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Système de fabrication des membranes pour des applications de microfiltration

Améliorer la filtration de l'eau contaminée par des huiles, des bactéries ou des nano- et microparticules de métaux lourdes car c'est un problème très préoccupant à l'heure actuelle pour l'environnement et la santé. De plus, dans plusieurs secteurs industriels, la séparation de l'huile et de l'eau est un procédé où des filtres spécifiquement adaptés ont leur importance. Les nano et microtechniques peuvent être appliquées pour ces types de filtration. Dans le cadre de ce travail, un système de fabrication des membranes à base de nano- et microfibres est ainsi été développé au sein du laboratoire COMATEC-LANS (Laboratory of Applied NanoSciences, www.comatec-lans.ch) de la HEIG-VD. Les filtres ainsi fabriqués sont testés pour la séparation de l'huile et de l'eau.

Un système d'électrofilage a été conçu et réalisé pour la fabrication de membranes à base de nano- et microfibres en polymère. La géométrie et les paramètres électriques du système ont été définis à l'aide de modélisations du champ électrique et par expérimentation de plusieurs configurations. Un système de motorisation de l'électrode collecteur et de positionnement précis de l'électrode d'éjection, ainsi qu'un châssis de protection ont été intégrés pour maîtriser l'homogénéité de fabrication des membranes de plusieurs centimètres de diamètre.

Des démonstrateurs ont été construits pour tester des membranes de différentes concentrations et quantités de polymère. Les membranes crées à l'aide d'un polymère (PVDF - polyfluorure de vinylidène) sont étanches à l'eau et perméable à l'huile. Les débits lors d'une filtration de l'huile par gravité ont été quantifiés. Un dispositif de test pour évaluer la rigidité des membranes a été conçu. Les membranes créées supportent des pressions élevées. La rupture des membranes a été détectée pour l'eau-air à environ 1.3 bar de surpression d'eau, pour l'air-air à une différence de pression de 1.7 bar.

Le système développé permet la fabrication de membranes de plusieurs centimètres à base de nano-et microfibres. Les résultats des tests de filtration et de rigidité des membranes fabriquées sont très convaincants. Le système est ainsi applicable pour le développement de filtres dans des nombreux domaines d'applications.