L'Equipe Procédés Membranaires (EPM) consacre ses activités à des
recherches appliquées et à leur transfert vers le monde industriel où
interfèrent les exigences scientifiques, économiques et celles de la
confidentialité des sujets traités.
Ses activités sont en forte progression et couvrent un large spectre : depuis la conception de nouvelles membranes et modules jusqu'au développement et à l'installation de nouveaux procédés membranaires industriels. L'objectif principal de l'équipe Procédés Membranaires est d'améliorer l'efficacité de ces procédés limitée par le colmatage et le coût de mise en œuvre, tout en apportant des solutions innovantes dans le traitement d’effluents spécifiques et la purification de composés de haute valeur ajoutée.
L’optimisation des procédés membranaires passe par une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Les activités de l’EPM se divisent en 6 axes de recherche inter-agissant entre eux :
- Bioréacteur à membranes (Benoit Marrot) - Caractérisation de membranes et Eau potable (Yvan Wyart) - Industrialisation de procédés et CFD (Philippe Moulin) - Propriétés de Transport et Métrologie (Jean Philippe Bonnet) - Traitement des effluents (Emilie Carretier) - Intensification de procédés (Mathias Monnot)
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Toute évolution des procédés ne peut reposer que sur la connaissance approfondie des problématiques qui les génèrent et des choix qui peuvent en découler. Les problématiques scientifiques évoquées sont complexes et multiples. Dans ce cadre, les activités de recherche sont pour la majorité en partenariat avec un industriel dans le cadre d’un contrat de collaboration de recherche. A partir d’une idée développée au laboratoire ou d’une problématique industrielle), il s’agit ici de travailler en partenariat industriels-EPM dans un cadre réaliste de variables opératoires.
Plate forme de 20 pilotes de filtration 1 pilote de perméation gazeuse 2 pilote de pervaporation 1 OI haute pression, NF, 3 pilotes de screening 9 pilotes de MF-UF 1 BRM 1 station de production d'eau potable 20m3.J-1 1 unité de purification d'eau 240m3.J-1 1 BRM industriel 1 pilote multi scales MF-UF
Partenaires industriels et académiques
Dernières Publications de l'équipe
2020
Imen Khouni, Ghofrane Louhichi, Ahmed Ghrabi, Philippe Moulin. Efficiency of a coagulation/flocculation–membrane filtration hybrid process for the treatment of vegetable oil refinery wastewater for safe reuse and recovery. Process Safety and Environmental Protection, Elsevier, 2020, 135, pp.323-341. ⟨10.1016/j.psep.2020.01.004⟩. ⟨hal-02456585⟩ Plus de détails...
Imen Khouni, Ghofrane Louhichi, Ahmed Ghrabi, Philippe Moulin. Efficiency of a coagulation/flocculation–membrane filtration hybrid process for the treatment of vegetable oil refinery wastewater for safe reuse and recovery. Process Safety and Environmental Protection, Elsevier, 2020, 135, pp.323-341. ⟨10.1016/j.psep.2020.01.004⟩. ⟨hal-02456585⟩
Journal: Process Safety and Environmental Protection
C. Pinchai, Mathias Monnot, S. Lefèvre, Olivier Boutin, Philippe Moulin. Membrane filtration coupled with wet air oxidation for intensified treatment of biorefractory effluents. Water Science and Technology, IWA Publishing, 2020, pp.wst2020052. ⟨10.2166/wst.2020.052⟩. ⟨hal-02481682⟩ Plus de détails...
This work aims to analyse the performances of a new hybrid process: membrane filtration to concentrate biorefractory wastewater before being treated by a hydrothermal process such as wet air oxidation. The aim is to obtain a complete discharge of the effluent in the environment. The three different synthetic wastewaters under study were pharmaceutical wastewater, grey wastewater and bilge wastewater. The results of the membrane filtration showed high retention rates as it could reach between 75% and 100% of total organic carbon rentention, more than 99% of turbidity removal and more than 70% of hydrocarbon retention. Moreover, it was possible to achieve high concentration factors comprised between 17 and 40 times. Membrane fouling was chemically reversible regardless of the type of pollution. Then, the treatment of the membrane retentates by wet air oxidation process (300 °C, 15 MPa) could eliminate more than 83% of organic pollution for all the tested effluents. In summary, the hybrid intensified process could finally decrease the volume and the waste load of wastewater before possibly discharging it into the environment.
