Défluoruration des eaux par dialyse de Donnan et électrodialyse

Les travaux réalisés dans cette étude avaient pour objectif l'application de techniques membranaires, dialyse de Donnan et électrodialyse, au traitement d'eaux dont la teneur en fluorure est supérieure à la valeur maximale admissible. Ces deux techniques qui mettent en jeu des membranes échangeuses d'ions, se distinguent par la nature des forces motrices de transfert. Trois eaux modèles relatives à trois pays différents (Maghreb, Sénégal et France) ont été préparées et traitées sur pilotes pré-industriels. Dans tous les cas étudiés, bien que divers anions (Cl-, HCO3-, SO42-) et cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) soient présents initialement dans les solutions à traiter, une concentration en fluorure conforme aux normes a pu être atteinte avec toutes les membranes testées.L'électrodialyse qui abaisse la teneur de tous les ions présents dans l'eau, anions et cations, entraîne une déminéralisation partielle et par conséquent un adoucissement de la solution traitée. Par contre, la dialyse de Donnan, du fait de la diffusion du sel du compartiment receveur vers la solution traitée, augmente légèrement la minéralisation initiale. Cette technique qui, du point de vue énergétique, est un procédé plus économique que l'électrodialyse, semble donc plus adaptée au traitement d'eaux fluorurées à faible minéralisation.The purpose of this work was to apply Donnan dialysis (DD) and electrodialysis (ED) for removing fluoride ion from waters where the concentration exceeds acceptable values. The techniques both use ion-exchange membranes but involve different driving forces: the difference in the electrochemical potential on both sides of the membrane for DD and the difference in the electric potential in ED.Both techniques were applied to treat model waters, the compositions of which were very close to those of natural waters contaminated by fluorides. Three standard waters related to three different countries (Maghreb, Senegal and France) were prepared and treated with pre-industrial pilots. The active membrane area was 1760 cm2 for Donnan dialysis, 552 and 2000 cm2 for electrodialysis. Two anion exchange membranes, DSV from Asahi Glass and AFX from Tokuyama Soda, were tested in Donnan dialysis. Three electrodialysis stacks equipped with different anion and cation exchange membranes, AMV-AM1/CMV from Asahi Glass, AMX/CMX and ACS/CMS from Tokuyama Soda, were used. Conductivity, pH and the concentrations of each ionic species were monitored during membrane treatment. The initial fluoride concentration were 9.5, 6.08 and 2.66 mg L-1 in each standard water, respectively.In all cases, despite the presence of different anions (Cl-, HCO3-, SO42-) and cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) generally present in ground waters, a fluoride concentration in agreement to the norms (< 1.5 mg L-1) could be achieved regardless of the composition of the treated waters or the nature of the tested membranes. Electrodialysis decreased the anion and cation concentrations and induced a partial demineralization (about 70%) and consequently a softening of the treated water. On the contrary in Donnan dialysis, due to the electrolyte diffusion from the receiving compartment to the treated solution, the mineralization of the treated water increased slightly (about 10%). In this latter process, the anion concentration declined while no changes were observed in the cation concentration, except for sodium because of the electrolyte leakage. The DSV membrane was the most effective anion exchange membrane to use in DD. In ED, the AMV-AM1/CMV stack was selected on the basis of the demineralization and softening ratio, and the energy consumption.Donnan dialysis, which from an energy consumption point of view is more economical than ED, thus seems more adapted to the treatment of low mineralization waters

Apport de l'électrodialyse à l'étude de l'influence de l'organisation du sol sur la disponibilité des éléments minéraux dans les sols tropicaux

Des séparations d'éléments minéraux sont effectuées par électrodialyse sur des suspensions de sol ou des mottes provenant d'échantillons prélevés dans des volumes poreux ou peu poreux de sols ferrallitiques cultivés. Elles mettent en évidence l'influence de l'organisation du sol sur la mobilité des éléments, en particulier pour le calcium et à un degré moindre pour le magnésium. Ces résultats suggèrent que la disponibilité des éléments évaluée à partir de déterminations faites uniquement sur des suspensions de sol peut être surestimée, surtout dans les sols compactés. (Résumé d'auteur

Déminéralisation par électrodialyse en présence d'un complexant. Applications au lactosérum

Cette étude concerne l'exploitation de l'électrodialyse dans le traitement d'effluents issus de l'industrie agro-alimentaire. Le fluide d'étude choisi est le lactosérum. La compréhension des interactions ioniques au cours de la déminéralisation de solutions synthétiques de composition ionique connue donne lieu à une étude expérimentale et une modélisation. Le modèle proposé permet de simuler des déminéralisations par électrodialyse à partir d'un calcul des mobilités apparentes dans la membrane des ions présents dans le milieu. Le modèle a egalement permis de mettre en évidence les interactions entre équilibre de complexation et élimination du calcium par électrodialyse dans le lactosérum. Les résultats sont exploités dans la mise en oeuvre d'un procédé de précipitation thermique de l'α-lactalbumine à son point isoélectrique en utilisant comme matière première un lactosérum démineralisé. Cela entraîne la valorisation d'une partie du lactosérum et contribue à son recyclage

