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tou30214 THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L ? UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par l'Université de Toulouse III - Paul Sabatier Discipline ou spécialité Génie des Procédés et de l'Environnement Présentée et soutenue le Juillet par Axel ETTORI Ingé

THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L ? UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par l'Université de Toulouse III - Paul Sabatier Discipline ou spécialité Génie des Procédés et de l'Environnement Présentée et soutenue le Juillet par Axel ETTORI Ingénieur INSA de Toulouse Titre Vieillissement chimique de membranes d ? osmose inverse JURY André DERATANI Directeur de Recherche IEM CNRS Montpellier Rapporteur Benny FREEMAN Professeur Université Texas at Austin Etats-Unis d ? Amérique Rapporteur Pierre AIMAR Directeur de Recherche LGC CNRS Toulouse Examinateur Emmanuelle GAUDICHET-MAURIN Chef de projet Veolia Environnement Recherche et Innovation Centre de Recherche de Maisons-La ?tte Examinatrice Murielle RABILLER-BAUDRY Professeur Université de Rennes I Présidente Christel CAUSSERAND Professeur Université Toulouse III - Paul Sabatier Directrice de Thèse Ecole doctorale Mécanique Energétique Génie Civil et Procédés MEGEP Unité de recherche Laboratoire de Génie Chimique UMR n CNRS INP UPS Toulouse Directrice de Thèse Christel CAUSSERAND Rapporteurs André DERATANI et Benny FREEMAN C CRésumé Ce travail porte sur l ? étude du vieillissement chimique de membranes d ? osmose inverse OI en présence de chlore oxydant couramment utilisé en traitement d ? eau Une analyse multiéchelle d ? une couche nanométrique de polyamide aromatique PA présente en surface d ? une membrane OI commercialisée SW HRLE- de Dow FilmTecTM a été réalisée Des analyses par XPS et FTIR en ATR ont montré que les compositions élémentaire et chimique en surface et en profondeur du PA sont rapidement modi ?ées par chloration une réaction de substitution électrophile réalisée en temps à des doses d ? exposition au chlore actif variant de à ppm h auxquelles les membranes OI sont susceptibles d ? être exposées en exploitation L ? incorporation du chlore au sein du PA s ? accompagne d ? une augmentation monotone continue de la fraction de fonctions carbonyle non associées traduisant une mobilité accrue au sein du PA mécanisme de vieillissement principal identi ?é dans ce travail Ces transformations chimiques couplées à des variations de propriétés de transfert en osmose inverse déterminées à l ? échelle du laboratoire mettent en évidence trois domaines d ? in uence de la chloration Pour une exposition inférieure à ppm h HOCl espèce active dans la chloration pour un pH en solution supérieur à soit pour un ratio de atome chlore incorporé pour atomes d ? azote élément constitutif de la couche active la sélectivité eau soluté de la membrane OI est améliorée Elle pourrait résulter d ? un accroissement de la fraction et ou de la dimension de volumes libres au sein du PA L ? amélioration des performances en osmose inverse est en revanche réalisée aux dépens de la tolérance de la membrane OI à une exposition consécutive à HOCl comme mis en évidence par des essais de chloration séquentielle à l ? échelle pilote Au-delà de la dose d ? exposition seuil de ppm h HOCl les performances en sélectivité en OI se détériorent et la structure du PA est irréversiblement fragilisée mécaniquement vraisemblablement par la transition d ?