Soutenance mémoire
De nos jours, avec la croissance de l’industrialisation les gens sont de plus en plus préoccupés par l’environnement. Ces industries produisent des déchets qui sont très néfastes pour l’environnement et l’écosystème. Le rejet des eaux usées industrielles sans aucun traitement entrainant un grand nombre de contamination de l’eau potable. L’un des problèmes majeurs actuels est aussi la production des effluents très divers. D’ailleurs le traitement de ces déchets nécessite la mise en point de procédés spécifiques. D’où ces dernières décennies, la synthèse des membranes et la conception des procédés ont connu une évolution rapide .Nombreuses expériences ont montré que la filtration membranaire est un procédé de séparation, performant, sûr, facile et fiable à traiter ces problèmes de pollution. Donc il est toujours important d’imaginer et d’élaborer de nouvelles membranes innovantes pouvant répondre aux problèmes actuels de la société.
LA MEMBRANE
Généralités sur les membranes
Définition
Une membrane est un matériau poreux séparant deux milieux et permettant le passage sélectif d’une espèce ciblée de part et d’autre du matériau sous l’effet d’une force motrice. En général, une membrane se présente sous la forme d’un film de faible épaisseur disposant d’une certaine porosité reliée au nombre et à la taille des pores traversant.
L’épaisseur d’une membrane est en général comprise entre 100 nm et plusieurs centaines de micromètres. Les deux principales caractéristiques des membranes sont la perméabilité et la sélectivité .
Perméabilité :
En général, la perméabilité d’un matériau correspond à son aptitude à se laisser traverser par un fluide de référence sous l’effet d’un gradient de pression. La présence de pores sur un matériau est traduite par une certaine capacité d’absorption des solutés et se traduit par une perméabilité des fluides concernés.
Sélectivité :
Un certain nombre de facteurs tels que la taille et la forme des molécules, la nature de la membrane, les conditions opératoires peuvent avoir un effet non négligeable sur les performances d’une opération de filtration. La sélectivité d’une membrane est en général caractérisée par le taux de rétention ou taux de rejet TRObs de l’espèce. Cette sélectivité dépend de la concentration massique de l’espèce à retenir dans la solution CO et la concentration massique de la même espèce dans le permeat Cp. On peut préciser ce terme en parlant de taux de rétention observé, TRobs, pour préciser que ce taux de rétention est le taux de rétention le plus directement accessible par l’expérimentation.
Les différents types des membranes et leurs structures
Les Types des membranes
Les membranes sont caractérisées par leur nature physico-chimiques c’est-à-dire leur composition chimique, leur stabilité physique, thermique et chimique. Elles sont fabriquées à partir de différents matériaux. Il existe plusieurs types des membranes :
– Membrane organique
– Membrane Inorganique
– Membrane composite .
Si un grand nombre de matériaux a été, et est encore, testé, la sélection fait qu’aujourd’hui seul un nombre limité est disponible sur le marché. Par exemple en 1980, plus de 100 polymères étaient utilisés pour la fabrication de membranes et de nos jours, seulement 17 sont utilisés. Notre étude portera uniquement sur l’utilisation des polymères pour la fabrication des membranes. En fait, les polymères permettent l’élaboration des membranes organique poreuses ou denses selon la nature de procédé de fabrication.
Les membranes organiques
Ces matériaux sont à la fois à base de polymère, comme les matériaux cellulosiques. Les polymères peuvent donner des membranes de Microfiltration, Ultrafiltration, Osmose Inverse ou perforation selon les modes de préparation. Des alliages de polymères ont été développés également (acétate de cellulose/ polystyrène par exemple). Dans les années 70, les matériaux sulfonés sont apparus ainsi que les polyamides, polyimides et les matériaux acryliques employés seuls ou sous forme de copolymères ou d’alliages de polymères, les matériaux fluorés ainsi que plusieurs autres matériaux organiques tels que: polycarbonate et polypropylène. On va représenter ci-dessous quelques images qui correspondent aux membranes organiques.
Structure des membranes
On distingue deux types de structures de membranes, symétrique et asymétrique : Les membranes symétriques ont une structure homogène sur toute leur épaisseur (structure isotrope). Ces membranes peuvent être denses dont les pores sont invisibles ou poreuses. Etant donné que la résistance intrinsèque d’une membrane est proportionnelle à son épaisseur, il est donc nécessaire qu’une membrane symétrique soit la plus mince possible.
Les membranes asymétriques ont une structure à porosité variable sur toute l’épaisseur car la structure de ces membranes varie d’une couche à une autre (membranes anisotropes). On peut distinguer deux sous-types de membranes asymétriques :
❖ membranes préparées à partir du même matériau (membrane polymérique préparée par inversion de phase par exemple).