Déminéralisation par électrodialyse en présence d'un complexant. Applications au lactosérum

Cette étude concerne l'exploitation de l'électrodialyse dans le traitement d'effluents issus de l'industrie agro-alimentaire. Le fluide d'étude choisi est le lactosérum. La compréhension des interactions ioniques au cours de la déminéralisation de solutions synthétiques de composition ionique connue donne lieu à une étude expérimentale et une modélisation. Le modèle proposé permet de simuler des déminéralisations par électrodialyse à partir d'un calcul des mobilités apparentes dans la membrane des ions présents dans le milieu. Le modèle a egalement permis de mettre en évidence les interactions entre équilibre de complexation et élimination du calcium par électrodialyse dans le lactosérum. Les résultats sont exploités dans la mise en oeuvre d'un procédé de précipitation thermique de l'α-lactalbumine à son point isoélectrique en utilisant comme matière première un lactosérum démineralisé. Cela entraîne la valorisation d'une partie du lactosérum et contribue à son recyclage

Optimisation à l'échelle semi-industrielle de la désacidification du jus de canneberge par électrodialyse avec membranes bipolaires : impacts sur les performances et la composition du jus

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019La canneberge, petit fruit riche en composés phénoliques dont les anthocyanes et les proanthocyanidines, a de nombreux effets positifs sur la santé humaine. La consommation de jus de canneberge brut est un moyen d’en bénéficier, mais ce produit n’est pas toujours attrayant pour les consommateurs en raison de son manque de palatabilité et des possibles effets secondaires qu’il peut entraîner. Pour limiter ces désagréments, il est possible de désacidifier le jus de canneberge brut et parmi les méthodes actuellement disponibles, l’électrodialyse avec membranes bipolaires est particulièrement prometteuse. Jusqu’à présent les essais de désacidification du jus de canneberge par électrodialyse avec membranes bipolaires ont été réalisés sur des cellules à l’échelle laboratoire et en utilisant une nouvelle solution de récupération des acides organiques d’un essai à l’autre, ce qui limite son application à l’échelle industrielle. Le but de cette étude était, dans une optique d’industrialisation future, de tester le procédé à long terme sur une cellule semi-industrielle et de l’améliorer en réutilisant la solution de récupération d’un essai de désacidification à l’autre. Ainsi, des essais de désacidification du jus de canneberge ont été réalisés pour comptabiliser un total de 95 heures d’utilisation de la cellule semi-industrielle, sans poser de problème majeur au niveau de la résistance globale du système. De plus, le fait de réutiliser la solution de récupération des acides organiques n’a pas eu d’impact sur les caractéristiques physico-chimiques du jus désacidifié, et a permis des gains d’énergie allant jusqu’à 42,9 % après trois réutilisations, en plus de réduire les effluents du procédé. Ainsi, la mise à plus grande échelle et l’amélioration du procédé de désacidification du jus de canneberge par électrodialyse avec membranes bipolaires ont été concluantes et le transfert de la technologie en industrie est la prochaine étape à envisager.Cranberry, a berry rich in phenolic compounds as anthocyanins and proanthocyanidins, has many beneficial effects on human health. To consume raw cranberry juice is a way to benefit from them, but that product presents a lack of palatability and can cause some side effects. To limit those inconveniences, raw juice can be deacidified and among all methods currently available, electrodialysis with bipolar membranes is very promising. Until now, essays to deacidify cranberry juice by electrodialysis with bipolar membranes were performed on laboratory scale cells using a fresh recovery solution from a deacidification essay to another. The aim of this work was to test the process on a larger scale for a longer period of time and to improve it by reusing the same recovery solution. Deacidification essays were performed in batch for a total of 95 hours on a semi-industrial cell and there was no major impact on the system global resistance. Furthermore, reusing the same recovery solution had no effect on the physicochemical properties of the deacidified juice, and energy savings up to 42.9% were recorded while the amount of waste produced was reduced. These positive results suggest the possibility to transfer the process at larger scale. Therefore, the next logical step for this project would be to scale-up the technology in factories for the industrial production of deacidified cranberry juice

Modification chimique d'une membrane échangeuse d'ions par la formation d'un pont sulfonamide

Les industries chimiques sont aujourd'hui sujettes à des réglementations environnementales très strictes quant à leur production de déchets. La récupération des cations comme le Zn