout de particules submicroniques au sein de ces dépôts à pour principal impact de modifier la compressibilité de ces dépôts et d’augmenter la rétention indépendamment des interactions prenant lieu entre les particules et les matières organiques. Cette étude ouvre donc sur la possibilité de réduire les doses de composés chimiques utilisés pour limiter le colmatage en prenant en compte les effets de structuration des dépôts. De plus les résultats montrent, que pour des matrices organiques relativement simples, la possibilité de suivre la formation de dépôts colmatants par mesure de potentiel électrique. Cependant de plus amples expériences doivent être réalisées afin d’interpréter le signal électrique lors de la filtration de fluides biologiques complexes
Direct treatment of activated sludge in membrane bioreactor frequently results in low net fluxes and frequent maintenance operations. The water separation by membrane is largely determined by the quality of the activated sludge (AS) and by the mechanisms involved in fouling. Many research studies have focused on the understanding of fouling mechanisms and on the development of processes to reduce fouling in order to achieve a stable operation. This thesis investigates the role of fine “inert” particles (melamine and latex) on structuration of a fouling layer formed during membrane filtration of waters rich in natural organic matters (waste waters). Two cases were investigated: (i) the fine particles were mixed with AS supernatant and then filtered on a virgin microfiltration membrane. And secondly (ii) filtration was performed on a dynamic filter previously made of the fine particles. In order to characterise fouling layer properties during filtration a new experimental method was developed by measuring the electrical potential across the membrane as an in situ measurement. Results emphasized the important role in reversible fouling of macromolecular proteins present in the biopolymer of the water phase of the sludge. It was found that fouling layer induced by these macromolecules is highly compressible. Moreover results show that the addition of particles into biofluid diminishes the fouling layer compressibility and improve its removal by backwash. It was found that OM fouling resistance increase when latex particles are present whereas the resistances are lower when melamine is added. Thus even small interactions (small compared to classical adsorbent particles such as activated carbon) between particles and OM can improve the filterability of the biofluids. Results show that melamine particles are more prone to interact with organic matter than latex, and lead to less flux decline. However dynamic filter made of melamine leads to more flux decline and compressible organic matter layer but is easily removable. Add to this the measurement of electrical potential during fouling layer formation show, in simple case (filtration of fine particles alone), the possibility to characterise fouling layer properties in terms of surface charge and thickness
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Andreeva, Marina. "Etude du colmatage des membranes échangeuses d'ions lors de l'électrodialyse de solutions de sels de Ca2+ et Mg2+ : influence des propriétés de surface." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1018/document.

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Abstract:
Le colmatage à la surface et dans la masse d’une membrane échangeuse d’ions est un obstacle majeur à son utilisation en électrodialyse. En bloquant les voies conductrices d’ions à travers la membrane, le dépôt réduit la surface active de la membrane et conduit à une résistance au transfert de matière supplémentaire.Trois membranes échangeuses de cations ont été utilisées lors de ce travail: une membrane commerciale hétérogène MK-40 et deux de ses modifications (une membrane MK-40/Nafion obtenue par revêtement de la surface de MK-40 avec un film de Nafion® homogène conducteur d’ions, et une membrane MK-40/PANI obtenue par synthèse de polyaniline sur la surface de la MK-40). Les solutions utilisées sont des solutions de CaCl2 et MgCl2 aux concentrations 0,02 et 0,04 mol/L, ainsi qu’une solution modélisant la composition minérale du lait, concentrée 3 fois. La visualisation de la surface de la membrane est réalisée par microscopie optique et microscopie électronique à balayage. L’analyse élémentaire des dépôts sur la surface de la membrane est réalisée par l’analyse aux rayons X. Le caractère hydrophobe-hydrophile de la surface de la membrane est estimé par la mesure de l’angle de contact. La chronopotentiométrie et la voltamétrie ont été utilisées pour caractériser la vitesse de transport des cations à travers les membranes et la dissociation d’eau à la surface ; la mesure du pH de la solution dessalée a été effectuée en parallèle.Il est démontré que l’hydrophobicité relativement élevée de la surface de la membrane, son hétérogénéité électrique et géométrique créent les conditions favorables au développement de l’électroconvection. L’intensité de l’électroconvection par rapport à la membrane non modifiée est significativement plus élevée dans le cas de la MK-40/Nafion mais plus faible dans le cas de la MK-40/PANI. L’électroconvection provoque le mélange de la solution à la surface de la membrane dans une couche d’environ 10 µm d’épaisseur. Cet effet augmente de manière significative le transfert de matière en mode de courant intensif, empêche ou réduit le colmatage et réduit aussi le taux de dissociation de l’eau sur la surface de la membrane. L’intensité de l’électroconvection dépend essentiellement du degré d’hydratation du contre-ion ; elle augmente avec son rayon de Stokes. Le taux de croissance des dépôts minéraux Mg(OH)2, Ca(OH)2 et CaCO3 sur la surface de la membrane échangeuse d’ions est déterminé par la pente du chronopotentiogramme. On établit expérimentalement que, par rapport à la vitesse de colmatage sur la membrane MK-40 non modifiée, celle sur la surface de MK-40/Nafion devient plus petite mais celle sur la surface de la MK-40/PANI, devient plus grande.Le taux du colmatage est considérablement réduit lorsqu’un mode de courant électrique pulsé est appliqué. Un tel mode permet de réduire de moitié la différence de potentiel et d’atteindre un état quasi-stable du fait que le précipité devient instable
Scaling on the surface and in the bulk of ion-exchange membranes is a considerable locker for electrodialysis. The scale reduces the effective surface area of the membrane and leads to additional resistance to the mass transfer and solution flow.Three cation-exchange membranes are used in this study: a heterogeneous commercial MK-40 membrane and two of its modifications. The MK-40/Nafion membrane is obtained by mechanical coating the MK-40 membrane surface with a homogeneous ion-conductive Nafion® film. Modification of the MK-40/PANI membrane is carried out by polyaniline synthesis on the membrane surface. The solutions used in the study are 0.02 and 0.04 mol/L CaCl2 and MgCl2 solutions, as well as the solution, imitating the mineral composition of milk, concentrated 3 times. The visualization of the membrane surface is made using optical and scanning electron microscopy. The elemental analysis of the scale on the membrane surface is made by X-ray analysis. The hydrophobic-hydrophilic balance of the membrane surface is estimated by the contact angle measurements. To characterize the cation transport through and the water splitting rate, chronopotentiometry and voltammetry methods are used, pH measurement of the diluate solution is conducted at the same time.It is shown that the relatively high hydrophobicity of the membrane surface, its electrical and geometric heterogeneity, create conditions for the development of electroconvection. The electroconvection intensity in the case of MK-40/Nafion is significantly higher, and in the case of MK-40/PANI is lower in comparison with that of the unmodified membrane. Electroconvection vortexes cause the mixing of the solution at the membrane surface in a 10 µm thick layer. This effect significantly increases mass transfer in intensive current modes and prevents or reduces the scaling process, as well as reduces the water splitting rate at the membrane surface. The rate of electroconvection essentially depends on the counterion hydration degree, it increases with increasing the counterion Stokes radius. The rate of the scale formation on the membrane surface is determined by the slope of the chronopotentiogramme. The formation of Mg(OH)2, Ca(OH)2 and CaCO3 scales is observed. It is experimentally established that the scaling rate on the surface of MK-40/Nafion is smaller, and on the surface of the MK-40/PANI is larger in comparison with the MK-40 membrane. The scaling rate is significantly reduced when the pulsed electric current mode is applied. Such mode allows the reduction of the potential drop more than twice and achievement of a quasi steady-state because an unstable periodically crumbling scale occurs
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Bdiri, Myriam. "Etude du décolmatage, par procédés chimiques et biologiques, des membranes échangeuses d'ions utilisées en électrodialyse dans le domaine agroalimentaire." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1070.

