NANOFILTRATION DE SOLUTIONS CONTAMINEES PAR DES IONS METALLIQUES : GAINS CHIMIQUE ET ECOTOXICOLOGIQUE Anthony Efligenir a, Sébastien Déon a, Patrick Fievet.

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1 NANOFILTRATION DE SOLUTIONS CONTAMINEES PAR DES IONS METALLIQUES : GAINS CHIMIQUE ET ECOTOXICOLOGIQUE Anthony Efligenir a, Sébastien Déon a, Patrick Fievet a, Coline Druart b, Nadia Morin-Crini b, Grégorio Crini b a Institut UTINAM, Université de Franche Comté, Besançon b Chrono-Environnement, Université de Franche-Comté, Besançon 1

2 Plan Introduction Théorie Matériels et méthodes Résultats et discussions Conclusion et perspectives 2

3 Introduction Les métaux lourds sont très toxiques et ont une tendance à s’accumuler dans les organismes vivants Les métaux lourds sont présents dans de nombreux effluents industriels (industrie du traitement de surface, secteur automobile…) Les contraintes européennes au niveau des normes antipollution sont de plus en plus contraignantes  développement de nouveaux procédés de traitements Des procédés sont déjà en place comme : coagulation floculation, précipitation…  Inconvénient : utilisation de produits chimiques non-biodégradables La nanofiltration représente une alternative :  Avantages : pas d’ajout de produits chimiques, procédé fonctionnant en continu pour traiter de grands volumes 3

4 Introduction La séparation est menée en phase liquide sous l’action d’une différence de pression (0-30 bars) Les membranes ont un rayon de pore compris entre 0,5 et 2 nm Les membranes sont chargées :  La rétention dépend de la taille et de la charge des espèces (molécules, ions) Feed c f Permeate c p Retentate c r Membrane PP 4

5 Plan Introduction Théorie Matériels et méthodes Résultats et discussion Conclusion et perspectives 5

6 Théorie Active layer PermeateFeed solution Support layer x 0 xx C i,p Equation de transport: Equilibre de partage aux interfaces : 6 Effet Stérique Effet de Donnan

7 Plan Introduction Théorie Matériels et méthodes Résultats et discussion Conclusion et perspectives 7

8 Matériels et méthodes NF membrane : Desal DK, polyamide MWCO : 150-300 g mol -1 Surface de la membrane : 140 cm 2  P: 2 à 25 bar, débit : 720 l h -1 à T = 25 0 C Le rétentat et le perméat sont recyclés pour maintenir C constante Solutions synthétiques : Cu(II) + Co(II) + Cr(III) + Ni(II) + Pb(II)+ Zn(II)  1, 2 and 5 ppm (pH = 4,5) 8

9 Matériels et méthodes Détermination des concentrations en ions métalliques  ICP – OES Détermination de la toxicité  tests sur des œufs d’escargot (helix aspersa) Œufs d’escargots Incubation à 20 0 C Eclairage : 18 h/j Humidité : 80-90 % Boite de pétri avec solutions polluée et traitée Après 20 jours 9

10 Plan Introduction Théorie Matériels et méthodes Résultats et discussion Conclusion et perspectives 10

11 Résultats et discussion Taux de rejet  avec  P À 24 bars, taux de rejet > 90 % quel que soit l’ion considéré Le taux de rejet augmente avec la concentration  Désaccord avec l’exclusion de Donnan  Autres mécanismes d’exclusion ?  Influence du sel (effluent industriel ≈ 1.10 -2 M sel) Taux de rejet (a) 2 bars, soit pour J v = 5,7x10 -6 m s -1 and (b) 24 bars, soit pour J v = 31x10 -6 m s -1. 11

12 Résultats et discussion Solutions synthétiques non traitées : 1 ppm : aucun effet néfaste sur l’éclosion des œufs 5 ppm : toxicité très importante (aucune éclosion d’œufs) Après NF, le taux d’éclosion dépasse 80 %  Forte réduction de la toxicité Taux d’éclosion après 20 heures d’exposition avec les solutions synthétiques contenant 1, 2, 5 ppm avant (feed) et après (permeate) traitement 12

13 Plan Introduction Théorie Matériels et méthodes Résultats et discussion Conclusion et perspectives 13

14 Conclusions NF : Taux de rejet > 90 % pour tout les ions Le taux de rejet n’est pas seulement régi par les effets stériques La toxicité est fortement réduite par une étape de NF quelle que soit la concentration Perspectives Détermination de la meilleure membrane (matériau, configuration…) Influence de la salinité Application aux conditions réelles (effluents industriels) + essais sur sites Détermination des mécanismes d’exclusion des cations métalliques (PPTM) 14

15 15 Merci pour votre attention OSU THETA pour le soutien financier