Procédés Membranaires

Bioréacteur à membranes

Caractérisation de membranes et Eau potable

Industrialisation de procédés et CFD

Propriétés de Transport et Métrologie

Traitement des effluents

Intensification de procédés

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Projets en cours

L'équipe développe de nombreux projets de recherche nationaux et internationaux financés par différents organismes ou partenariats industriels.

Présentation de l'équipe


L'Equipe Procédés Membranaires (EPM) consacre ses activités à des recherches appliquées et à leur transfert vers le monde industriel où interfèrent les exigences scientifiques, économiques et celles de la confidentialité des sujets traités.

Les activités de l'équipe sont en forte progression et couvrent un large spectre : depuis la conception de nouvelles membranes et modules jusqu'au développement et à l'installation de nouveaux procédés membranaires industriels. L'objectif principal de l'équipe Procédés Membranaires est d'améliorer l'efficacité de ces procédés limitée par le colmatage et le coût de mise en œuvre, tout en apportant des solutions innovantes dans le traitement d’effluents spécifiques et la purification de composés de haute valeur ajoutée.
L’optimisation des procédés membranaires passe par une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Les activités de l’EPM se divisent en 6 axes de recherche inter-agissant entre eux :

    - Bioréacteur à membranes (Benoit Marrot)
    - Caractérisation de membranes et Eau potable (Yvan Wyart)
    - Industrialisation de procédés et CFD (Philippe Moulin)
    - Propriétés de Transport et Métrologie (Jean Philippe Bonnet)
    - Traitement des effluents (Emilie Carretier)
    - Intensification de procédés (Mathias Monnot)


Pour plus d'information, cliquer sur les images ci-dessous !
Toute évolution des procédés ne peut reposer que sur la connaissance approfondie des problématiques qui les génèrent et des choix qui peuvent en découler. Les problématiques scientifiques évoquées sont complexes et multiples. Dans ce cadre, les activités de recherche sont pour la majorité en partenariat avec un industriel dans le cadre d’un contrat de collaboration de recherche. A partir d’une idée développée au laboratoire ou d’une problématique industrielle), il s’agit ici de travailler en partenariat industriels-EPM dans un cadre réaliste de variables opératoires. 

Responsable

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Annuaire personnel permanent

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Doctorants, Post-Doctorants et CDD

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Equipements

Plate forme de 20 pilotes de filtration
1 pilote de perméation gazeuse
2 pilote de pervaporation
1 OI haute pression, NF,
3 pilotes de screening
9 pilotes de MF-UF
1 BRM
1 station de production d'eau potable 20m3.J-1
1 unité de purification d'eau 240m3.J-1
1 BRM industriel
1 pilote multi scales MF-UF

Partenaires industriels et académiques

Dernières Publications de l'équipe

  • Xueru Yan, Stéphane Anguille, Marc Bendahan, Philippe Moulin. Toluene removal from gas streams by an ionic liquid membrane: Experiment and modeling. Chemical Engineering Journal, Elsevier, 2021, 404, pp.127109. ⟨10.1016/j.cej.2020.127109⟩. ⟨hal-02958176⟩ Plus de détails...
  • Mathilda Trevisan, Lucas Barthélémy, Remy Ghidossi, Philippe Moulin. Silicon carbide (SiC) membranes in œnology: a laboratory-scale study. OENO One, Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (Université de Bordeaux), 2020, 54 (4), pp.719-732. ⟨10.20870/oeno-one.2020.54.4.3856⟩. ⟨hal-03021906⟩ Plus de détails...
  • Mariam Fadel, Yvan Wyart, Philippe Moulin. An Efficient Method to Determine Membrane Molecular Weight Cut-Off Using Fluorescent Silica Nanoparticles. Membranes, MDPI, 2020, 10 (10), pp.271. ⟨10.3390/membranes10100271⟩. ⟨hal-02963963⟩ Plus de détails...
  • Christophe Castel, Eric Favre, Sabine Rode, Emilie Carretier, Carole Arnal-Herault, et al.. Pervaporation : des matériaux membranaires aux procédés et à leurs applications. Techniques de l'Ingénieur, J2820 V2, p1-38, 2020. ⟨hal-03222910⟩ Plus de détails...
  • Clémence Cordier, Christophe Stavrakakis, Benjamin Morga, Lionel Degremont, Alexandra Voulgaris, et al.. Removal of pathogens by ultrafiltration from sea water. Environment International, Elsevier, 2020, 142, pp.105809. ⟨10.1016/j.envint.2020.105809⟩. ⟨hal-02891935⟩ Plus de détails...
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Rencontres scientifiques

Soutenances de thèses et HDR

26 November 2021 - Ultrafiltration as urban wastewater tertiary treatment for water reuse at semi-industrial scale / Thesis defense Jiaqi YANG
Doctorant : Jiaqi YANG 

Date de soutenance :   Vendredi 26 November 2021 à 10h (Grand Amphithéâtre du CEREGE - Site de l'Arbois) 