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Abstract:
L’électrodialyse (ED) est principalement basée sur l’action spécifique des membranes échangeuses d’ions (MEIs) et est largement répandue en industrie agroalimentaire pour la stabilisation tartrique des vins, la désacidification et le traitement des jus de fruits, la déminéralisation du lactosérum ou l’élimination et le fractionnement des protéines du lait. Le colmatage organique, accentué par la complexité de composition des effluents alimentaires et leur richesse en composés phénoliques, représente un facteur majeur de limitation de l’efficacité des procédés et des performances des MEIs. Ce phénomène provoque une diminution de la sélectivité de membranes, une augmentation de leur résistance électrique et réduit le rendement énergétique du procédé conduisant à des pertes économiques en industrie. Cette étude consiste principalement à étudier le décolmatage de MEIs par procédés chimiques et biologiques. Des lots de membranes échangeuses de cations (MECs) et d’anions (MEAs) neuves (1 lot de MEC et 1 lot de MEA) et usées (3 lots de MECs et 2 lots de MEAs) à différentes durées d’utilisation en ED dans l’industrie agroalimentaire –application confidentielle- ont été étudiés. L’ensemble des échantillons ont préalablement été caractérisés pour détermination des paramètres physicochimiques (capacité d’échange (CE), épaisseur (Tm), conductivité électrique (km), angle de contact (θ), teneur en eau (WC) ainsi que la fraction volumique de la solution inter-gel (f2) résultant de l’exploitation du modèle microhétérogène), de structure et morphologiques par spectroscopie IR-TF, microscopie optique, microscopie électronique à balayage et mécaniques par essais de traction. Les effets directs et indirects (causés par les opérations de lavage régulières en industrie) du colmatage ainsi que l’anisotropie des propriétés mécaniques de membrane ont été mis en évidence. Des méthodes de nettoyage non agressives et respectueuses de l’environnement ont été expérimentées en mode statique en ex-situ : Solutions salines (NaCl à 35 g.L-1 et eau de mer reconstituée), solution hydro-alcoolique (mélange eau-éthanol 12%, pH=3,5) et solutions biologique utilisant 3 catégories d’agents enzymatiques (Rohalase BX-BXL, β-glucanase / Corolase 7089, endo-peptidase / Tyrosinase, polyphenol-oxydase) dont les conditions opératoires d’activité enzymatiques optimale ont été déterminées. L’évolution de CE, km, θ et f2 ont été suivis en fonction de la durée de nettoyage. Les solutions salines ont un effet négligeable sur le nettoyage en profondeur mais restent efficaces pour le nettoyage de surface. Cependant, l’application de la solution hydro-alcoolique et des solutions d’enzymes se sont avérées être efficaces pour le décolmatage interne et externe et parviennent à rétablir significativement les paramètres suivis. Il a été démontré que les composés phénoliques, principaux constituants des effluents traités, sont en majeure partie responsables du colmatage des MEIs. Ceux-ci forment des nanoparticules colloïdales denses, non perméables aux ions dans les méso- et macropores des MEIs et ne pénètrent pas dans ses micropores. Une modification du modèle microhétérogène selon cette hypothèse a permis de fournir une interprétation adéquate du km et de modéliser la modification structurale de la phase inter-gel engendrée par les mécanismes de colmatages de polyphénols et expliquer les raisons de diminution du facteur f2app. Une méthode d’extraction utilisant un mélange de solvants (25%V/V, acétone/méthanol/isopropanol/eau) a été mise au point et a permis d’extraire certains composés phénoliques de différents lots de MECs et MEAs usées et ont été identifiés par chromatographie liquide à haute performance. Il a été démontré que les interactions entre les composés phénoliques et la matrice polymère étaient principalement régies par l’empilement des cycles aromatiques et des interactions électrostatiques du type CH-pi et pi-pi ainsi que les liaisons hydrogènes
Conventional electrodialysis (ED) is mainly based on the specific action of ion exchange membranes (IEMs) and is widely used in food industry for tartaric stabilization of wines, deacidification and treatment of fruit juices, demineralization of whey or elimination and fractionation of milk proteins. The organic fouling, accentuated by the complex composition of the food effluents and their richness in phenolic compounds, represents a major limitative factor of the process efficiency and the IEMs performance. This phenomenon causes a decrease in the selectivity of membranes, an increase in their electrical resistance and reduces the energy efficiency of the process leading to economic losses in industry. This study mainly consists in studying the IEMs cleaning by chemical and biological methods. Two batches of new membranes (cation- (CEMs) and anion-exchange membranes (AEMs)) and five batches of used ones (3 CEMs and 2 AEM) with different durations of use in ED units in food industry -confidential application- have been studied. All the samples have been previously characterized to determine their physicochemical parameters (ion-exchange capacity (IEC), thickness (Tm), electrical conductivity (km), contact angle (θ), water content (WC) and the volume fraction of the inter-gel solution (f2) resulting from the study of the micro heterogeneous model), structure and morphology by FTIR spectroscopy, optical microscopy, scanning electron microscopy and mechanical by tensile strength tests. The direct and indirect effects (caused by the regular cleaning operations in industry) of fouling as well as the anisotropy of the membranes mechanical properties have been highlighted. Non-aggressive and environmentally friendly cleaning methods have been experimentally tested in ex-situ static mode: Saline solutions (35 g.L-1 NaCl and reconstituted seawater), hydro-alcoholic solution (12% water-ethanol mixture, pH = 3,5) and biological solutions using 3 categories of enzymatic agents (Rohalase BX-BXL, β-glucanase / Corolase 7089, endo-peptidase / Tyrosinase, polyphenol oxidase) whose operating conditions of optimal enzymatic activity have been determined. The evolution of IEC, km, θ and f2 were followed in function of the cleaning duration. Saline solutions have a negligible effect on intern cleaning but remain efficient for extern cleaning. However, the application of the hydro-alcoholic solution and enzyme solutions have been found to be efficient for both intern and extern cleaning and led to significant recoveries of the studied parameters. It has been shown that phenolic compounds, the principal constituents of treated effluents, are mainly responsible for MEIs fouling. Apparently, they form dense colloidal nanoparticles not permeable for ions within membrane meso- and macropores, not penetrating into micropores. A modification of the micro heterogeneous model under this assumption allowed an adequate interpretation of km and the modelization of structural modifications of the inter-gel phase generated by the fouling mechanisms by polyphenols and explained the reasons why the f2app decreases. An extraction method using a mixture of solvents (25% V/V, acetone/methanol/ isopropanol/water) was developed and made it possible to extract certain phenolic compounds from different batches of used CEMs and AEMs that were identified by high performance liquid chromatography. It has also been demonstrated that the interactions between the phenolic compounds and the polymer matrix are mainly governed by the stacking of aromatic rings and electrostatic interactions of the CH-pi and pi-pi type as well as the hydrogen bonds
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Baudin, Isabelle. "Interactions polymeres hydrosolubles/particules : role dans le phenomene de colmatage de membranes d'ultrafiltration utilisees pour la production d'eau potable." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066019.

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Abstract:
Le but de ce travail est de proposer, a l'echelle moleculaire un mecanisme de colmatage des membranes organiques d'ultrafiltration (type fibres creuses) utilisees en production d'eau potable a l'echelle industrielle. Pour cela, les interactions physicochimiques en jeu entre les differents constituants du systeme membrane/ solutes orgtaniques/particules minerales ont ete etudiees. Le mecanisme de colmatage a ainsi ete relie a la formation d'un depot accumule a la surface de la membrane; ce depot est constitues de particules minerales et de solutes organiques adsorbes tant sur la membrane que sur les particules. Les polysaccharides jouent un role preponderant dans le colmatage en s'adsorbant sur les particules avec de fortes epaisseurs de couches. Le depot a ete modelise par un empilement de billes de silice dans une colonne chromatographique. L'influence considerable de l'adsorption de solutions de polymeres sur la perte de charge dans le depot a ete mise en evidence. Une technique hydrodynamique a permis de quantifier les interactions particules/membrane en presence ou non de macromolecules ou de tensio actif. Les forces d'adhesion mesurees expliquent la difficulte a decoller hydrauliquement le depot colmatant qui se met en place sur la membrane au cours de la filtration. Un pretraitement de la membrane par tensio actif s'est avere efficace: il limite l'adsorption d'autres solutes organiques colmatants et diminue fortement les forces d'adhesion particules/membrane
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LIBERGE, RENAUD. "Etude du colmatage et modelisation du transfert de matiere lors de la microfiltration tangentielle de levures sur membranes minerales." Paris, ENMP, 1993. http://www.theses.fr/1993ENMP0418.