C. Pinchai, Mathias Monnot, S. Lefèvre, Olivier Boutin, Philippe Moulin. Membrane filtration coupled with wet air oxidation for intensified treatment of biorefractory effluents. Water Science and Technology, IWA Publishing, 2020, pp.wst2020052. ⟨10.2166/wst.2020.052⟩. ⟨hal-02481682⟩
C. Savaro, J.P. Bonnet, M.V. Johansson, P. Perrier, I. Graur, et al.. Gas permeability in rarefied flow conditions for characterization of mineral membrane support. European Journal of Mechanics - B/Fluids, Elsevier, 2020, 79, pp.44-53. ⟨10.1016/j.euromechflu.2019.07.005⟩. ⟨hal-02335012⟩ Plus de détails...
Gas Permeability Measurement Technique (GPMT) has the advantage of being a non-destructive method, which is efficient in characterizing filtration membranes. Ceramic filtration membranes consist of successive layers of micro (support) to nano size (skin) pores. When gas flows through such a small scale structure, the molecular mean free path becomes comparable to the pore size. The Slip flow model, validated to describe the gas transport properties under rarefied flow conditions in a microchannel, is extended to porous media. The porous structure is modeled as a cluster of several identical cylindrical channels.
C. Savaro, J.P. Bonnet, M.V. Johansson, P. Perrier, I. Graur, et al.. Gas permeability in rarefied flow conditions for characterization of mineral membrane support. European Journal of Mechanics - B/Fluids, Elsevier, 2020, 79, pp.44-53. ⟨10.1016/j.euromechflu.2019.07.005⟩. ⟨hal-02335012⟩
Chamaiporn Pinchai, Mathias Monnot, Sébastien Lefevre, Olivier Boutin, Philippe Moulin. Coupling membrane filtration and wet air oxidation for advanced wastewater treatment: Performance at the pilot scale and process intensification potential. Canadian Journal of Chemical Engineering, Wiley, 2019, pp.1-10. ⟨10.1002/cjce.23688⟩. ⟨hal-02416179⟩ Plus de détails...
Bio‐refractory wastewater treatment is compulsory for a safe discharge into the environment. This paper aims to study the use of membrane processes to concentrate wastewater to be then treated by a hydrothermal process such as wet air oxidation for advanced and intensified wastewater treatment. The work focused on three different synthetic wastewaters of public or industrial interest: pharmaceutical wastewater, grey wastewater, and bilge wastewater. Membrane processes operated at the pilot scale enabled retentions as high as 100% of total organic carbon, more than 99% of turbidity, and 70% of hydrocarbon, respectively. High concentration factors were obtained. Membrane foulings were chemically reversible whatever the type of wastewater or the membrane process. Thanks to membrane filtrations, the volumes to be treated by wet air oxidation were drastically reduced, leading to high energy savings. Membrane retentates were then treated by wet air oxidation (300°C, 15 MPa) and resulted in more than an 83% mineralization rate, regardless of the effluent. The hybrid intensified process presented in this work strongly increased the possibility of discharging into the environment by mixing the process outputs or greatly reducing the discharge volume and ultimately the waste load.
Chamaiporn Pinchai, Mathias Monnot, Sébastien Lefevre, Olivier Boutin, Philippe Moulin. Coupling membrane filtration and wet air oxidation for advanced wastewater treatment: Performance at the pilot scale and process intensification potential. Canadian Journal of Chemical Engineering, Wiley, 2019, pp.1-10. ⟨10.1002/cjce.23688⟩. ⟨hal-02416179⟩
E. Joffrin, S. Abduallev, M. Abhangi, P. Abreu, V. Afanasev, et al.. Overview of the JET preparation for deuterium-tritium operation with the ITER like-wall Recent citations. Nuclear Fusion, IOP Publishing, 2019, 59 (11), pp.112021. ⟨10.1088/1741-4326/ab2276⟩. ⟨hal-02459726⟩ Plus de détails...
