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Electrokinetic leakage as a tool to probe internal fouling in MF and UF membranes

Authors :
Anthony Szymczyk
Estelle Couallier
M. Frappart
C. Rouquié
A. Riaublanc
Murielle Rabiller-Baudry
S. Liu
Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Laboratoire de génie des procédés - environnement - agroalimentaire (GEPEA)
Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes)
Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (IUT Saint-Nazaire)
Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - La Roche-sur-Yon (IUT La Roche-sur-Yon)
Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Université Bretagne Loire (UBL)
Unité de recherche sur les Biopolymères, Interactions Assemblages (BIA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME)
GIS Europole Mer, France (Sciences et Ingenieries Marines, 2016-2017)
Universite de Bretagne Loire
ADEME
Challenge Food For Tomorrow/Cap Aliment, Pays de la Loire, France
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (IUT Saint-Nazaire)
Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN)
Université de Nantes (UN)-École nationale vétérinaire, agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Universitaire de Technologie - La Roche-sur-Yon (IUT La Roche-sur-Yon)
Université de Nantes (UN)
Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Source :
Journal of Membrane Science, Journal of Membrane Science, Elsevier, 2020, 599, pp.117707. ⟨10.1016/j.memsci.2019.117707⟩, Journal of Membrane Science, Elsevier, 2020, 599, ⟨10.1016/j.memsci.2019.117707⟩, Journal of Membrane Science, 2020, 599, pp.117707. ⟨10.1016/j.memsci.2019.117707⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; Tangential electrokinetic measurements are widely used to characterize membrane fouling as the membrane zeta potential is partly governed by the presence of foulant materials on its surface. However, in the case of porous materials as micro- (MF) and ultrafiltration (UF) membranes, a part of the streaming current flows through the porosity of the membrane during measurements. This electrokinetic leakage, is directly impacted by the presence of foulant materials inside the membrane porosity. Hence, this paper investigates for the first time the possibility of using electrokinetic leakage as a probe for detecting internal fouling, taking lipid fouling as example. Firstly, a lab-scale methodology combining "upside-down" fouling experiments with electrokinetic measurements demonstrated that the intensity of the electrokinetic leakage was related to the presence of internal fouling. Secondly, the concept was applied to the pilot-scale MF and UF of an oil-in-water emulsion under various transmembrane pressures (TMP). A significant impact of the TMP on the internal fouling of a MF PES membrane was highlighted, whereas almost no impact of the TMP was noticed in the case of an UF PAN membrane. The developed methodology using the quantification of the electrokinetic leakage phenomenon allows distinguishing the contributions of internal and external (surface) fouling. These findings offer new application of tangential electrokinetic measurements to gain more insight into the characterization of membrane fouling.

Details

Language :
English
ISSN :
03767388
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Membrane Science, Journal of Membrane Science, Elsevier, 2020, 599, pp.117707. ⟨10.1016/j.memsci.2019.117707⟩, Journal of Membrane Science, Elsevier, 2020, 599, ⟨10.1016/j.memsci.2019.117707⟩, Journal of Membrane Science, 2020, 599, pp.117707. ⟨10.1016/j.memsci.2019.117707⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....c161ff78b2723fe2783f527a9a121e5b
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2019.117707⟩