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Abstract:
Un modele semi-empirique base sur une etude experimentale de la microfiltration tangentielle de solutions de levures est presente. Il permet de predire avec une bonne precision l'evolution dans le temps du debit de permeation, ainsi que le regime permanent, en fonction des conditions operatoires (concentration dans la solution, pression transmembranaire, vitesse tangentielle). Trois types de membranes minerales de microfiltration de meme diametre de pore moyen (0,2 micron) sont testees: tech-sep, sct et carbone-lorraine. La surface filtrante utilisee est de 50 cm#2. Les resultats experimentaux dependent fortement du type de membrane, ce qui semble indiquer des interactions membrane/particule importantes. Des observations microscopiques, ainsi que des mesures de rugosite, suggerent que ces resultats pourraient etre dus en partie a des differences de structure surfacique. Le probleme de colmatage a l'eau rencontre en microfiltration est egalement discute. Un protocole operatoire est propose, afin de reduire le colmatage irreversible des membranes par les micropolluants presents dans la solution
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Benavente, Lucia. "Low fouling membranes for water and bio tech applications." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30213/document.

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Abstract:
La pénurie d'eau est devenue un des problèmes clés à résoudre, et pour y faire face, il est nécessaire de disposer d'unités de traitement de l'eau efficaces. Au cours des dernières décennies la technologie des membranes est devenue l'une des techniques les plus prometteuses pour le traitement de l'eau. Néanmoins, les membranes ont une durée de vie limitée et sont, par ailleurs, sujettes à des phénomènes de colmatage - le dépôt, l'adsorption et l'absorption de particules dans la structure de la membrane -, ce qui réduit leur productivité, et augmente les coûts opérationnels. Une approche pour minimiser ce problème consiste à modifier des membranes hydrophobes, mécaniquement et chimiquement stables, en y greffant des matériaux amphiphiles afin de réduire le colmatage. L'objectif principal de ce travail est de caractériser les propriétés anti-colmatage des membranes de PVDF (Polyvinylidene fluoride) modifiées avec différents types de copolymères PS-PEGMA (Polystyrene - Poly(ethylene glycol) methacrylate), tout d'abord par l'utilisation de techniques classiques, puis, par le développement et / ou l'adaptation de techniques microfluidiques couplés à la microscopie à fluorescence et l'utilisation de la cartographie par microspectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF). La cartographie IRTF a permis de quantifier localement le greffage et de mettre en évidence l'hétérogénéité du greffage sur la membrane. Ces cartes, représentant l'importance du greffage sur la membrane, ont par ailleurs été corrélées au dépôt de protéines sur la surface. Des systèmes microfluidiques ont également été développés pour caractériser sous microscope à fluorescence l'adsorption de protéines fluorescentes sur une membrane en présence d'un débit. Cette étude permet de suivre in situ et en dynamique l'adsorption (lors de cycles de filtration) et la désorption (lors de cycles de rinçage) de protéines sur la membrane. Ces mesures locales ont été mises en regard avec des mesures de permeabilité lors de cycles filtrations/rinçage mettant en évidence un rôle anti-fouling en particulier pour les copolymères tri-blocs ou pour les copolymères à enchaînement aléatoire
Water scarcity has become one of the key issues to solve, and efficient water treatment is paramount to treat water sources. In recent decades membrane technology has become one of the promising solutions for water treatment. Nevertheless, membranes are prone to fouling phenomena - the deposition, adsorption, and absorption of particles in the membrane structure -, which hinders their life-span and productivity, and raise operative costs. One approach to minimize this issue is to modify the already mechanically and chemically stable hydrophobic membranes with amphiphilic materials. The main aim of this work is to characterise the anti-fouling properties of PVDF (Polyvinylidene fluoride) membranes modified with different types of PS-PEGMA (Polystyrene - Poly(ethylene glycol) methacrylate) copolymers, firstly by using classical techniques, and then, by developing and/or adapting new ones: microfluidic devices coupled with fluorescence microscopy, and the use of Fourier Transform Infrared microspectroscopy (FTIR mapping). FTIR mapping allowed the local detection of the coating layer and showed its heterogeneous distribution on the surface of the membrane. These maps, that represent the importance of the coating on the membrane, were correlated with the deposit of proteins on the surface. Microfluidic systems were also developed to characterise the adsorption of fluorescent proteins on the membrane under a fluorescent microscope in the presence of a flow. This study allowed the in-situ and dynamic follow-up of the adsorption - during filtration cycles - and of the desorption - during rinsing cycles - of the proteins on the membrane. These local measurements were compared against permeability measurements during the filtration/rinsing cycles evidencing the anti-fouling role of the copolymers used for the modification of the membranes, particularly for the triblock and random copolymers
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Defrance, Laure. "Bioréacteur à membrane pour le traitement des eaux résiduaires : étude du colmatage de membranes minérales et amélioration du flux de perméat par application de techniques hydrodynamiques." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1055.

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Abstract:
Le bioréacteur à membrane est un procédé très performant pour l'épuration des eaux résiduaires. La qualité de l'effluent est telle qu'il peut être recyclé pour des utilisations non nobles (chasses d'eau, arrosage des pelouses, eaux de nettoyage industriel). Le coût du traitement est actuellement élevé à cause d'un phénomène général à toute opération de filtration tangentielle : le colmatage de la membrane qui entraîne une diminution du flux de perméat et une consommation énergétique élevée. Une étude sur un pilote placé en situation réelle dans une station d'épuration urbaine a permis de déterminer le fonctionnement optimal du système en fonction de la vitesse de circulation. Pour cela, une comparaison a été effectuée entre la filtration à flux de perméat fixe et la filtration à pression transmembranaire fixée. La première méthode apparaît plus avantageuse puisque le colmatage formé est moins important, tant que l'on se situe en deçà du flux critique. Le flux critique est caractérisé par le fait qu'un colmatage très important dû à la formation d'un dépôt sur la membrane apparaît lorsque ce flux est dépassé. D'autre part, des variations cycliques des paramètres opératoires ont permis de caractériser le dépôt formé au delà du flux critique : sa compressibilité est importante mais réversible, sa cohésion faible. La réversibilité d'un dépôt formé par des boues activées de bioréacteur à membrane diffère de celui formé par des boues activées issues des aérateurs d'une station d'épuration classique. Finalement, deux techniques instationnaires de filtration ont été testées en vue de diminuer le colmatage : les échelons de pression transmembranaire et de vitesse de circulation et les rétro lavages par le perméat. La première engendre une diminution de l'énergie spécifique même avec des boues colmatantes. La seconde n'a pas été efficace car la pression de rétrofiltration était trop faible.
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Casademont, Christophe. "Approche des phénomènes de colmatage en électrodialyse dans l'industrie laitière : étude à l'aide de solutions modèles." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25384/25384.pdf.

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CAMEIRA-DOS-SANTOS, PAULO. "Colmatage en microfiltration tangentielle : mise en evidence d'interactions entre les polysaccharides et les polyphenols du vin et des membranes polymeriques." Montpellier, ENSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ENSA0016.

