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
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⟩
Martin Victor Johansson, Fabrice Testa, Pierre Perrier, Jérôme Vicente, Jean Philippe Bonnet, et al.. Determination of an effective pore dimension for microporous media. International Journal of Heat and Mass Transfer, Elsevier, 2019, 142, pp.118412. ⟨10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.07.062⟩. ⟨hal-02196396⟩ Plus de détails...
The transient method of the mass flow rate and permeability measurements through a microporous media, developed previously, is used here to extract different characteristics of the media. By implementing the model of porous media as a bundle of capillaries the effective pore dimension is extracted from the measurements, and its physical interpretation is given. This methodology shows promising results to be used as a non-destructive method of micro-and-nanoporous media analysis. The permeability is also extracted directly from the measurements of the pressure variation in time. By using additional information about the sample porosity, the number of capillaries, the tortuosity and the internal surface of the sample are calculated. The extracted values are very close to that obtained by the mercury porosimetry and by microtomography.
Martin Victor Johansson, Fabrice Testa, Pierre Perrier, Jérôme Vicente, Jean Philippe Bonnet, et al.. Determination of an effective pore dimension for microporous media. International Journal of Heat and Mass Transfer, Elsevier, 2019, 142, pp.118412. ⟨10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.07.062⟩. ⟨hal-02196396⟩
Journal: International Journal of Heat and Mass Transfer
Xueru Yan, Stéphane Anguille, Marc Bendahan, Philippe Moulin. Ionic liquids combined with membrane separation processes: A review. Separation and Purification Technology, Elsevier, 2019, 222, pp.230-253. ⟨10.1016/j.seppur.2019.03.103⟩. ⟨hal-02119807⟩ Plus de détails...
Thomas La Rocca, Emilie Carretier, Didier Dhaler, Eric Louradour, Thien Truong, et al.. Purification of Pharmaceutical Solvents by Pervaporation through Hybrid Silica Membranes. Membranes, MDPI, 2019, 9 (7), pp.76. ⟨10.3390/membranes9070076⟩. ⟨hal-02335018⟩ Plus de détails...
Solvents purification mainly used in pharmaceutical field such as acetone and methyl ethyl ketone (MEK) were performed through hybrid silica membranes and from binary and multi-components mixtures. Two hybrid silica membranes—zirconia doped bis(triethoxysilyl)methane and bis(triethoxysilyl)ethane (BTESE)—were studied. Flux, permeance, and separation factor were evaluated depending on temperature, composition, and number of organic compounds in the feed. Dehydration tests of acetone were operated at 30 and 45 °C following by acetone and MEK purification at 50 °C from multi-components hydro-organic mixtures where hydrophilic compounds (water, methanol) but also hydrophobic (dichloromethane (DCM) and/or toluene) were present. Results showed that the presence of Zr nanoparticles affected flux and improved selectivity in the case of dehydration. Experiments related to acetone and MEK purification, revealed a mass transfer alteration and a decrease of performance, from 99 to 97 wt% and from 98 to 95 wt% respectively, when the number of compounds in the initial feed grown up and more precisely, in the presence of DCM and toluene thus highlighting a possible coupling effect.
Thomas La Rocca, Emilie Carretier, Didier Dhaler, Eric Louradour, Thien Truong, et al.. Purification of Pharmaceutical Solvents by Pervaporation through Hybrid Silica Membranes. Membranes, MDPI, 2019, 9 (7), pp.76. ⟨10.3390/membranes9070076⟩. ⟨hal-02335018⟩
R Mao, N. Fedorczak, G. Ciraolo, H. Bufferand, Y. Marandet, et al.. Impact of alternative divertor configuration on plasma detachment: pure Deuterium simulations with SolEdge2D-EIRENE edge transport code for HL-2M scenario. Nuclear Fusion, 2019. ⟨hal-02370418⟩ Plus de détails...
The SOLEDGE-EIRENE edge plasma code provides solutions for particle & energy transport in the plasma edge within complex and realistic 2D geometries [1]. In this work, divertor detachment is simulated on the HL-2M alternative magnetic configurations in pure Deuterium plasma. Starting from typical HL-2M low single-null (SN) configuration, the snowflake plus (SF+) and snowflake minus (SF-) configurations have been investigated. Detachment of the outer target is studied in these configurations during plasma density ramps controlled by a fueling source, at constant input power and constant radial transport coefficients. Some typical characteristics of detachment, like threshold, depth and upstream window of detachment are investigated. In the three geometries, detachment onset and evolution with upstream plasma density is characterized by the gradual displacement of a radiation front from the outer target to the main X-point, as observed in experiments. It is found that, whatever the detachment in terms of particle, momentum or power dissipation, the detachment threshold is dominated primarily by the geometrical structure of divertor plate and it does not exhibit dependence on the magnetic configuration of the diverted plasma volume. In particular, the parallel connection length in the divertor is not found to affect the detachment threshold, in contrast with simple expectations from the 2-point model, but in agreement with experimental findings.
R Mao, N. Fedorczak, G. Ciraolo, H. Bufferand, Y. Marandet, et al.. Impact of alternative divertor configuration on plasma detachment: pure Deuterium simulations with SolEdge2D-EIRENE edge transport code for HL-2M scenario. Nuclear Fusion, 2019. ⟨hal-02370418⟩
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.
