BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:-//wp-events-plugin.com//7.4.0.1//EN TZID:Europe/Paris X-WR-TIMEZONE:Europe/Paris BEGIN:VEVENT UID:192@iem.umontpellier.fr DTSTART;TZID=Europe/Paris:20251216T140000 DTEND;TZID=Europe/Paris:20251216T170000 DTSTAMP:20251212T121818Z URL:https://iem.umontpellier.fr/events/soutenance-de-these-zahraa-el-chari f-mardi-16-decembre-2025-a-14h-batiment-36-triolet/ SUMMARY:Soutenance de thèse Zahraa EL CHARIF - Mardi 16 décembre 2025 à 14h - Bâtiment 36 (Triolet) DESCRIPTION:Zahraa EL CHAFIF\nSoutiendra sa thèse \nMardi 16 décembre 20 25 à 14h\nBâtiment 36 – Salle 36.316 (Triolet)\n \;\n« Membranes nanocomposites pour le dessalement de l’eau »\n \;\n\ndevant le jur y composé de :\n\n- M. David CORNU\, Professor\, Université de Montpelli er ENSCM - Directeur de thèse\n\n- M. Christophe LAURENT\, Professor\, Un iversité de Toulouse - Rapporteur\n- Mme. Mirvat ZAKHOUR\, Professeur\, U niversité Libanaise - Rapportrice\n- M. Roland HABCHI\, Professor\, Unive rsité Libanaise - Examinateur\n- M. Jean-Pierre MERICQ\, professeur assoc ié\, Université de Montpellier - Examinateur\n- M. Akram HIJAZI\, Profes sor\, Université Libanaise - Invité\n- M. Mikhael BECHElANY\, Directeur de recherche au CNRS\, Université de Montpellier - Invité\n\n\n\n\n\n\n\ n\n\n\nRésumé :\n\nLa rareté mondiale de l’eau s’impose comme l’u n des défis majeurs du XXIᵉ siècle. La croissance rapide de la populat ion\, l’expansion industrielle et la pollution accrue des ressources en eau douce ont collectivement intensifié la demande mondiale en eau potabl e. Les technologies de dessalement\, en particulier celles exploitant les vastes réserves d’eau de mer de la planète\, suscitent dès lors un in térêt croissant. Les techniques de dessalement conventionnelles\, telles que l’osmose inverse et la distillation multi-étagée\, ont atteint un haut niveau d’application industrielle\, mais elles demeurent limitées par une forte consommation énergétique\, une susceptibilité à la cont amination et des coûts opérationnels considérables. La recherche de pro cédés alternatifs\, à plus faible intensité énergétique\, plus durab les et capables d’assurer un taux de rejet des sels proche de 100 %\, ap paraît ainsi de plus en plus essentielle.\n\nDans ce contexte\, la distil lation membranaire est un procédé de séparation prometteur\, entraîné par la chaleur\, qui fonctionne efficacement à des températures modér ées. Le procédé repose sur une membrane microporeuse hydrophobe sépara nt un flux d’alimentation salin chauffé d’un flux de perméat plus fr oid. La différence de température à travers la membrane crée un gradie nt de pression de vapeur qui entraîne la diffusion de la vapeur d’eau à travers les pores\, laissant derrière elle les solutés et sels non vo latils. Parmi les différentes configurations de la distillation membranai re\, la distillation membranaire à contact direct (DCMD) se distingue par sa simplicité opérationnelle et sa capacité à atteindre un fort taux de rejet des sels dissous\, même à des niveaux de salinité élevés. Le procédé DCMD peut être alimenté par des sources d’énergie renouvel ables ou thermiques résiduelles\, ce qui en fait une option particulière ment prometteuse pour le dessalement durable.\n\nCependant\, malgré son p otentiel\, l’application à grande échelle de la DCMD reste limitée pa r des défis liés aux membranes elles-mêmes. Parmi ces obstacles figuren t le mouillage des pores\, la polarisation thermique\, le faible flux de v apeur et l’encrassement lors d’un fonctionnement prolongé. Les perfor mances du procédé DCMD dépendent principalement des caractéristiques p hysico-chimiques de la membrane\, laquelle doit combiner une forte hydroph obicité\, une porosité adaptée\, une robustesse mécanique élevée et une faible conductivité thermique. Les membranes polymères hydrophobes c onventionnelles\, telles que le polyfluorure de vinylidène (PVDF)\, le po lytétrafluoroéthylène (PTFE) et le polypropylène (PP)\, remplissent pl usieurs de ces critères mais restent vulnérables au mouillage et à la d égradation structurelle sous des contraintes thermiques et chimiques prol ongées.\n\nPour pallier ces limitations\, les chercheurs se sont de plus en plus orientés vers le développement de membranes nanocomposites\, dan s lesquelles des nanomatériaux sont incorporés à la matrice polymère a fin d’améliorer la stabilité thermique et mécanique ainsi que l’eff icacité du transfert de masse. Parmi ces nanomatériaux\, les nanotubes d e carbone (CNT) se démarquent par leur rapport d’aspect élevé\, leur conductivité thermique supérieure\, leurs propriétés mécaniques remar quables et leur hydrophobicité intrinsèque. Leur intégration dans les m atrices polymériques permet d’améliorer la structure poreuse\, de faci liter le transport de la vapeur et de réduire les effets de polarisation thermique\, conduisant ainsi à une performance membranaire globale accrue .