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Abstract:
Les interactions entre les constituants du vin et des membranes polymeriques de microfiltration tangentielle ont ete etudiees afin d'evaluer leur role dans l'ensemble des phenomenes qui contribuent a la reduction du flux de permeat pendant un cycle de filtration. Des analyses biochimiques directes ont ete effectuees sur des capillaires de membranes encrassees apres microfiltration des vins. Ces analyses indiquent qu'ils contiennent de la matiere organique de nature polysaccharidique et polyphenolique. C'est le cas en particulier d'oses constitutifs des polysaccharides des vins, de tanins condenses, de derives hydroxycinnamiques et de pigments rouges nouveaux. Les extraits methanoliques de membranes encrassees ont revele que ce sont des constituants phenoliques faiblement representes dans les vins qui s'accumulent preferentiellement sur les membranes. C'est le cas, en particulier, du p-coumarate d'ethyle et de deux pigments rouges inconnus jusqu'a present (appeles x et y), derives du 3-glucoside de malvidol. La caracterisation preliminaire de ces deux derniers composes a revele, d'une part, leur parente avec les anthocyanes du vin (spectres uv-visible, presence d'un residu de glucose dans y et de glucose p-coumaroyle dans x, couleur rouge en milieu acide et bleue en milieu basique) et, d'autre part, une intensite colorante et une resistance thermique superieures a celle des anthocyanes. L'emploi de la spectrometrie de masse avec source d'electronebulisation et de la rmn du proton a permis de proposer une structure pour ces deux pigments
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Pollet, Samuel. "Caractérisation du colmatage et de l'hydrodynamique dans les bioréacteurs à membranes : influence de la configuration du module et de l'aération." Toulouse, INSA, 2009. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000258/.

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Abstract:
L’objectif est de caractériser le colmatage et l’hydrodynamique dans un bioréacteur à membranes (BAM) avec recirculation, constitué de modules membranaires externes, en lien avec leur géométrie et l’aération. Cinq modules contenant des fibres creuses libres sont comparés à mêmes vitesses superficielles de gaz (0 0,154 m. S 1), de liquide (0 0,038 m. S 1) et flux de perméat (10 50 L. H 1. M 2). Des analyses de distribution des temps de séjour (DTS), des mesures de rétentions gazeuses et des enregistrements vidéos sont couplés à l’étude du colmatage afin le relier à l’hydrodynamique. Les analyses DTS mettent en évidence deux zones de mélange : une zone piston à la base du faisceau de fibres et une zone parfaitement mélangée dans la partie supérieure. Lorsque le débit de gaz augmente, l’écoulement gaz liquide passe d’un régime homogène de fines bulles à un régime hétérogène avec coalescence des bulles. L’influence de la géométrie montre que plus la densité de fibres est faible, plus la vitesse superficielle de gaz à laquelle cette transition a lieu est élevée. Lors de la filtration de suspensions de bentonite, une augmentation de la vitesse superficielle du gaz et une diminution de la densité de fibres limite le colmatage particulaire. Durant la filtration de surnageant de boues activées réelles, le rôle des macromolécules de type protéines dans le colmatage des membranes est mis en évidence. La filtration d’effluents réels avec une relaxation toutes les 7,5 min et une aération continue (0,026 Nm3. H 1. M 2) est un protocole de filtration prometteur afin de garder une pression transmembranaire et des vitesses de colmatage modérées, améliorant ainsi les performances des BAM
The objectives of this thesis are to characterise fouling and hydrodynamic linked with module configuration and aeration in membrane bioreactors with recirculation for wastewater treatment. Five external modules with free hollow fibres have been compared with identical superficial gas velocities, between 0 and 0,154 m. S 1, liquid velocities (0 0,038 m. S 1) and permeate fluxes from 10 to 50 L. H 1. M 2. Residence time distribution (RTD) analyses, gas hold up measurements and video records have been coupled with fouling characterisation to link it with hydrodynamic. According to RTD analyses, the modules are divided in two mixing zones: a plug flow reactor at the bundle bottom and a perfect mixing cell at the top. When the air flowrate is increased, gas liquid flow changes, from an homogeneous regime with small bubbles to an heterogeneous regime with bubble coalescence. Concerning the module configuration, the highest the fibre packing density, the highest the transition gas velocity. During filtration of bentonite suspensions, an increase of superficial gas velocity coupled with a decrease of packing density enhances filtration performances by reducing particular fouling. Concerning the filtration of activated sludge supernatant, the role of macromolecular protein like substances in fouling is underlined. The filtration of activated sludge with relaxation periods every 7,5 min and a continuous aeration (0,026 Nm3. H 1. M 2) is a promising filtration method to limit high transmembrane pressures and fouling velocities in order to enhance membrane bioreactors performances
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Persico, Mathieu. "Réduction du colmatage peptidique des membranes échangeuses d'ions en électrodialyse : identification des mécanismes sous-jacents et optimisation par conditions électroconvectives." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27357.

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Abstract:
La nécessité de valoriser les co-produits laitiers, dans un souci de croissance économique dans ce secteur, a conduit à l'émergence de nouveaux ingrédients. Par exemple, les hydrolysats de protéines lactosériques constituent une source importante de peptides potentiellement bioactifs. Toutefois, l'isolation et la purification de telles molécules semblent nécessaires afin d'améliorer leur bioefficacité. Les peptides peuvent être dessalés par électrodialyse (ED) mais leur colmatage sur les membranes échangeuses d'anions (MEA) et de cations (MEC) diminue l'efficacité du procédé. Dans cette optique, la présente étude a pour objectifs (1) d'identifier, caractériser et quantifier les séquences peptidiques responsables du colmatage des MEA et MEC, (2) de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents au colmatage et (3) d'évaluer l'impact des différents régimes de courant en ED quant-à l'éventuelle prévention du colmatage. Dans un premier temps, le colmatage a été généré en condition statiques sans application de courant puis caractérisé. Dans un second temps, les phénomènes de dissociation d'eau et d'électroconvection ont été étudiés afin d’optimiser le procédé in-situ avec courant. Ainsi, en conditions statiques, les MEA chargées positivement (N+(CH3)3), présentaient un colmatage plus élevé à pH 6 et 10 qu’à pH 2. Les analyses HPLC-MS ont révélé que les peptides VLVLDTDYK, TPEVDDEALEK et IDALNENK (chargés négativement à pH 6 et 10) constituaient 86% du colmatage à ces pH alors qu’aucun peptide n’a été détecté à pH 2. Par conséquent, des interactions électrostatiques entre les charges peptidiques (COO-) et les groupements des MEA se sont établies. Concernant les MEC chargées négativement (SO3-), le colmatage était plus important à pH 6 qu'à pH 2 et 10. En outre, les analyses HPLC-MS ont révélé qu'à pH 6, les séquences ALPMHIR et TKIPAVFK chargées positivement (NH3+) ont établit des interactions (1) électrostatiques peptide/MEC créant une première couche puis (2) hydrophobes peptide/peptide via leurs résidus hydrophobes respectifs générant une seconde couche. Néanmoins à pH 2, le colmatage était moindre alors que ces peptides portaient théoriquement davantage de charges positives. Il est possible qu'à pH acide, les charges membranaires des MEC aient été protonnées (HSO3) et donc non chargées contrecarrant ainsi l'établissement d'interactions électrostatiques. Dans la seconde partie avec application de courant, le colmatage respectif des MEA et MEC a été réduit de 62 et 36 % en conditions électroconvectives. Les résultats démontrent que travailler à pH acide ou en régime post-limite permettrait de limiter voire d'éviter totalement le colmatage des membranes augmentant ainsi leur durée de vie et l'efficacité du procédé. Cette thèse propose différents mécanismes de colmatage en fonction de la nature de la MEI et des caractéristiques physico-chimiques des peptides. L'utilisation future de séquences peptidiques modèles, connues et synthétiques permettrait d'améliorer davantage les connaissances de ces mécanismes.
In the dairy industry, the economical growth led to the necessity of creating high added-value products from low commercial value by-products. For example, whey proteins hydrolysates (WPH) are an important source of peptides potentially bioactive. However, bioactive peptides need to be isolated and purified in order to enhance their bioactivities. The WPH demineralization by conventional electrodialysis (ED) may lead to peptide fouling on anion (AEM) and cation-exchange membranes (CEM) and decrease the process efficiency. Therefore, this study aimed (1) to identify, characterize and quantify the peptide sequences responsible for membrane fouling, (2) to better understand the mechanisms involved in peptide fouling and (3) to evaluate the impact of non-conventional ED modes on fouling. In a first phase, peptide fouling was generated and characterized in static conditions and without applying current. In a second phase, fouling was carried-out in real hydrodynamic conditions using ohmic, limiting and overlimiting currents in order to optimize the demineralization process. Results showed that in static conditions for AEMs, fouling was important at pH 6 and 10 and absent at pH 2. Based on HPLC-MS results, the VLVLDTDYK, TPEVDDEALEK and IDALNENK sequences (negatively charged at pH 6 and 10) represented 86% of the total fouling at these pH values whereas no peptide was detected at pH 2. Consequently, electrostatic interactions were established between the negative peptide charges (COO-) and positive AEM charges (N+(CH3)3). Concerning the CEMs, fouling was more important at pH 6 than 2 and 10. At pH 6, ALPMHIR and TKIPAVFK sequences firstly established electrostatic interactions with the negative CEM charges (SO3-) through their positive residues (NH3+) creating a first layer. Secondly, peptide/peptide interactions occurred through their respective hydrophobic residues creating a second layer. Nonetheless at pH 2, fouling was twice lower whereas peptides carried more positive charges. It is possible that for acidic pH values, CEM charges were partially protonated (HSO3) and consequently neutralized and unable to establish electrostatic interactions. Finally during a demineralization step in hydrodynamic conditions, fouling of AEM and CEM was reduced using overlimiting current by 62 and 36 %, respectively. According to these results, working at acidic pH values or using overlimiting conditions would hamper nay avoid fouling on membranes which would increase their lifetime and effectiveness. Different fouling mechanism models depending on the nature of IEM and the physicochemical characteristics of peptides are suggested in this thesis. In the future, the use of synthetic and well-characterized peptide sequences would enable to improve the knowledge of these mechanisms.
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Vétier, Claudine. "Étude du colmatage d'une membrane minérale de microfiltration par microscopie électronique à balayage et analyses physico-chimiques : application au lait." Montpellier 2, 1986. http://www.theses.fr/1986MON20180.

