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Soutenance de thèse - 16/12/2015

Damien WLODARCZYK

 
a soutenu sa thèse le 16 Decembre 2015.

Elaboration contrôlée de membranes à base de chitosane pour le traitement de l’eau

 
Préparée au sein de l’école doctorale doctorale Gaïa et de l’Institut Européen des Membranes de Montpellier.
Spécialité : Génie des procédés
 
devant le jury composé de :

  • M Yves Andrès, Professeur, Ecole des Mines de Nantes - Rapporteur
  • M Christophe Vial, Professeur, UBP Clermont-Ferrand - Rapporteur
  • M Alexandra Montembault, Maître de conférences, Université Lyon 1 - Examinateur
  • M Denis Bouyer, Professeur, IEM Université Montpellier - Examinateur
  • Mme Catherine Faur, Professeur, IEM Université Montpellier - Directrice de thèse
  • M Jean-Pierre Méricq, Maître de conférences, IEM Université Montpellier - Co-encadrant

Résumé :
Elaboration contrôlée de membranes à base de chitosane pour le traitement de l’eau
Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit a pour objectif de mettre en place un nouveau procédé d’élaboration de membranes à base de chitosane pour le traitement d’effluents acides contenants des ions métallique. Soluble en milieu aqueux acide, le chitosane présente la propriété de gélifier lorsque le pH devient basique, ce qui permet d’envisager l’élaboration de membrane sans solvant organique contrairement aux polymères synthétiques classiques. Par ailleurs, ce travail de thèse s’est intéressé à un procédé original de gélification par voie enzymatique, dans lequel la gélification in-situ de la solution de chitosane permet une structuration contrôlée de la membrane contrairement aux procédés classiques qui donnent lieu à un front de gélification.
Une étude des cinétiques de gélification en fonction des paramètres d’élaboration (température et concentration en urée) a mis en évidence que seule la température est significativement influente sur le temps de gélification dès lors que la concentration en urée n’est pas limitante. Un modèle a été mis en place pour décrire la gélification enzymatique du chitosane afin de comprendre les mécanismes des cinétiques réactionnelles et de transferts lors de la formation du gel.
Des membranes de chitosane ont ainsi été élaborées par le procédé par voie enzymatique, la porosité de ces membranes ayant été générée avec un agent porogène (PEG 6000) et une réaction d’acétylation du chitosane ayant permis d’obtenir des membranes insolubles en milieu acide. Les membranes obtenues ont été caractérisées en termes de morphologie et de propriétés fonctionnelles (filtration, sorption du Cu(II) comme élément métallique modèle).
 
Mots clés : gélificaiton enzymatique, ultrafiltration, sorption
 
Abtract :
Elaboration of chitosane membrane for water treatment
The Ph-D work presented in this manuscript aims to develop a new process for elaborate chitosan membranes for treatment of acidic media containing metal ions. Soluble In acidic aqueous media, gelation occurs when the pH becomes basic, allowing elaboration of membrane without the use of organic solvents unlike classical synthetic polymers. Moreover, this Ph-D work has focused on an original process enzymatic gelation which the in-situ gelation of chitosan solution allows a controlled structuration of the membrane unlike conventional processes which leads to a front gelling.
A study of gelation time as a function of the elaboration parameters (temperature and urea concentration) highlighted that only the temperature is a main parameter on gelation time since the urea concentration is not limiting. A model was developed to describe the chitosan enzymatic gelation in order to understand mechanisms of reaction kinetics and transfers during the gel formation.
Chitosan membranes have been prepared by enzymatic process, the porosity of such membranes have been generated with a blowing agent (PEG 6000) and an acetylation of chitosan having yielded insoluble membranes in acid medium. The resulting membranes were characterized by their morphology and functional properties (filtration, sorption of Cu (II) as model metal element).
 
Keywords : enzymatic gelation, ultrafiltration, sorption