Sumitomo Chemical développe une nouvelle technologie d'alumine : le flux de perméation des membranes céramiques augmenté de plus du triple

fr.wedoany.com Rapport : Sumitomo Chemical a développé une nouvelle technologie d'alumine haute performance visant à augmenter considérablement le flux de perméation des membranes de séparation céramiques, tout en maintenant leurs performances de séparation sans dégradation. Cette technologie répond au problème courant dans les applications membranaires où il est difficile de concilier débit et efficacité de séparation, et pourrait offrir une nouvelle voie de solution pour le traitement des eaux usées et d'autres scénarios exigeants.

Selon Sumitomo Chemical, la nouvelle alumine développée permet d'augmenter la densité des « pores traversants » au sein de la structure membranaire, offrant ainsi davantage de voies de passage au fluide. Les membranes de séparation céramiques, en raison de leur résistance mécanique élevée, de leur bonne résistance chimique et thermique, sont largement utilisées dans les procédés impliquant des suspensions, des émulsions et d'autres milieux susceptibles d'accumuler des polluants dans les pores membranaires. Cependant, à mesure que la pollution s'intensifie, le flux de perméation de la membrane diminue, ce qui réduit la capacité de traitement et peut accroître les besoins de nettoyage ainsi que l'instabilité opérationnelle.

Les chercheurs ont utilisé une suspension de levure pour comparer la structure tridimensionnelle interne et les performances de filtration de membranes tubulaires multicouches en α-alumine. Les résultats montrent que, bien que le diamètre moyen des pores des deux membranes soit presque identique, la membrane préparée avec la nouvelle alumine de Sumitomo Chemical présente une densité de pores traversants nettement supérieure. Cette densité plus élevée permet de répartir le flux de perméation sur un plus grand nombre de voies d'écoulement, réduisant ainsi la charge locale, limitant la pénétration des polluants dans les pores membranaires et diminuant la probabilité de colmatage des pores internes. Lors des tests, le flux de perméation en régime permanent de la membrane à haute densité de pores traversants était plus du triple de celui de la membrane de comparaison, tout en maintenant des performances de séparation similaires.

Ce résultat pourrait avoir un impact sur les industries où la dégradation rapide des performances de filtration due au colmatage membranaire constitue un problème, avec des applications potentielles couvrant la transformation alimentaire, la biotechnologie, la fermentation, l'industrie chimique et le traitement des eaux usées. L'étude montre également que la manière dont le fluide se répartit à travers la structure interne de la membrane peut influencer les performances de filtration autant que le diamètre moyen des pores, et que la densité des pores traversants ainsi que la structure des voies d'écoulement internes devraient être considérées comme des paramètres de conception membranaire importants.

Pour les fabricants de membranes, cette technologie d'alumine peut être utilisée pour développer des produits membranaires céramiques différenciés et à plus forte valeur ajoutée présentant des caractéristiques de filtration améliorées ; pour les fabricants de systèmes de filtration, l'augmentation du flux de perméation peut se traduire par une capacité de traitement supérieure, une fréquence de nettoyage réduite et une exploitation plus stable. Sumitomo Chemical indique qu'elle continuera à faire progresser le développement de technologies de contrôle structurel à base d'alumine, à renforcer la collaboration avec les fabricants de membranes et de systèmes de filtration, et à étendre ses solutions matérielles dans les domaines de la transformation alimentaire, de la fermentation, de la biotechnologie, de l'industrie chimique et du traitement des eaux usées.

Les résultats de ces recherches ont été publiés dans le Journal of Membrane Science Letters sous le titre « Role of through-pore density in governing filtration performance and fouling of α-alumina microfiltration membranes ». Les auteurs de l'article sont Hana Hosokawa, Tooru Kitagawa, Shuji Nakatsuka, Setsuaki Murakami et Hideto Matsuyama.