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Caractérisation In-Situ de dépôts formés en filtration membranaire de suspensions particulaires et de biofluides (intéraction entre structure locale et performances du procédé)

机译:在颗粒悬浮液和生物流体的膜过滤中形成的沉积物的原位表征(局部结构与工艺性能之间的相互作用)

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摘要

Le colmatage membranaire demeure l un des verrous majeurs des bioréacteurs à membrane (BAM). Ces travaux visent à apporter une contribution à la compréhension de la dynamique de structuration de dépôts complexes formés lors de la filtration frontale de (bio)fluides et son impact sur les performances de filtration. Pour cela, différents outils permettant la mesure in-situ des propriétés structurelles locales des dépôts ont été utilisés de manière à pouvoir relier ces propriétés aux performances globales de filtration. Les propriétés électrocinétiques des dépôts ont également été étudiées. Deux méthodes, l une optique et l autre acoustique, ont été utilisées pour caractériser les propriétés structurelles locales des dépôts (épaisseur, cinétique de croissance). Dans un premier temps, les épaisseurs obtenues par les méthodes optiques et acoustiques ont été comparées. Il a été montré que, dans le cas de dépôts peu poreux, les deux méthodes conduisent aux mêmes épaisseurs de dépôts. Dans le cas de dépôts plus poreux, ces deux méthodes permettent l obtention de données complémentaires à deux niveaux de profondeur différents au sein du dépôt. L influence des conditions opératoires sur la structuration de dépôts de particules modèles a ensuite été étudiée. Grâce à la méthode optique il a été montré que, quelles que soient les conditions opératoires, il existe une variation temporelle des propriétés du dépôt. De plus, une répartition non homogène du dépôt à la surface de la membrane peut également exister, favorisée par de faibles répulsions entre particules. Enfin, l applicabilité des différentes méthodes au cas des biofluides issus de BAM a été évaluée. La structure de dépôts complexes constitués lors de la filtration de ces biofluides a ensuite été étudiée. La compressibilité des dépôts, mise en évidence à l échelle globale par suivi des performances de filtration, a également été observée à l échelle locale : l épaisseur du dépôt décroît avec une augmentation de la PTM. De plus, à l échelle locale, une variabilité spatiale des propriétés du dépôt a été mise en évidence. Afin de contrôler la compressibilité des dépôts l impact de l ajout de particules au sein du biofluide a été évalué
机译:膜堵塞仍然是膜生物反应器(BAM)的主要障碍之一。这项工作旨在为对(生物)流体的正面过滤过程中形成的复杂沉积物的结构动力学及其对过滤性能的影响做出理解做出贡献。为此,使用各种工具就地测量沉积物的局部结构特性,以便能够将这些特性与整体过滤性能联系起来。还研究了沉积物的电动特性。两种方法,一种是光学方法,另一种是声学方法,用于表征沉积物的局部结构特性(厚度,生长动力学)。首先,比较通过光学和声学方法获得的厚度。已经表明,在低多孔沉积物的情况下,两种方法导致沉积物的厚度相同。在多孔性更大的沉积物的情况下,这两种方法可以在沉积物内两个不同深度的深度上获得互补数据。然后研究了操作条件对模型颗粒沉积物结构的影响。由于采用了光学方法,因此表明,无论运行条件如何,沉积物的性能都会随时间变化。另外,还可能存在沉积物在膜表面上的不均匀分布,这是由于颗粒之间的弱排斥力所致。最后,评估了不同方法对BAM生物流体的适用性。然后研究了在过滤这些生物流体过程中形成的复杂沉积物的结构。通过监测过滤性能在全球范围内证明了沉积物的可压缩性,在局部范围内也已观察到:沉积物的厚度随着PTM的增加而降低。另外,在局部范围内,突出显示了矿床性质的空间变异性。为了控制沉积物的可压缩性,评估了向生物流体中添加颗粒的影响

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