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Abstract:
La connaissance des phenomenes de polarisation de concentration et de colmatage en ultrafiltration necessite l'etude des interactions entre constituants du lait et membrane minerale de microfiltration en alumine. Une approche experimentale originale est realisee en premier lieu grace a un protocole statique qui permet la mise au point d'une methode couplant la microscopie electronique a balayage et l'analyse physico-chimique des colmatages obtenus en statique. Elle met en evidence la nature et la structure du depot pour differents laits et differentes durees de contact. L'application de la methode a l'etude des phenomenes obtenus en dynamique dans un pilote a permis: de connaitre la cinetique de formation du colmatage et le role joue par ses differents constituants (micelles de caseine, proteines solubles, globules gras, sels de calcium et de phosphore); de montrer l'influence des parametres vitesse tangentielle et pression transmembranaire; d'expliquer le comportement de ces membranes minerales de microfiltration qui permettent l'ultrafiltration du lait
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Spiazzi, Edgardo Américo. "Conception et mise au point d'un générateur de régimes instationnaires d'écoulement : application au problème du colmatage des membranes d'ultrafiltration et de microfiltration." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10074.

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Bessière, Yolaine. "Filtration frontale sur membrane : mise en évidence du volume filtre critique pour l'anticipation et le contrôle du colmatage." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30142.

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Rouzies, Patricia. "Membranes enduites de polymères hydrophiles : préparation et caractérisation." Toulouse, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAT0020.

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Abstract:
Dans le traitement des eaux potables les procedes a membranes sont de plus en plus developpes. Les membranes en polysulfone utilisees pour cette application presentent l'inconvenient majeur de se colmater rapidement lors de la filtration et de se decolmater difficilement lors du retrolavage. L'objectif de cette etude consiste a creer un environnement chimique membranaire susceptible de resoudre ces problemes. A cette fin les membranes sont soumises a deux traitements complementaires: d'une part, une impregnation dans des solutions d'enduction polymeres et/ou prepolymeres, et d'autre part, un traitement d'insolubilisation permettant aux composes prefixes sur les membranes de reticuler ou polymeriser. Les polymeres choisis pour les enductions, c'est-a-dire creant l'environnement membranaire sont respectivement: l'hydroxyethylcellulose, le dextrane et la dimethyloluree. Ils ont des proprietes hydrophiles et mouillables a l'eau, ce qui facilitera le lavage des membranes. Les membranes ainsi obtenues presentent des proprietes de permeabilite, de porosite globale, et de rayon moyen des pores d'autant plus faibles que la concentration de la solution d'enduction et que la masse moleculaire du polymere enduit sont elevees. La surface des membranes polysulfone modifiees par ce procede est caracterisee par spectroscopies ir-atr, esca, par mesures de mouillabilite et par microscopie. Ces analyses indiquent que la quantite de modification est plus importante sur la surface externe des membranes. Une sensible amelioration de comportement des membranes modifiees, au colmatage et au decolmatage est obtenue dans certains cas, mais les resultats dependent de la qualite de l'eau a traiter
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JANEX, MARIE-LAURE. "Role des polymeres hydrosolubles dans l'adhesion de micro-particules minerales a une surface plane : consequences sur le colmatage de membranes d'ultrafiltration." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066599.

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Abstract:
L'etude physico-chimique du colmatage de membranes d'ultrafiltration (type fibres creuses) utilisees pour la production d'eau potable necessite de quantifier la contribution des polymeres hydrosolubles a la cohesion du gateau de filtration. Les matieres minerales et organiques, naturellement presentes dans l'eau a filtrer, sont modelisees respectivement par des surfaces de silice ou de verre, et par des polymeres adsorbes, neutres ou de taux de charge variable. L'etude prealable de l'adsorption de ces polymeres sur des suspensions de silice permet de quantifier l'affinite polymere/substrat. Elle montre qu'en l'absence d'agregation, le taux de couverture des surfaces est controle par la dose de polymere introduite rapportee a la surface de particules disponible. Les observations soulignent l'interdependance des phenomenes d'adsorption et d'agregation. Un dispositif a ete mis au point pour estimer l'adhesion de microparticules a une surface plane, en mesurant la force hydrodynamique permettant leur arrachement. La mesure necessite une preparation soigneuse des surfaces et un controle du milieu d'immersion. L'adsorption de polymere a taux controle sur chacune des surfaces permet de caracteriser l'influence des polymeres sur l'adhesion mesuree. L'effet des polymeres neutres varie selon la taille des microparticules. Si leur poids les contraint a adherer a la surface, l'adhesion est sensiblement accrue. Pour des particules plus petites, l'adhesion est plutot diminuee, les repulsions steriques a saturation des surfaces pouvant meme empecher l'adhesion. Les polyelectrolytes, de charge opposee a celle des substrats, provoquent une augmentation considerable de l'adhesion ; le maximum obtenu pour un certain taux de recouvrement est relie a l'optimum de floculation observe en suspension. Les valeurs elevees des forces d'adhesion mesurees justifient la difficulte a decolmater les membranes. Un greffage de polymeres neutres ou de polymeres dispersants pourrait prevenir le colmatage
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Habarou, Hélène. "Suivi et caractérisation du colmatage par les matières organiques des membranes de microfiltration et d'ultrafiltration : application à la production d'eau potable." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2290.