\n\nCe manuscrit est structuré en cinq chapitres\, chacun abordant un as pect différent de l’étude. Le chapitre 1 présente une revue de la lit térature complète\, offrant un aperçu général de la distillation memb ranaire à contact direct (DCMD)\, de ses défis associés et des solution s potentielles. Le chapitre 2 décrit l’ensemble des matériaux et des m éthodes utilisés dans le cadre de ce projet. Le chapitre 3 est consacré au développement du système expérimental de DCMD. Il détaille chacun des composants utilisés\, avec leurs références et caractéristiques re spectives. Le dispositif pilote comprenait des pompes péristaltiques de p récision\, un bain d’eau à température contrôlée et un suivi en tem ps réel via des thermocouples et des conductimètres. Un module de membra ne plane a été fabriqué en Téflon afin d’assurer une résistance chi mique et une stabilité thermique élevées\, et son intégrité a été v érifiée à l’aide de membranes tests imperméables. Ce système a perm is d’établir une plateforme stable et reproductible pour des études co mparatives fiables.\n\nLe chapitre 4 traite de la préparation des membran es en PVDF à l’aide de la méthode d’inversion de phase\, ainsi que d e leur amélioration par l’incorporation de nanotubes de carbone (CNT). Quatre variantes de membranes ont été synthétisées à l’aide de la t echnique d’induction de séparation de phase par non-solvant (NIPS)\, co mprenant une membrane de PVDF vierge et des composites PVDF/CNT avec des t aux de chargement de 0\,1\, 0\,3 et 0\,5 %. Les solutions ont été prépa rées avec la N\,N-diméthylacétamide comme solvant et soumises à une co agulation contrôlée pour induire la séparation de phase. Les membranes obtenues ont été caractérisées par des mesures d’angle de contact\, des tests de pression d’entrée de liquide (LEP)\, la microscopie élect ronique à balayage (MEB)\, la diffraction des rayons X (XRD)\, la spectro scopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR)\, la spectroscopie Ram an et la calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Ces analyses ont confirmé la dispersion homogène des CNT dans la matrice polymère et fo urni des preuves quantitatives des modifications structurelles induites pa r l’incorporation des nanofillers.\n\nLes résultats ont mis en évidenc e une corrélation directe entre la teneur en CNT et l’amélioration de l’hydrophobicité\, de la résistance au mouillage et de la morphologie de surface des membranes. L’angle de contact est passé d’environ 98° pour la membrane de PVDF vierge à près de 140° pour le composite à 0\ ,5 % de CNT\, tandis que les valeurs de LEP ont augmenté de 0\,7 bar à 1 \,8 bar\, indiquant une résistance accrue à la pénétration du fluide s alin dans les pores. Les observations au MEB ont révélé que l’ajout d e CNT engendrait une structure poreuse plus interconnectée\, favorisant l a diffusion de vapeur et réduisant les pertes de chaleur conductrices. La porosité est passée d’environ 73 % pour la membrane de base à 84 % p our la plus forte concentration en CNT\, suggérant que les nanotubes favo risant la formation de pores durant l’inversion de phase.\n\nLes perform ances sous conditions DCMD ont été évaluées à l’aide d’une soluti on de NaCl de 35 g/L\, à un débit de 0\,5 L/min. Les résultats ont mont ré que le flux de vapeur augmentait proportionnellement en fonction de la concentration en CNT\, atteignant une valeur maximale d’environ 15\,5 L ·m⁻²·h⁻¹ pour la membrane à 0\,5 %\, sans compromettre le rejet d e sel. Ces améliorations ont été attribuées aux effets synergiques d ’une hydrophobicité accrue\, d’une température de surface effective plus élevée et d’une réduction des pertes de chaleur. L’incorporati on de CNT a permis de réduire la polarisation thermique en favorisant une distribution plus homogène de la chaleur dans la matrice de la membrane. Par conséquent\, les membranes modifiées ont présenté une efficacité et une stabilité opérationnelle supérieures à celles des membranes de PVDF vierges.