E. Joffrin, S. Abduallev, M. Abhangi, P. Abreu, V. Afanasev, et al.. Overview of the JET preparation for deuterium-tritium operation with the ITER like-wall Recent citations. Nuclear Fusion, IOP Publishing, 2019, 59 (11), pp.112021. ⟨10.1088/1741-4326/ab2276⟩. ⟨hal-02459726⟩
Mardi 10 Décembre 2019
- L'ultrafiltration pour une meilleure maîtrise de la qualité de l'eau dans les écloseries et nurseries conchylicoles / Soutenance de thèse de Clémence CORDIER
Doctorant : Clémence CORDIER
Date de la soutenance : Mardi 10 Décembre 2019 à 10:00 , amphithéâtre du Cerege - Technopôle de l'Arbois-Méditerranée
Résumé de la thèse :
La profession conchylicole est une activité phare du littoral français.
Les écloseries et nurseries, qui produisent des huîtres au stade
naissain pour les vendre aux professionnels proposent une méthode de
culture alternative en conditions contrôlées avec la possibilité de
maîtriser la qualité des eaux entrantes et sortantes. Au sein de ces
établissements, le traitement de l'eau devient donc un sujet essentiel
pour le maintien d'huîtres géniteurs, les élevages larvaires et la
production de microalgues fourrages. L'objectif de la thèse est de
développer l'ultrafiltration pour le traitement de l'eau dans ces
structures avec le but d'éliminer en amont les agents pathogènes et les
parasites pour la pérennisation des espèces et des cultures, mais aussi
pour le traitement de l'eau en aval qui doit aussi viser l'inactivation
de tout matériel biologique non endémique dans les zones de production
concernées. La fiabilité et la robustesse de l'ultrafiltration ont été
éprouvées à l'échelle semi industrielle et validées sur les différentes
matrices testées en optimisant les conditions opératoires, de nettoyage
mais aussi par l'utilisation d'un rétrolavage essoré. Une
biosécurisation des élevages est réalisée avec (i) la protection des
animaux du stade larvaire à adulte vis-à-vis d'agents pathogènes (virus
OsHV1 et bactérie Vibrio aestuarianus) (ii) la rétention des gamètes
d'huîtres dans les effluents, potentiellement à risque pour le milieu
marin, (iii) la mise en place d'un circuit d'eau purifiée réutilisée au
sein même des structures conchylicoles. La production d'algues a
également été améliorée par l'ultrafiltration permettant d'envisager un
transfert de technologie vers l'industrie.
Mots clés : Ultrafiltration, Conchyliculture, Biosécurisation, Réutilisation des eaux
Jury
Directeur de these
M. Philippe MOULIN
Université Aix Marseille - M2P2
CoDirecteur de these
M. Christophe STAVRAKAKIS
Plateforme expérimentale Mollusques Marins de Bouin - Ifremer
28 Février 2019
- Développement du Procédé de Pervaporation : Application à la Régénération de Solvants / Soutenance de thèse Thomas LA ROCCA
Doctorant : Thomas LA ROCCA
Date de la soutenance : Jeudi 28 Février 2019 à 10h / Grand Amphithéâtre du CEREGE, site de l'Arbois
Résumé de la thèse:
Cette étude se consacre au développement du procédé de pervaporation appliqué à la purification et à la régénération de solvants, principalement utilisés dans l’industrie pharmaceutique. Ce travail repose sur un triptyque : (i) le développement de membranes industrielles baptisées HybSi® et la compréhension du transfert de matière, (ii) l’utilisation de la spectroscopie proche infrarouge (PIR) pour le pilotage en ligne de la pervaporation et, (iii) la conception de la première unité semi-industrielle afin de faire le lien entre l’échelle laboratoire et industrielle.
Des expériences de purification de solvants à partir de mélanges hydro-organiques complexes, ont été menées afin de mettre en évidence les paramètres influents sur la performance. La température à un effet important sur le flux et la sélectivité tout comme le type et le nombre de composés présents. La spectroscopie PIR présente une grande précision même à très faibles concentrations et une excellente reproductibilité permettant ainsi de piloter le procédé. Enfin, la mise en eau et les premiers tests de déshydratation sur le pilote semi-industriel ont conforté l’intérêt du positionnement sur site industriel de la pervaporation.
