Etude du transport et de la rétention de solutés neutres et ioniques par le modèle DSPM : membranes de nano- et d'ultra-filtration fine

Abstract

La modélisation du transport de matière à travers une structure microporeuse chargée constitue une étape indispensable à la compréhension de la sélectivité d'une membrane de nanofiltration. Dans ce travail, un modèle reposant sur l'équation étendue de Nernst-Planck pour décrire le transport et l'équation de Donnan modifiée pour décrire l'exclusion électrique-stérique des espèces est développé. Outre l'analyse théorique des phénomènes de transport, le modèle permet de relier les propriétés électriques et structurales d'une membrane au taux de rejet de solutés. Le rayon de pore (rp) et la charge volumique (X) de membranes ont pu être déduits de la modélisation des taux de rejets de solutés neutres et ioniques. La confrontation des valeurs de X et de rp à celles déduites de mesures indépendantes ne permet pas de conclure définitivement quant à la validité du modèle. Les résultats mettent en évidence un phénomène de régulation de charge intervenant à l'intérieur des pores de la membrane.Modeling of the matter transport through a charged microporous medium is a necessary step to understand and control the selectivity of a nanofiltration membrane. In this work, a model based on the application of the extended Nernst-Planck equation and the assumption of a modified Donnan equilibrium at both membrane/solution interfaces is developed. Besides the analysis of transport mechanisms, the model allows to relate a membrane's microscopic structural and charge properties to the solute retentions. The effective pore radius (rp) and effective volume charge (X) of nanofiltration membranes could be then determined by fitting the experimental retention of neutral and charged solutes. The comparison of the predicted values of the membrane X and rp with those determined from independent measurements does not allow to conclude definitively on the validity of the model. Results show that a charge regulation phenomenon occurs inside the membrane pores.BESANCON-BU Sciences Staps (250562103) / SudocSudocFranceF