\n\nEn parallèle à la modification des polymères\, l’at tention s’est portée sur l’identification d’alternatives durables a ux polymères fluorés en raison des préoccupations environnementales li ées à leur production et à leur élimination. Le chapitre 5 présente l a préparation d’un autre matériau à base de polyacrylonitrile (PAN)\, transformé en matériau riche en carbone par un traitement thermique en deux étapes. Les matériaux obtenus ont été caractérisés à l’aide d’analyses physico-chimiques et de caractérisations de surface. Le poly acrylonitrile (PAN) a été retenu comme candidat en raison de sa capacit é à se transformer en matériaux carbonés par traitement thermique. Des nappes nanofibreuses de PAN ont été fabriquées par électrofilage\, pe rmettant un contrôle précis du diamètre des fibres et de l’architectu re des pores. Ces membranes électrofilées ont ensuite subi un traitement thermique en deux étapes : une stabilisation oxydative à l’air\, suiv ie d’une carbonisation sous atmosphère d’azote\, produisant des struc tures nanofibreuses riche en carbone et hydrophobes.\n\nLes analyses par X RD\, Raman\, MEB et FTIR ont confirmé la conversion réussie du PAN en me mbranes carbonées\, présentant une stabilité thermique et structurale a ccrue. Ces membranes ont démontré une porosité élevée\, des réseaux de fibres interconnectés et des propriétés hydrophobes prometteuses\, l es positionnant comme alternatives écologiquement viables pour la distill ation membranaire. La transition des structures polymériques vers le PAN carbonisé a introduit des avantages supplémentaires\, notamment une cond uctivité électrique accrue et la possibilité de chauffage localisé par stimulation externe\, ce qui pourrait réduire l’encrassement et favori ser l’auto-nettoyage.\n\nSur cette base matérielle\, des innovations au niveau du système ont été explorées pour renforcer la durabilité du DCMD. Une configuration assistée par énergie solaire a été conçue\, i ntégrant un module à membrane plane à un collecteur solaire thermique a fin d’utiliser l’énergie renouvelable comme source de chaleur motrice . L’efficacité thermique du système sera renforcée par l’applicatio n de revêtements fonctionnels sur la surface des membranes. Le dioxyde de titane (TiO₂) sera étudié pour sa double capacité de conversion phot othermique et d’auto-nettoyage photocatalytique. Sous exposition aux ult raviolets\, le TiO₂ devra favoriser la dégradation des polluants organi ques\, maintenant ainsi la performance à long terme des membranes. Des re vêtements au nitrure de bore (BN) seront également explorés pour leurs hautes propriétés de conductivité thermique et d’isolation électriqu e\, permettant un chauffage localisé par effet Joule sous de faibles pote ntiels électriques. Ce mécanisme devra offrir un chauffage in situ contr ôlé\, réduire la cristallisation saline et améliorer la stabilité du flux de vapeur.\n\nLa modification des matériaux\, l’adaptation environ nementale et l’intégration d’énergies renouvelables illustrent ensem ble l’approche multidimensionnelle nécessaire à l’avancement de la d istillation membranaire vers une mise en œuvre pratique. L’incorporatio n de CNT dans les matrices de PVDF a permis une amélioration notable du f lux de vapeur et de la durabilité\, tandis que les membranes électrofil ées à base de PAN offrent une alternative non fluorée et durable sans c ompromettre la performance fonctionnelle. L’intégration de revêtements photothermiques et électroactifs constitue une étape supplémentaire ve rs des systèmes de dessalement autonomes à faible consommation énergét ique.\n\nLes résultats de cette recherche contribuent à une meilleure co mpréhension de l’influence de la conception nanométrique sur le compor tement macroscopique du dessalement. En optimisant l’architecture membra naire\, l’énergie de surface et les propriétés de transfert thermique \, il devient possible de minimiser les effets de polarisation\, d’allon ger la durée de vie opérationnelle et d’accroître l’efficacité én ergétique. Ces avancées s’inscrivent dans l’objectif global d’une gestion durable de l’eau par une ingénierie respectueuse de l’environ nement. Les progrès décrits ici renforcent non seulement la faisabilité technique du DCMD\, mais positionnent également cette technologie comme une voie crédible pour un dessalement local et alimenté par des énergie s renouvelables\, capable de répondre aux besoins croissants en eau potab le.\n\n \; ATTACH;FMTTYPE=image/jpeg:https://iem.umontpellier.fr/wp-content/uploads/2 025/12/Zahraa.jpg CATEGORIES:Soutenance END:VEVENT BEGIN:VTIMEZONE TZID:Europe/Paris X-LIC-LOCATION:Europe/Paris BEGIN:STANDARD DTSTART:20251026T020000 TZOFFSETFROM:+0200 TZOFFSETTO:+0100 TZNAME:CET END:STANDARD END:VTIMEZONE END:VCALENDAR