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Abstract:
Cette étude traite du colmatage des membranes basse pression par les matières organiques des eaux naturelles. Le premier objectif a été d'évaluer la capacité d'unités pilotes à apprécier le potentiel colmatant. Ces unités sont alimentées par de l'eau renouvelée quotidiennement ce qui permet de se rapprocher des conditions d'exploitation sur usine. Les profils de perte de flux enregistrés sur plusieurs campagnes d'essais sur site ont permis de valider l'intérêt de notre outil expérimental. Le second objectif portait sur la caractérisation du colmatage de nature organique. Une grande diversité de techniques analytiques a été développée. Quel que soit la membrane, le matériel colmatant englobe des substances humiques, des substances protéiques, des sucres aminés (parois microbiennes) et des polysaccharides. Les résidus microbiens composantes ubiquistes des eaux de surface et structures résultant d'un possible développement bactérien à la surface des membranes semblent constituer la source prépondérante du matériel colmatant
This project relates to NOM fouling of low pressure membranes. The first objective was to test the capacity of small pilot units to evaluate the fouling properties of natural and treated waters. Pilot testing was conducted on site (drinking water treatment plants). Flux decline recorded during several campaigns with different water qualities confirmed the efficacy of our pilot units to identify fouling problems based on a short time experiment. The second objective was to characterize the organic foulants using a large set of analytical tools. Our results showed the need to use both membrane surface autopsy and water quality characterization to identify membrane foulants. NOM foulant was found to be a mixture of proteins, polysaccharides, polyhydroxyaromatics and aminosugars. Residus of microorganisms (membrane cell walls, exopolymers) seem to play a major role in membrane fouling, phenomenon enhance in the humic type NOM
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Tamime, Rahma. "Caractérisations optiques et microscopiques de la structure de membranes organiques d'ultrafiltration : application à la production d'eau potable." Thesis, Aix-Marseille 3, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX30016.

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Abstract:
Afin d’améliorer la compréhension des effets des coagulants sur les performances des membranes organiques d'ultrafiltration employées dans la production d’eau potable, une caractérisation structurale complète (surface et volume) de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique des membranes (neuves, après filtration de coagulant et après lavage chimique) est utilisée. En premier lieu, les propriétés structurales des membranes planes neuves PES ont été déterminées en fonction du seuil de coupure. Les caractéristiques de surface (taille de pore et taux de remplissage) déterminées par le MEB et les caractéristiques en volume déterminées par l’ellipsométrie de speckle ont montré une évolution croissante avec le seuil de coupure. L’utilisation du LB et de l’AFM avec différentes fenêtres d’observation a montré que la détermination de la rugosité d'une membrane est bien fonction de l'échelle d’observation. L’AFM a permis de différencier les membranes selon leur seuil de coupure mais aussi selon les méthodes de fabrication. En second lieu, l’impact de la nature des coagulants en polychlorosulfate d'aluminium (PAX-XL 7A et Aqualenc F1) sur les propriétés structurales des membranes en PES 100 kDa a été abordé. L'utilisation du modèle d’Hermia et les analyses multi-échelle de la rugosité de surface ont montré que la filtration de suspensions de cogulants de PAX-XL 7A ou Aqualenc F1 produit un dépôt à la surface dû à l’adsorption et/ou la précipitation des produits d’hydrolyse de coagulants, provoquant une modification importante de la morphologie de surface de la membrane. Cette modification structurale est aussi révélée par des mesures du speckle de l’onde diffusée. Des analyses MEB et AFM ont révélé un changement de l’état de surface de la membrane lavées après colmatage. L’extension des techniques de caractérisation structurale, en particulier l'AFM, à l'étude des fibres creuses en AC et PVDF et leur vieillissement a montré une voie d’exploitation très intéressante
For the better understanding of the effects of the use of coagulants on the performance of ultrafiltration organic membranes applied in the production of drinking water, a complete structural characterization (surface and bulk) from microscopic scale to macroscopic scale of the membranes (new, after filtration of coagulant and after chemical cleaning) is used. First, the structural properties of new flat-sheet PES membranes were determined as a function of MWCO. The characteristics of surface (pore size and recovery rate) determined by SEM and the features of bulk determined by speckle ellipsometry showed an increasing trend with MWCO. The use of WLI and AFM with different observation scales showed that the determination of the roughness of a membrane significantly depends on the observation scale. The AFM was able to differentiate membranes according to their MWCO as well as to the methods of manufacturing. Second, the impact of the nature of aluminum polychlorosulfate coagulants (PAX-XL 7A and Aqualenc F1) on the structural properties of PES 100 kDa membrane is addressed. The use of Hermia model and the analysis of multi-scale surface roughness showed that the filtration of suspensions of coagulants PAX-XL 7A or Aqualenc F1 produces a deposit on the surface through adsorption and/or precipitation of hydrolysis products of coagulant, causing a significant change in the surface morphology of the membrane. This structural modification is also revealed by the measurements of speckle of the light scattering. SEM and AFM analysis revealed a change in the state of surface of the membrane after cleaning of fouled membranes. An extension of the structural characterization techniques, in particular the AFM to the study of hollow fibers and their aging has shown a very interesting way of analysis
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Delimi, Rachid. "Colmatage d'une membrane échangeuse d'anions par des ions organiques aromatiques. Etude des propriétés à l'équilibre et sous courant électrique." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20083.

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Abstract:
Les proprietes a l'equilibre et sous courant electrique d'une membrane d'electrodialyse au contact de solutions mixtes de sels mineraux et de sels organiques comportant un ou deux noyaux aromatiques, ont ete etudiees. Les resultats de spectroscopie raman correles a ceux obtenus par traceurs radioactifs montrent que la cinetique d'echange entre le contre-ion chlorure et le contre-ion organique est controlee par la diffusion des ions dans la couche de diffusion
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Michaud, Maïté. "Contacteur membranaire innovant pour la cristallisation : application aux systèmes de type diffusion / réaction." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1322.

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Abstract:
Les procédés membranaires sont considérés comme l’une des technologies de rupture les plus prometteuses pour les opérations de cristallisation/précipitation. Les matériaux les plus exploités à ce jour sont poreux mais leurs limitations en terme de bouchage de pores et de mouillage entravent le bon déploiement du procédé. L’utilisation de matériaux denses permettrait de s’affranchir de ce phénomène de colmatage des pores tout en conservant les bénéfices apportés par les procédés membranaires. Dans une première partie expérimentale, le composé modèle choisi, le BaCO3, est précipité dans un contacteur membranaire gaz-liquide et liquide-liquide, opéré dans les deux cas en conditions statiques. Cette configuration permet de s’affranchir de l’influence de l’hydrodynamique. Les interactions membranes-cristaux sont étudiées sur divers matériaux polymères denses. La perméabilité des espèces réactives et la tension de surface sont les deux paramètres ayant un impact majeur sur la localisation de la précipitation et la capacité à décrocher les cristaux déposés de la surface du matériau. Le PDMS et le Teflon AF 2400 ont été retenus comme étant les deux matériaux les plus prometteurs pour l’application visée car ils ne présentent pas de colmatage interne et de surface. Une deuxième partie expérimentale a été menée en conditions dynamiques sur le même composé modèle, en système gaz-liquide. Des modules membranaires de fibres creuses autosupportées (PDMS) et de fibres creuses composites (PP-Teflon AF 2400) ont été utilisés. Les études réalisées sur l’influence des paramètres opératoires ont présenté des résultats semblables à ceux des contacteurs membranaires utilisés pour le captage du CO2 : la résistance au transfert de matière est majoritairement localisée dans la phase liquide. Les performances stables obtenues sur le module PP-Teflon AF 2400 d’une compacité de 10 % ont permis de valider le concept. La géométrie du module, en particulier sa compacité, est un critère primordial pour limiter le colmatage du module. Enfin, une modélisation de mécanique des fluides en 2D, par la méthode des éléments finis, a été menée. Le modèle repose sur l’ajustement d’un seul paramètre cinétique. Les profils de concentration simulés ne sont pas satisfaisants. En revanche, le modèle permet de prédire correctement la productivité des cristaux
Membrane processes are considered as one of the most promising breakthrough technology for crystallization/precipitation operations. Porous materials have been extensively investigated but they have shown some serious limitations due to pore blocking and wetting phenomenon. The use of a dense membrane is expected to circumvent the pore blocking issue while keeping the advantages of membrane processes. In a first part, the model compound, BaCO3, is precipitated within a gas-liquid or liquid-liquid membrane contactor working under static conditions for both systems. In this configuration, hydrodynamic influences are avoided. The membrane-crystals interactions are studied using several dense membrane polymers. Permeability of both reactant species and surface tension are the key parameters to be considered. Indeed, these parameters greatly affect the deposit location of the crystals and their adherence on the membrane surface. Fouling within the membrane and on the surface are prevented with PDMS and Teflon AF 2400 which are thereby the two most promising materials for the given application. In a second part, the same model compound is precipitated in gas-liquid system under dynamic conditions. Self-supporting (PDMS) and composite hollow fibers (PP-Teflon AF 2400) are studied. Investigations on the operating condition influences show similar results to those obtained with membrane contactor used for CO2 capture: resistance to mass transfer is mainly located in the liquid phase. Proof of concept is supported by the stable performances obtained with the PP-Teflon AF 2400 module of 10 % packing ratio. The module geometry, and more specifically its packing ratio, is an important criterion to take into account to avoid module blocking. Finally, 2D computational fluid dynamics simulations, using the finite element method are performed. One single kinetic parameter is used to fit the experimental data. The simulated concentration profiles are not satisfactory. Nonetheless, predictability of the model seems to be promising: crystal productivities are rather well estimated
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Kecili, Karima. "Etude et caractérisation de membranes synthétiques organiques immergées de microfiltration (MF) et d'ultrafiltration (UF) employées pour la production d'eau destinée à la consommation humaine : intensification des opérations de déconditionnement et de nettoyage." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066371.

