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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 32/2 - 2007  - pp.231-244  - doi:10.3166/acsm.32.231-244
TITRE
Membranes microporeuses sol-gel pour séparations moléculaires

TITLE
Microporous sol-gel membranes for molecular separations

RÉSUMÉ

Les séparations moléculaires sont très importantes dans de nombreux procédés de production et elles sont responsables d’'une consommation d’'énergie considérable. Les membranes microporeuses sont une alternative très efficace à la distillation, procédé largement utilisé et très gourmand en énergie. Les membranes sol-gel offrent de nombreuses possibilités pour cette application à cause de la grande variété de matériaux et de structures de pores qui peuvent être élaborés. Le coût de telles membranes est en général dominé par le coût de la structure support qui doit être de très haute qualité à cause de la nature hiérarchique du système de membrane (un trou dans le support se traduira par un défaut dans la membrane). La sélectivité dépend très fortement des caractéristiques des pores et de la présence de défauts et, de ce fait, une maîtrise des paramètres de fabrication est essentielle pour une production reproductible. Un emploi prudent de techniques de caractérisation appropriées est important pour un développement effectif de membranes puis pour leur production efficace. Après le problème de la production reproductible des membranes à grande échelle se pose celui de leur stabilité et des performances à long terme dans les applications industrielles. Les membranes sol-gel ont une structure amorphe et une très grande surface spécifique ; il y a donc une force motrice significative pour une transformation en une structure d'’énergie plus faible. Le fonctionnement actif des membranes sol-gel semble accélérer cette transformation et l’'objectif est de diminuer la vitesse de ce processus pour obtenir des membranes ayant une durée de vie suffisante pour les applications industrielles.



ABSTRACT

Molecular separations are very important in many production processes and they account for considerable energy consumption. Microporous membranes are a very efficient alternative to the very energy-intensive and widely-used distillation. Sol-gel membranes offer many opportunities in this respect because of the wide variety of materials and pore structures that can be made. The cost of such membranes is generally dominated by the cost of the support structure that must be of very high quality due to the hierarchical nature of the asymmetrical membrane system (a hole in the support will give a defect in the membrane). The selectivity is very strongly depending on pore characteristics and defect status and thus controlling the manufacturing parameters is essential for reproducible production. Employing proper characterization techniques in a prudent way is important for effective membrane development and eventual efficient membrane production. Next to the issue of reproducible membrane production on large scale there remains the issue of membrane stability and sufficient long-term performance in industrial applications. As sol-gel membranes have an amorphous structure and a very high specific surface area, there is a significant driving force to transform into a structure with a lower energy state. Active operation of sol-gel membranes seems to accelerate this transformation and the challenge is to reduce the kinetics of this process to obtain membranes with sufficient life-time for industrial applications.



AUTEUR(S)
Jaap F. VENTE, Henk M. VAN VEEN, Paul PEX

Reçu le 5 février 2007.    Accepté le 28 février 2007.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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