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Des membranes durablement hydrophiles pour l'ultrafiltration de l'eau

Filtration membranaire

Afin de répondre efficacement à la demande croissante en eau potable, Arkema, en partenariat avec Polymem, a mis au point un matériau destiné à fabriquer une nouvelle génération de membranes fibres creuses et hydrophiles. Réalisées dans un grade spécifique de polymère fluoré Kynar® PVDF, elles permettent d'obtenir une filtration plus fine (matières en suspension, bactéries, virus), un débit de filtration amélioré et une plus grande durée de vie des membranes.

La combinaison du PVDF Kynar®, un matériau haute performance, avec la technologie des nano-matériaux permet à Arkema de proposer un procédé optimisé de filtration de l'eau.

Les membranes de microfiltration en PVDF

Le traitement des eaux usées et la production d'eau potable font de plus en plus appel aux techniques de filtration membranaire.

 

Le principe : l'eau est envoyée sous pression dans des centaines de modules tubulaires contenant un faisceau de longues fibres creuses qui jouent le rôle de membranes filtrantes.

 

Ces fibres, d'un diamètre d'1 ou 2 mm sont semi-perméables et poreuses : l'eau entrant sous pression dans le module ne peut ressortir qu'en passant par les pores des parois des fibres. Ces pores (inférieurs à 1 à 2 microns) empêchent de faire passer les micro-impuretés.

Le matériau PVDF doit avoir plusieurs qualités :

  • Une porosité élevée pour laisser passer l’eau
  • Une haute sélectivité, pour filtrer les micro-particule
  • Une grande résistance mécanique et chimique, pour des fibres qui restent performantes sur plusieurs années

 

Mais si ce procédé de filtration offre une excellente qualité de l'eau, il présente l'inconvénient :

  • D'être énergivore
  • De ne pas filtrer les particules ultra-fines (virus et bactéries)

Un nouveau grade de Kynar® pour des membranes ultrafiltrantes et hydrophiles

Arkema possède une grande expertise dans la synthèse de copolymères à blocs, ou technologie de polymérisation radicalaire controlée. Le nouveau grade Kynar® bénéficie de cette technologie unique développée par sa R&D qui permet une parfaite maîtrise de l'ordonnocement des différentes molécules du polymère à l'échelle nanométrique.

 

Grâce à cette technologie, dite Blocbuilder®, le nouveau matériau Kynar® combine :

  • Des propriétés d'hydrophilie (l'eau glisse plus vite)
  • Une grande résistance mécanique (la durée de vie des membranes passe ainsi de 5 à 10 ans)
  • Un maillage des pores plus fin : la taille des pores de 1 à 2 microns, à environ 10 nanomètres, permettant une filtration des particules ultra-fines

Des copolymères à blocs fonctionnels associés au Kynar®

Les copolymères à blocs développés par Arkema associent, à l'échelle moléculaire, sur une même chaîne de molécules :

  • Un bloc de molécules « miscible » qui s'ancre dans le PVDF Kynar®
  • Un bloc de molécules qui apporte la fonction hydrophile

 

Ainsi, dans chacun des pores, des milliards de minuscules fils hydrophiles attirent l'eau et la font « glisser » plus vite, augmentant le débit global de la filtration de la membrane. Au final, le flux d'eau traitée s'améliore de 20 % pour la même consommation d'énergie.

Coupe d'une paroi de fibre PVDF Kynar®
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