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Le durcissement de la législation en terme du traitement et de la qualité de l’eau destinée à la consommation humaine a favorisé le développement des procédés membranaires. L’un des problèmes majeurs qui limitent l’expansion de ces techniques est le phénomène de colmatage et le manque d’outils de prédiction de son apparition en raison d’une insuffisance d’informations sur les matériaux membranaires. Dans le cadre de ce travail nous avons été amenés à caractériser des membranes de microfiltration et d’ultrafiltration, de configuration fibre creuse en polysulfone PS. La charge de ces membranes a été déterminée par des mesures du potentiel d’écoulement et un point isoélectrique de 2,4 ± 0,2 a été trouvé. Cet outil, potentiel d’écoulement couplé aux mesures de perméabilités hydrauliques, nous a permis d’intensifier les procédés de déconditionnement et de nettoyage chimique des membranes étudiées. D’autres outils analytiques supplémentaires (MEB, AFM, Pyrolyse GC/MS, COD, UV à 254 nm, LC-OCD) ont été utilisés pour confirmer les résultats obtenus. Un déconditionnement des membranes par nettoyage chimique au chlore plus rapide et économique a été mis en place. Nous avons montré également qu’un nettoyage à la soude à 0,1 N est plus efficace qu’un nettoyage au chlore (200 ppm) recommandé par le fabricant de ces membranes. L’étude des propriétés colmatantes d’une eau réelle et de solutions synthétiques d’acides humiques a montré que le diamètre des pores joue un rôle dans le phénomène de colmatage. Les membranes MF colmatent plus que les membranes d’UF.
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Günther, Jan. "Caractérisation et optimisation des phénomènes de transfert dans un double bioréacteur à membranes." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT047G/document.

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L'idée de base est de permettre à deux microorganismes de partager le même environnement tout en les maintenant séparées à l'aide d'une membrane perméable les retenant sélectivement. La principale contrainte résulte du transfert des composées d'intérêts limité par l'écoulement dans et autour des fibres ainsi que dans module et par le colmatage. Le double bioréacteur a membrane étudié dans cette thèse, de par son fonctionnement, alterne les cycles de filtration et rétrofiltration (ou rétrolavage), limitant ainsi en partie le colmatage. Ce travail de thèse s'est donc attaché à approfondir la connaissance des mécanismes de limitation au transfert mis en jeu lors de la filtration de fluide biologique complexes et évolutifs en fonction des conditions opératoires et des caractéristiques géométriques du module de filtration à fibres creuses. Dans cet objectif, sur la base des choix de configuration de module membranaire proposés dans cette étude, et afin de tendre vers une optimisation rationnelle de l'utilisation de ce dispositif, l'étude s'appuya sur l'utilisation d'outils de mécanique des fluides numériques, complétée par une approche expérimentale menée dans des conditions modèles. Les simulations réalisées par cette approche ont ainsi mis en évidence de grandes variations des vitesses de filtration le long de la fibre et ceci en lien direct avec une augmentation de la perte de charge à l'extérieur des fibres due au confinement induisant une baisse des performances de filtration. De manière similaire, un modèle numérique de formation de dépôt nous a permis d'évaluer l'effet du confinement de fibres. Il entraine une augmentation de pression dans la partie fluide externe induisant une forte variation de pertes de charges entrainant une répartition du dépôt le long de la fibre beaucoup plus inhomogène. Le retour du numérique à l'expérimental réalisé s'est attaché à décrire l'influence des conditions de mise oeuvre sur les performances de filtration du pilote. L'analyse méthodique de l'influence du sens de filtration et de la compacité dans le cas de fluides modèles (suspension de différents microorganismes / solutions de protéines modèles) et dans le cas de fluides biologiques évolutifs (milieux de fermentation + micro organismes) fut réalisée. L'ensemble de ces résultats nous permettent de donner des recommandations aux futurs utilisateurs du double bioréacteur à membranes
This work presents a specific bioreactor previously designed to study microbial interactions. In this process, the microbial species in two tanks are physically separated by a microfiltration membrane. In order to give to the microorganisms a molecular environment in each compartment similar to the one that would be obtained if the microbial cells were cultivated in the same reactor, two criteria have to be considered: (i) the flow rates between compartments have to be sufficient with respect to the microbial kinetics and (ii) all the molecular compounds of the medium that have an effect on the microorganism behaviour must pass through the membrane. The main constrain is due to transfer of component limited by the fluid flow in and around the fiber of the filtration module. This thesis has therefore committed to deepening the understanding of the mechanisms limiting the transfer involved during the filtration of biological fluid complex according to operating conditions and geometric characteristics of the hollow fiber module of filtration. For this purpose, based on the choice of membrane module configuration proposed in this study, and to strive for a rational optimization of the use of this device, the study relied on the use of CFD tools, supplemented by an experimental approach conducted under models conditions. The numerical simulations of fluid flow have shown a modification of the axial filtration velocity profile with packing density. Similarly, a numerical model of cake deposit was developed and show difference of cake growth along the fiber with packing density. Two experimental hollow fiber modules with two packing densities were tested with clean water and biological fluid, and showed good agreement with the numerical data. These results underline the variations of filtration velocity along the fiber that will allow some predictions on fouling deposit to be done
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Hamon, Pierre. "Traitement des effluents d’un service d’oncologie par bioréacteur à membranes : faisabilité d’acclimatation et gain apporté sur l’élimination de molécules médicamenteuses." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4328/document.

