Des membranes homogènes et danses préparées à partir d'un mélange de différents pourcentages massiques en polyéther-éther-cétone solfoné (SPEEK) et pollyimide (PI) puis de SPEEK-Na et PI ont été étudiées. Ces membranes ont montré une augmentation de la capacité d'absorption de l'acide acétique et surtout de l'eau. Cette augmentation de l'absorption est suivie d'une augmentation importante de la séparation acide acétique et eau en phase vapeur et d'une légère baisse de la perméabilité due à une diffusion du coefficient de diffusion par rapport aux membranes fabriquée avec du PI pur. Les résultats obtenus montrent que la teneur en composés organiques (matière carbonée) peut être réduite à moins de 140 ppm dans le perméat, ce qui correspond à une pureté de l'eau de 99,6 du perméat après la séparation membranaire. Il a été découvert que les propriétés physiques et séparatives de ces membranes dépendent du degré de sulfonation du SPEEK. Les membranes ont été caractérisées au moyen d'analyse élémentaires, de méthodes thermogravimétriques (DSC et DTG), de FTIR et par SEM.

Des peptides bioactifs ont déjà été fractionnés par électrodialyse avec membrane de filtration (ÉDMF) à partir d’hydrolysats de sous-produits de crabe des neiges. L’optimisation des paramètres apparaît maintenant indispensable pour perfectionner le procédé. Ainsi, le taux de migration des peptides, leur sélectivité et l'évolution des paramètres électrodialytiques ont été étudiés pour différents paramètres (configuration, concentration en KCl et types de champ électrique). La configuration (2) de la cellule d’ÉDMF comprenant deux compartiments d'alimentation et un compartiment de récupération a démontré des valeurs de champ électrique local relativement stables par rapport à la configuration (1) constituée d’un compartiment d’alimentation et de deux compartiments de récupération. Des peptides contenant des glutamates, des aspartates, et des glycines ont été séparés avec la configuration 1 et des peptides composés d’arginines et de lysines avec la configuration 2. Un taux de migration peptidique de 13,76 ± 3,64 g/m2h a été obtenu par le maintien constant de la conductivité des solutions. La sélectivité a été accrue en augmentant la concentration en KCl de 1 à 5 g/L dans le compartiment de récupération. Une augmentation de la force ionique a amplifié la charge de surface, agrandissant ainsi la taille effective des pores et réduisant la couche d'hydratation de la membrane d’ultrafiltration. Toutefois, les membranes échangeuses d’anions et de cations ont été colmatées par des peptides et des acides aminés et détériorées pendant l’ÉDMF. Pour résoudre ces problèmes, l’effet de l’application du champ électrique pulsé (PEF) et de l'inversion de polarité (PR) a été étudié. Le taux de migration des peptides n'a pas été affecté sauf avec PR à 40 V. La sélectivité a été maximale avec PEF à 20 V. La dissociation de l'eau a été réduite tout en conservant les propriétés physico-chimiques des membranes grâce à l’application du PEF et de la PR par rapport au courant continu (DC). En outre, la plus faible quantité d'énergie a été consommée avec le PEF. Par conséquent, il a été possible d’optimiser la technologie d’ÉDMF du point de vue de l’efficacité énergétique, de la sélectivité peptidique et de l’encrassement membranaire grâce à l’application du PEF et tout en maintenant la conductivité électrique des solutions. / Bioactive peptides were efficiently separated by using electrodialysis with filtration membrane (EDFM) from snow crab byproduct hydrolysate. Meanwhile, optimization of parameters is indispensable for scaling-up. The peptide migration rate and selectivity as well as evolution of electrodialytic parameters were studied with different parameters such as EDFM cell configuration, KCl concentration and type of electric field. The EDFM stack with two feed and one recovery compartments (configuration 2) has relatively stable electric field strengths (local) than the configuration with one feed and two recovery compartments (configuration 1). Peptides containing anionic amino acids: glutamic and aspartic acid as well as glycine and cationic amino acids: arginine and lysine were fractionated using configuration 1 and 2, respectively. Maintenance of solution conductivity upheld the local electric field and peptide migration throughout the treatment resulting in a higher peptide migration rate of 13.76±3.64 g/m2.h never observed so far. The selectivity of cationic peptides containing arginine and lysine increased significantly with increase in KCl concentration from 1 to 5 g/L. An increase in ionic strength amplified the surface charge density of filtration membrane subsequently increasing effective pore size and reducing hydration layer. However, both anion- and cation-exchange membranes were fouled by peptides and amino acids and were deteriorated during EDFM treatment. To address these problems, the effect of applying pulsed electric field (PEF) and polarity reversal (PR) was studied. The peptide migration rate was unaffected among PEF, PR and DC modes except with PR at 40 V. The selectivity of cationic peptides was maximum with PEF at 20 V. Fouling and water dissociation were significantly reduced and physicochemical properties of IEMs were better-protected with PEF and PR than DC. Moreover, the least amount of energy was consumed with PEF mode. Therefore, the parameters affecting EDFM process were optimized in terms of energy efficiency, selectivity and lower deterioration of membranes by applying PEF regime with configuration 2 and maintaining the constant electrical conductivity of solutions.

