Membranes céramiques à base d’argiles, d’amidon de manioc et d’os de bovins : élaboration, caractérisation et utilisation dans la filtration des eaux

Abstract

L’objectif de ce travail est d’élaborer et caractériser des membranes céramiques appliquées à la filtration des eaux. La minéralogie des matériaux et des produits céramiques est obtenue par DRX. Le comportement thermique des membranes et matériaux est obtenu par les analyses thermiques dilatométriques, ATG/CDB, et conductivité thermique. Les propriétés physicochimiques et mécaniques des produits céramiques sont obtenues par la technique de la poussée d’Archimède (porosité), la mesure de la surface spécifique BET, la MEB, le test de corrosion chimique et la résistance à la flexion trois points. L’analyse chimique et la minéralogie des matériaux argileux montrent une majorité des oxydes siliciques et aluminiques (SiO2 + Al2O3= 80,76% pour MY3 et 78,29% pour KG), de la kaolinite (75, 6%) pour MY3, la kaolinite (50%) et du quartz (29%) pour KG. AM est essentiellement constitué de matière organique ; tandis que OB est constitué essentiellement de CaO (54,65%), P2O5 (40,24%), de l’hydroxyapatite comme minéral. Les porosités ouvertes des membranes d’essai sont plus élevées avec AM et décroissent quand la température augmente. Elles varient entre 32% et 56%. L’état de densification et la résistance à la flexion élevée à 1150°C ont permis de conclure que cette température est l’idéal pour la production des membranes améliorées. Ces supports sont essentiellement constitués des macropores de taille ≤ 0,23 μm et ont des résistances à la corrosion < 7%. Les membranes améliorées ont été élaborées à 1150°C. Leurs porosités sont comprises entre 30% et 45%, et leur structure constituée des macro et mésopores de taille allant de 0,01 μm à 0,37 μm. Leurs perméabilités vont de 108 L/h.m2.bar à 2198 L/h.m2.bar. Leurs résistances à la flexion sont comprises entre 7 MPa (SM3) et 11 MPa (SM2), les surfaces spécifiques et conductivités thermiques sont faibles (soit respectivement 0,92 m2/g à 1,64 m2/g et 0,40 W.m-1.K-1 à 0,54 W.m-1.K-1). La filtration d’eaux a conduit à des fortes réductions des turbidités. À l’exception du filtrat de CM04 qui a une turbidité supérieure à 1 UTN, celle des autres filtrats est inférieure à 1 UTN. Les résultats de pH des filtrats montrent que ces membranes contribuent à la régulation du pH des eaux. Sans application d’une pression extérieure, tout organisme vivant ou non de taille > 2 nm sera retenu par les membranes lors de la filtration. Le décolmatage de ces membranes est efficace par lavage manuel à l’aide d’une éponge.