Elaboration d'une membrane permsélective par imprégnation d'une structure polymère poreuse avec un liquide ionique
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RouenDisciplines:
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Abstract EN:
The aim of this thesis was the development of new and stable immobilized ionic liquid membranes (IILMs) based on a Matrimid® porous membrane impregnated with ionic liquids (ILs). To improve the retention of IL phase in the pores of the Matrimid® membrane, surfaces were treated with different plasma treatments (CF4, N2 and O2). Using a Matrimid® dense film, chemical composition and topography of plasma treated surfaces were then studied by XPS and AFM, respectively. Aging of plasma treatments was also discussed. The influence of the surface modification on CO2, N2 and O2 gas permeation through the plasma treated films was evaluated. The direct immersion method to prepare our IILMs was examined by infrared spectroscopy. The influence of each plasma treatment on the impregnation speed through the surface of various Matrimid® porous membranes (plasma treated or not), the impregnation rate (uptake mass IL) and the stability of prepared IILMs were analyzed. The IILMs were then tested for two applications: the separation of VOCs by vapor permeation and selective transport of protons as electrolyte membranes for fuel cells (PEMFC). In that case, a detailed study of water and volatile organic compounds sorption in ILs was undertaken at the beginning of these tests.
Abstract FR:
L’objectif de ce travail de thèse a été l’élaboration de nouvelles Membranes à Liquides Ioniques Immobilisés (MLIIs) stables par imprégnation d’une membrane polymère poreuse à base de Matrimid® (matrice polyimide ; support) avec des liquides ioniques (LIs). Dans le but d’améliorer davantage la retenue de la phase LI dans les pores de la membrane Matrimid®, les surfaces de celle-ci ont été traitées par trois traitements de surface plasma différents (CF4, N2 et O2). La composition chimique et la topographie des surfaces traitées plasma ont été ensuite étudiées respectivement par XPS et AFM, à partir d’un film dense de Matrimid®. La question du vieillissement des traitements plasma a été également abordée. Les effets du traitement de surface par plasma froid sur les propriétés de transport des gaz du film dense de Matrimid® ont été étudiés par perméation barométrique. La méthode d’immersion directe pour la préparation de nos MLIIs a été examinée par spectroscopie infrarouge. L’influence de chaque traitement plasma sur la vitesse d’imprégnation à travers la surface des différentes membranes poreuses Matrimid® traitées plasma (CF4, N2 et O2), sur le taux d’imprégnation (prise de masse en LI) et sur la stabilité des MLIIs préparées a été analysée. Celles-ci ont été par la suite testées pour deux applications : la séparation de COVs par perméation de vapeur, et le transport sélectif de protons en tant que membranes électrolytes pour piles à combustible PEMFC. A cet effet, une étude détaillée desorption d’eau et de COVs dans les LIs a été entreprise au début de ces tests.