Les procédés de séparation membranaire peuvent servir à produire de l'eau potable à partir de l'eau de surface puisqu'ils permettent d'enlever les particules inertes en suspension, les colloïdes organiques et les micro-organismes pathogènes. L'implantation de tels procédés passe par le contrôle du colmatage des membranes. Or, les cinétiques de colmatage dépendent de la qualité de l'eau à filtrer, des membranes utilisées et des conditions d'opération. La présente étude, à l'échelle de laboratoire, consiste à comparer le colmatage en ultrafiltration en écoulement frontal, en ultrafiltration en écoulement tangentiel et en nanofiltration en écoulement tangentiel d'eaux de surface naturelles et altérées. Cette étude s'inscrit dans une série d'études qui vise finalement une meilleure compréhension des mécanismes de colmatage, le développement d'un indicateur de colmatage et le développement de prétraitements à la nanofiltration. Les résultats font ressortir l'impact des altérations des eaux, du prétraitement et des conditions d'opération sur la cinétique du colmatage, sur les divers taux de séparation et sur l'efficacité des différents lavages des membranes.

Cette thèse porte sur l'intensification de l'extraction de polyphénols à partir de produits à base de pomme (chair, peau et marc) par ultrasons (US) et sur la purification d'extraits de peau de pomme par adsorption/désorption et technologie membranaire. L'extraction sélective des polyphénols issus des produits de la pomme a été analysée. Les données obtenues ont démontré la possibilité d’une régulation fine de l’extraction sélective de la matière soluble, de la catéchine et des composés polyphénoliques totaux en utilisant différentes températures, protocoles UAE, mélanges éthanol/aqueux. La sélectivité de l'extraction de la catéchine dépendait également du type de tissu (chair, peau ou marc) et de la variété de pomme (verte ou rouge). Le phénomène de cavitation généré par les ultrasons pourrait augmenter l'extraction de composants précieux des pelures de fruits en endommageant les membranes cellulaires des échantillons et en accélérant ainsi le transfert de chaleur et de masse. D’autre part, les solvants eau-gaz pourraient améliorer l'efficacité d'extraction des polyphénols des peaux de pomme en renforçant le phénomène de cavitation généré par les ultrasons. L'efficacité de la purification de polyphénols d'extraits de pelure de pomme par adsorption/désorption assisté par ultrasons (adsorbant polyaromatique Amberlite XAD-16) et par électrofiltration sur membrane a été mise en évidence. Les données obtenues ont démontré que la sonication facilitait significativement la cinétique d’adsorption, la capacité d’adsorption accrue et augmentation de l’énergie d’activation de l’adsorption des polyphénols. En outre, le taux de désorption a été positivement affecté par la sonication au cours de l'étape d'adsorption. Par ailleurs, les résultats ont montré que l’électrofiltration sur membrane permettait de purifier les polyphénols dans l’espace anodique (+) et d’obtenir un volume plus important de filtrats. / This thesis focuses on the intensification of polyphenols extraction from apple products (flesh, peel, and pomace) by ultrasound (US) and the purification of apple peel extracts by adsorption/desorption and membrane technology. The selective extraction of phenolic contents from apple products has been analyzed. The obtained data evidenced the possibility of fine regulation of selective extraction of soluble matter, catechin and total polyphenolic compounds using different temperatures, ultrasound-assisted extraction (UAE) protocols, ethanol/aqueous mixtures. The selectivity of catechin extraction was also depended on the type of the tissue (flesh, peel or pomace) and apple variety (green or red). The cavitation phenomenon generated by ultrasound could increase extraction of valuable components from fruit peels by damaging cell membranes of samples and accelerating heat and mass transfer by disrupted cell walls of samples. Meanwhile, the gas water solvents could enhance the extraction efficiency of polyphenols and antioxidant activity from apple peels by enhancing cavitation phenomenon generated by ultrasound. The efficiency of polyphenols purification from apple peel extracts with adsorption/desorption process by ultrasound treatment with the polyaromatic amberlite adsorbent XAD-16 and with membrane electro-filtration were studied. The obtained data demonstrated that the sonication significantly facilitated adsorption kinetics and increased activation energy of polyphenols adsorption. In addition, the desorption ratio was positively affected by the sonication during the adsorption step. On the other hand, the results demonstrated that the membrane electro-filtration allowed the purification of polyphenols in the anode (+) space and obtaining larger volume of filtrates.