❖ membranes composites : ce sont des membranes constituées principalement de deux couches : peau qui est une couche de très faible épaisseur, elle donne à la membrane sa sélectivité et la sous-couche poreuse c’est une couche plus épaisse, elle supporte la peau et confère à la membrane sa résistance mécanique.
Les procédés membranaires
La méthode de séparations membranaires
C’est un procédé qui permet l’arrêt ou le passage sélectif de certaines substances dissoutes ou non dans un mélange, entre les deux milieux qu’elle sépare. Comme nous avons vu précédemment la séparation se fait sous l’action d’une force motrice de transfert selon un mécanisme de séparation défini.
Les membranes sont capables de séparer plusieurs mélanges :
❖ Les mélanges homogènes comme le mélange entre deux liquides miscibles ou entre deux gaz
❖ Les mélanges hétérogènes par exemple deux liquides non miscibles, liquide –gaz, liquide-solide .
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre 1:REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I MEMBRANE
I.1 Généralités sur les membanes
1.1 Définition
1.2 Différents types des membranes et leurs structures
1.2 Types des membranes
1.2.2 Membranes organiques
1.2.3 Structure des membranes
1.3 Procédés membranaires
1.3.1 Méthode de séparations membranaires
1.3.2 Procédés de fabrication des membranes
1.4 Différentes technologies de séparation membranaire
1.5 Avantages sur les procédés de filtration membranaires
1.6 Géométrie membranaire
II. POLYMERE ET POLYMERISATION
1 Généralité sur les polymères
1.1 Historique
1.2. Définition
1.2.1 Homopolymères
1.2.2 Copolymères
2. Auto-assemblage des copolymères
3. Introduction générale à la polymérisation et les types de polymérisation
3.1 Polymérisation en chaine
3.3 Cinétique de la polymérisation radicalaire
4 .Polymérisation par transfert de chaine réversible par addition-fragmentation(RAFT)
4.1 Mécanisme général de la polymérisation RAFT
4.2 Rôles de chaque entité chimique présente dans la polymérisation RAFT
4.2.1 Monomère
4.2.2 Amorceur
4.2.3 Agent RAFT
Conclusion
Chapitre 2 : SYNTHESE ET CARACTERIASATION DES COPOLYMERES DIBLOCS
1. MATERIELS ET METHODES
1.1 Synthèse de PQDMAEMA-PBzMA et PKSPMA-PBzMA
1.1.1 Réactifs utilisés durant la synthèse
1.1.2 Mode opératoire
1.2 Caractérisations physico-chimiques de copolymère à blocs
1.1.1 Caractérisation par RMN 1H
A. Appareillage
B. Solvant
C. Mode opératoire
D. Méthode d’analyse
1.1.2 Diffusion dynamique de la lumière (DLS)
A. Appareillage
B. Principe
C. Mode opératoire
1.2.3 Caractérisation par microscopie électronique en transmission (MET)
A. Principe
B. Description de l’appareil MET
C. Méthodes de caractérisation
2. RESULTATS ET DISCUSSIONS
2.1 Mécanisme général de la formation de copolymère à blocs
2.2 Résultats obtenus par RMN 1H
2.3 Résultats d’observation par DLS
2.4 Résultats par Microscopie Electronique à transmission
CONCLUSION
Chapitre 3 : ELABORATION DES MEMBRANES A PARTIR DES COPOLYMERS A BLOCS
1. MATERIELS ET METHODES
1.1 Appareillage de fabrication des membranes et ses principes
1.1.1 Spécification de ND-SP Spray Coater
1.1.2 Les paramètres influençant la morphologie de la couche déposée par utilisation de Spray Coater
1.2 Analyse par Microscopie Electronique à Balayage (MEB)
1.2.1 Principe
1.2.2 Appareillages
1.3 Préparation des solutions de PMMA-PDMAEMA-PMMA, PQDMAEMA-PBzMA et PKSPMA-PBzMA
1.3.1 Essai préliminaire avec PMMA-PDMAEMA-PMMA
1.3.2 Préparation de la solution des copolymères à blocs PQDMAEMA-PBzMA etPKSPMA-PBzMA
1.4 Résultats des membranes observés par MEB
A. Résultats et interprétation de M1
B. Résultats et interprétation de M2
C. Résultats et interprétation de M3
D. Résultats et interprétation de M4
E. Résultats et interprétation de M5
F .Résultats et interprétation de M6
1.5 Discussion
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