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Si les risques liés à la présence de résidus médicamenteux dans l'environnement sont encore méconnus, les premiers cas avérés et l'introduction récente de trois médicaments (2013) sur une liste de surveillance de l'UE imposent d'ores et déjà le développement de procédés de traitement capables d'éliminer cette pollution spécifique. C'est dans ce contexte que le traitement des effluents d'un service d'oncologie par un bioréacteur à membranes a été évalué dans cette thèse. Les effluents collectés sont caractérisés par une importante variabilité de la charge polluante et des concentrations médicamenteuses très élevées, parfois supérieures à 1 mg.L-1. Ces conditions n'ont pas favorisé le développement continu de la biomasse épuratrice. Il a toutefois été démontré que la toxicité de ces effluents n'est pas proportionnelle à la charge appliquée puisqu'une charge massique supérieure à 0.20 kgDCO.kgMVS-1.j-1 permet la croissance de la biomasse. Le colmatage des membranes a permis une rétention significative des médicaments sélectionnés. L'élimination des médicaments sélectionnés a par ailleurs été systématiquement améliorée par les boues acclimatées avec notamment le développement de capacités de biotransformation sur des molécules parfois uniquement éliminées par sorption dans les stations d'épuration
The risks concerning the presence of pharmaceutical residues into the environment are still unknown. However, the first confirmed cases and the recent introduction of three drugs (2013) on a surveillance list of EU already require the development of processes able to remove this specific pollution. It is against that background that oncological ward wastewater treatment by a membrane bioreactor was investigated in this thesis. These effluents are characterized by a very variable charge and high pharmaceutical concentrations, sometimes above 1 mg.L-1. These conditions did not favor the continuous development of the biomass. However, it could be demonstrated that the toxicity of these effluents is not related to the applied charge since a food to microorganisms ratio above 0.20 kgCOD.kgMLVSS-1.d-1 allows biomass growth. Membrane fouling played a major role in the significant retention of the investigated drugs. In comparison to unacclimated activated sludge from WWTP pharmaceutical removal was systematically enhanced by the acclimated biomass with the development of biotransformation possibilities
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Pype, Marie-Laure. "Monitoring reverse osmosis membrane integrity and virus rejection in water reuse." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20234/document.

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Abstract:
Les procédés d'osmose inverse (OI) permettent la production d'eau recyclée de très haute qualité grâce à l'élimination de contaminants organiques et inorganiques et de micro-organismes. Le suivi du bon fonctionnement de ce procédé est nécessaire pour valider la rétention des virus pathogènes afin de protéger la santé des usagers. La présence de minéraux et matières organiques dans les effluents rend inévitable le colmatage des membranes lors de leur fonctionnement et diminue ainsi leur performance. Afin d'éviter et d'éliminer ces colmatages, les stations de traitements des eaux utilisent des produits chimiques. Ces derniers vont modifier les performances globales des membranes en polyamide comme par exemple la diminution de la perméabilité à l'eau, et plus particulièrement les performances de rétention des virus, or l'ensemble de ces perturbations n'est que très peu compris et donc peu maitrisé. L'abattement des virus par l'OI sur des membranes intègres ou modifiées (ex : colmatage) ont donc été déterminés en mesurant la rétention d'un virus modèle de type phage MS2 et de substituts comme les sels (mesurés par conductivité), la rhodamine-WT (R-WT) ou les sulfates. La conductivité est, en effet, la technique de contrôle standard dans les stations de traitement des eaux (échelle industrielle).Le premier objectif de ce travail est d'évaluer l'utilisation d'un autre paramètre, les matières organiques dissoutes (DOM) comme nouveau substitut de virus et de déterminer l'impact du dysfonctionnement des procédés d'OI sur l'abattement des DOM et des sels à l'échelle industrielle. Les DOM peuvent en effet également être utilisées comme indicateur de qualité des eaux en fonction de leurs compositions et de leurs concentrations. L'abattement des DOM est donc testé comme nouvelle technique de surveillance afin de distinguer les fuites des changements de performance des membranes. Il est conclu que les DOM peuvent être utilisées comme nouvelle technique de contrôle. De plus, une variation de l'abattement des DOM peut aider à identifier des fuites de manière plus robuste que par l'abattement des sels. Le deuxième objectif est de déterminer l'effet des défauts membranaires sur les abattements d'un virus modèle (phage MS2) et de quatre substituts (R-WT, DOM, sulfate et sels) à l'échelle de systèmes de laboratoire. Deux systèmes à flux longitudinal est utilisés : une membrane plane et un module à spirale. Dans un premier temps, l'effet du colmatage sur les abattements de ces différents virus et substituts est étudié. Le colmatage organique, créé en utilisant un mélange de matières organiques, a pour effet d'augmenter de plus de 0,1 log les abattements de la R-WT, des sels et des DOM. Cette augmentation générale peut être due au blocage des cavités de la membrane et/ou par la sorption des substituts sur les matières organiques.Le colmatage inorganique, créé en utilisant un mélange de sels, n'a pas d'effet sur le rejet des substituts sauf pour les sels qui montre un comportement différent entre les deux systèmes. Dans le système à membrane plane, la couche inorganique permet d'augmenter le passage des sels à travers la membrane. Par opposition, il n'y a pas d'effet sur leur abattement avec le module à spirale. Cette variation entre les deux systèmes peut être causée par la différence de configuration (module à spirale contre membrane plane). Dans un deuxième temps, l'effet du chlore (modes passif et actif) sur la rétention de ces cinq composés est mesuré. Après un contact de 9000 ppm.h de NaOCl à pH 7, la surface membranaire change chimiquement. La formation de liaison Cl dans la couche en polyamide et la rupture des liaisons NH provoquent l'augmentation de la perméabilité à l'eau et diminuent l'abattement de l'ensemble des substituts. Malgré une forte diminution de 1,2 log de l'abattement en sel, l'abattement minimum du phage MS2 reste de 3 log
One of the major applications of reverse osmosis (RO) process is the production of high quality recycled water by providing a barrier to remove organic and inorganic contaminants as well as pathogens including viruses. In order to protect public health, validation and monitoring of the RO process integrity are necessary to ensure its correct operation. During operation a certain degree of fouling is inevitable and can reduce RO membrane performance. Thus, chemicals are often used in water treatment plants to prevent or remove the membrane fouling. However, these chemicals can modify the integrity of the polyamide layer on RO membrane overtime. Up-to-date, the impact of membrane's physical change on its virus removal efficiency cause by the chemical use during operation is still not well understood.A minimum virus removal efficiency of intact and impaired (e.g. by fouling) RO membranes can be ascertained by measuring the rejection of MS2 phage and virus surrogates such as salt as measured by conductivity, rhodamine-WT (R-WT) or sulphate. However, conductivity measurement is the only full-scale standard monitoring technique. The removal of dissolved organic matter (DOM), which has been used as an indicator of water quality, can possibly be used for this purpose.The first objective of this work was to assess the suitability of DOM as a virus surrogate and to determine the impact of process failure on salt and DOM rejection in full-scale plants. A change of the conductivity does not necessarily mean that the membrane integrity has been breached. Thus, DOM monitoring has been tested and combined with the conductivity monitoring in order to distinguish between leaks and changes in membrane performances. It was concluded that DOM could be used as new monitoring technique. Moreover, a variation of DOM rejection can help identifying leaks better than just conductivity profiling alone.The second objective was to determine the effect of membrane impairments on the rejection of one model virus (MS2 phage) and four virus surrogates (R-WT, DOM, sulphate and salt) using lab-scale RO set-ups. To this aim, two different cross-flow set-ups were used: a flat-sheet and a single 2.5” spiral-wound module.Firstly, the effects of organic fouling and scaling on the rejection of model virus and virus surrogates were studied separately. Organic fouling was created using a mix of organic foulants. The result of this study showed an increase of the rejection by more than 0.1 log for R-WT, salt and DOM. The general increase of the surrogates' rejection might be due to the blocking of cavities of the polyamide membrane and/or to the sorption of surrogates to the fouling layer, which was observed by different autopsy techniques.Scaling was created using a mix of inorganic salts in order to reconstitute the composition of a RO feed water and avoiding the presence of organic foulants. Scaling was found to have no impact on the rejection of all tested virus surrogates except for salt. Salt rejection showed a change of behaviour between different set-ups: with the 2.5” module set-up the inorganic layer led to a stabilisation of the salt rejection, whereas the salt rejection increased with the flat-sheet set-up. This could be explained by the variations of the systems configuration (i.e. spiral module versus flat-sheet, feed spacer height, etc.).Secondly, the long-term impact of membrane ageing by exposure to chlorine, either active under filtration or passive by soaking, on the rejection of the model virus and four surrogates was studied. After a contact time of 9000 ppm∙h NaOCl at pH 7, the membrane surface chemistry changed. The introduction of chlorine in the membrane chemistry and the breakage of amide bonds caused an increase of the water permeability and a decrease of the model virus and virus surrogates rejection
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