Méthode de synthèse robuste de membranes zéolithes MFI et prediction de leurs performance pour la séparation éthanol/eau par pervaporation - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Poster De Conférence Année : 2014

Méthode de synthèse robuste de membranes zéolithes MFI et prediction de leurs performance pour la séparation éthanol/eau par pervaporation

M. Drobek
R.A. Terstra
  • Fonction : Auteur
A. Julbe

Résumé

Dans ce travail, un protocole robuste a été mis au point pour la synthèse à grande échelle de membranes zéolithes MFI (silicalite-1) sur des supports céramiques industriels. La méthode est basée sur la synthèse hydrothermale de nano-germes de zéolithe par chauffage micro-ondes, leur dépôt sur le support, suivi par la croissance secondaire assistée par chauffage classique. Les performances des membranes MFI ont été validées pour l'extraction d'éthanol dans l’eau par pervaporation. Une variété de supports commerciaux tubulaires en céramique fournis par Pall-Exekia, Inocermic, CTI, Atech, ainsi que des modules multi-capillaires produits par Hyflux CEPAration Technologies, ont été testés afin de valider la robustesse du protocole de synthèse. Une attention particulière a également été portée à la diminution des coûts de synthèse (quantité de produits chimiques, nombre d'étapes de synthèse, recyclage) ainsi que des coûts du contrôle de qualité (méthodes simples de contrôle de l'homogénéité des membranes et de la reproductibilité de leurs performances). La formation de membranes homogènes (observée par FESEM) a été confirmée sur tous les types de supports, y compris sur les tubulaires mono ou multi-canaux et sur les assemblages multi-capillaires (20 cm de long). Afin d’optimiser les synthèses et de les valider sur ces supports industriels, une méthode simple et rapide a dû être développée pour prédire les performances des membranes pour l’extraction de l’éthanol dans l’eau. L’objectif était d’éviter, pendant cette étape de screening, la mise en oeuvre de protocoles complexes et coûteux nécessitant une analyse de mélanges à l’échelle semi-industrielle. Dans ce cadre, une corrélation originale a été mise en évidence entre la sélectivité des membranes en perméance des gaz purs N2 et SF6 et le facteur de séparation éthanol/eau en pervaporation. Ainsi, les performances des membranes de silicalite-1 (S-1) pour la séparation de mélanges éthanol/eau s’avèrent être directement prévisibles à partir de valeurs de permsélectivités idéales a*(N2/SF6) : par exemple un facteur de séparation éthanol/eau d’environ 60 (avec un flux d’éthanol de ~1,1 kg.m-2s-1) est typiquement attendu pour une permsélectivité a*(N2/SF6) supérieure à 100. La courbe de corrélation empirique a ainsi permis d’optimiser à moindre coût les conditions de synthèse pour l’obtention de modules industriels intégrant des membranes organophiles performantes pour l'extraction d’éthanol.

Domaines

Chimie
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-01778063 , version 1 (25-04-2018)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01778063 , version 1

Citer

M. Drobek, J. Motuzas, R.A. Terstra, A. Julbe. Méthode de synthèse robuste de membranes zéolithes MFI et prediction de leurs performance pour la séparation éthanol/eau par pervaporation. MATERIAUX 2014, Nov 2014, Montpellier, France. , 2014. ⟨hal-01778063⟩
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