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Inversion de phase (chimie)

L'inversion de phase est un phĂ©nomène chimique utilisĂ© dans la fabrication de membranes synthĂ©tiques. Elle fonctionne par le retrait d'un solvant d'un mĂ©lange solvant-polymère engendrant la formation d'une membrane solide et poreuse.

Processus

L'inversion de phase est une méthode largement utilisée pour la formation de membranes de filtration. La méthode dépend fortement du type de solvant et de polymère utilisé.

Quatre méthodes sont régulièrement utilisées pour effectuer une inversion de phase[1] :

  • rĂ©duction de la tempĂ©rature de la solution ;
  • immersion de la solution de polymère dans un anti-solvant ;
  • exposition de la solution de polymère Ă  une vapeur d'anti-solvant ;
  • Ă©vaporation du solvant dans l'air atmosphĂ©rique ou Ă  haute tempĂ©rature.

La vitesse à laquelle l'inversion de phase se produit et les caractéristiques de la membrane dépendent de plusieurs facteurs, y compris de[2] :

  • la solubilitĂ© du solvant dans l'anti-solvant ;
  • l'insolubilitĂ© du polymère dans l'anti-solvant ;
  • la tempĂ©rature de l'anti-solvant.

Caractérisation

Les membranes rĂ©alisĂ©es par inversion de phase sont gĂ©nĂ©ralement caractĂ©risĂ©es par la taille et la distribution de leurs pores. Cela peut ĂŞtre mesurĂ© par Ă©vaporomĂ©trie, oĂą la membrane est immergĂ©e dans de l'isopropanol et ses changements de masse mesurĂ©s suite Ă  l'Ă©vaporation de l'isopropanol. Le taux d'Ă©vaporation de l'isopropanol par les pores de la membrane permet le calcul de la taille des pores via l'Ă©quation de Kelvin[3] - [4]. Un microscope Ă©lectronique Ă  balayage (MEB) peut ĂŞtre utilisĂ© pour caractĂ©riser les membranes avec de plus grandes tailles de pores, comme les membranes pour microfiltration et ultrafiltration, tandis que la microscopie Ă©lectronique en transmission (TEM) peut ĂŞtre utilisĂ©e pour tout autre type de membranes, y compris celles portant les pores les plus petits (membranes pour nanofiltration et osmose inverse).

Références

  1. H. Strathmann et K. Kock, « Recent advances in the formation of phase inversion membranes made from amorphous or semi-crystalline polymers », Journal of Membrane Science, vol. 113,‎ , p. 361–371 (DOI 10.1016/0376-7388(95)00256-1).
  2. William B. Krantz et Alan R. Greenberg, « The formation mechanism of phase inversion membranes », Desalination, vol. 21,‎ , p. 241–255 (DOI 10.1016/s0011-9164(00)88244-2).
  3. William B. Krantz, Alan R. Greenberg, Elmira Kujundzic et Adrian Yeo, « Evapoporometry: A novel technique for determining the pore-size distribution of membranes », Journal of Membrane Science, vol. 438,‎ , p. 153–166 (DOI 10.1016/j.memsci.2013.03.045).
  4. Lauren Merriman, Alex Moix, Robert Beitle et Jamie Hestekin, « Carbon dioxide gas delivery to thin-film aqueous systems via hollow fiber membranes », Chemical Engineering Journal, vol. 253,‎ , p. 165–173 (DOI 10.1016/j.cej.2014.04.075).

Voir aussi

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