Préparation de membranes d’ultrafiltration à base d’oxyde de titane et d’aluminate de zinc sur supports d’argiles Application à la filtration de sels métalliques et des colorants

Abstract

Ce travail est consacré à la préparation de membranes de faible coût. Les membranes élaborées au cours de cette étude, présentent une structure composite avec la superposition de couches de granulométrie et d’épaisseur différentes qui assurent une bonne tenue mécanique et une faible résistance au passage du fluide. Les supports de membranes en argiles (cordiérite, argiles marocaines) ont été réalisés par extrusion, l’évolution de morphologie, du retrait, de la porosité et la résistance mécanique des pièces façonnées ont été suivis en fonction des cycles thermiques imposés, afin de cerner leurs caractéristiques physiques et chimiques. Les tubes frittés (argiles marocaines) à 1250°C présentent une porosité de 42% et un diamètre moyen de pores de 10.7µm. Une membrane de microfiltration en oxyde de zirconium(ZrO2) a ensuite été mise au point et déposée sur les supports en cordiérite et en argile marocaine par la technique de coulage de barbotine. Le dépôt par technique sol-gel, d’une couche à base de ZnA12O4/TiO2 sur la membrane de microfiltration en ZrO2 permet la préparation de membranes d’ultrafiltration : Cordiérite/ ZrO2/ ZnA12O4/TiO2 (M1) et argile marocaine / ZrO2/ ZnA12O4/TiO2 (M2).Ces couches superficielles d’épaisseur d’ordre 1.2 µm pour M1 et 0.7 µm pour M2 présentent des diamètres des pores de l’ordre de 5 nm et portent une charge de surface positive pour des valeurs du pH inférieurs à 10. Les taux de rejet observés pour les solutions salines avec ces membranes dépendent d’une part de la charge de surface du matériau filtrant lié au pH de la solution filtrée, d’autre part des charges des anions et cations. Ces membranes ont montré une grande efficacité pour la rétention des métaux lourds (chrome, cadmium et plomb) et des colorants (bleu de méthylène et acide orange). La mesure du potentiel d’écoulement au travers de membrane M2 a permis de montrer que la charge de la membrane dépend fortement du pH et d’expliquer les taux de rejets observés. L’intégration de la membrane (M2) dans le processus de traitement des rejets liquides de tanneries a été réalisée. Son utilisation a montré des résultats intéressants pour un rejet total du chrome.