Abstract : Water reuse is a sustainable development strategy that benefits society and future generations. In this study, a semi-industrial ultrafiltration (UF) pilot plant established at the outlet of a wastewater treatment plant was studied to assess its feasibility and sustainability for non-potable water reuse. The optimization of operating conditions made it possible to support reliable and sustainable filtration performance, the operating conditions were optimized through comparative analysis in terms of water quality, permeability variation, irreversible fouling management, and water recovery rate. The best conditions were J80t40BW1/3 (flux of 80 L·h−1·m−2, filtration cycle time of 40 min, 1 air backwash followed by 3 classical backwashes), J60t60BW1/4 and J60t60BW1/3. The long-term study on condition J60t60BW1/3 provides sustainable and adaptable filtration performance regardless of the temperature and feed water quality variation. In addition, the air backwashes enabled excellent reversibility of membrane fouling, which was approximately 1.25 to 2 times higher than of classic backwashes in average. The quality of the UF permeate was good enough to be reused in non-potable purposes as it met reuse guidelines of the World Health Organization, reuse standards of France, and the most recent EU regulation for agricultural irrigation. A specific study of membrane cleaning has shown that the addition of NaClO in backwash water can greatly increase cleaning efficiency of air backwashes. Finally, the calculation of the capital expenditure (CAPEX) and operational expenditure (OPEX) of the UF system under optimized conditions gives a profitable net unit price for water production. Through this thesis, UF is confirmed to be a reliable tertiary treatment for water reuse and the results give operational indications for the industrial scale and provides proposals for the management of membrane fouling by air backwash with chemical assistance. 

Jury :
Annabelle COUVERT (Examinateur) / Professeur des Universités, ISCR, ENSC Rennes
Lionel ERCOLEI (Membre invité) /Directeur de l’Innovation, Société des Eaux de Marseille Métropole
Marc HÉRAN (Rapporteur) / Professeur des Universités, IEM, Université de Montpellier
Stéphanie LABORIE (Rapporteur) / Maître de Conférences HDR, TBI, INSA Toulouse
Mathias MONNOT (Co-Directeur de Thèse) / Maître de Conférences, M2P2, Aix-Marseille Université
Philippe MOULIN (Directeur de Thèse) / Professeur des Universités, M2P2, Aix-Marseille Université
Patrick SAUVADE (Membre Invité) / Product manager, Aquasource, Toulouse
17 septembre 2021 - Rétention de virus par ultrafiltration : application à la production d'eau potable / Soutenance de thèse de Nolwenn JACQUET
Doctorante : Nolwenn JACQUET 

Date de soutenance : Vendredi 17 septembre 2021 à 9:00 ; Technopôle de l'Arbois-Méditerranée ; CEREGE, Amphithéâtre.

Résumé :
Lors de la production d'eau potable, produire une eau exempte de tout microorganisme pathogène pour l'homme est une priorité afin d'éviter tout risque sanitaire. Le traitement de ces différents pathogènes est assuré en usine par un traitement multi barrières composé de différents procédés de désinfection comme le chlore, les rayonnements UV et/ou l'ozone. Les procédés membranaires peuvent également compléter cette désinfection sans ajout de corps tiers. Lors de cette thèse, le procédé d'ultrafiltration a été étudié vis-à-vis de la rétention de deux virus entériques pathogènes : un adénovirus (AdV 41) et un entérovirus (CV-B5). La rétention de ces virus a pu être comparée à celle d'autres composés comme les bactériophages MS2 ou les nanoparticules fluorescentes, afin d'évaluer leur potentiel comme modèle de rétention virale. Différentes conditions opératoires ont pu être étudiées afin de mettre en évidence les potentielles différences entre les manipulations en laboratoire et la réalité industrielle. La rétention virale apparait fortement impactée par la concentration en amont de la membrane et/ou la concentration d'alimentation. Si les abattements viraux calculés pour de fortes concentrations virales d'alimentation peuvent atteindre, en accord avec les données fabricant, 3 à plus de 5 log selon les membranes et les virus étudiés, des abattements inférieurs à 1 log sont obtenus pour les plus faibles charges virales étudiées, représentatives de la réalité de la contamination des ressources en eau. L'impact de la membrane mais également de son vieillissement sur la rétention virale a également été étudié par rapport à un vieillissement au NaOCl et un vieillissement réel en usine. Si l'exposition au NaOCl entraîne bien des dégradations du matériau membranaire, c'est l'apparition du colmatage après les cycles de filtrations en usine qui influence fortement la rétention virale avec le vieillissement. L'osmose inverse basse pression a également été étudiée et comparée à l'ultrafiltration. Ces membranes denses permettent ainsi d'améliorer la rétention virale, bien qu'elles ne permettent pas une rétention totale. 

Jury
Directeur de these M. Philippe MOULIN Aix Marseille Université
M. Yvan WYART Aix Marseille Université
M. Laurent MOULIN Eau de Paris
Examinateur Mme Soizick LE GUYADER IFREMER
Rapporteur Mme Corinne CABASSUD INSA TOULOUSE
Rapporteur M. Benoit TEYCHENE IC2MP