The rejections of selected N-nitrosamines by commonly used high-pressure nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membranes were quantitatively evaluated using a bench-scale cross-flow filtration apparatus. The selected nitrosamines included N-nitrosodimethylamine (NDMA), N-nitrosomethylethylamine (NMEA), N-nitrosopyrrolidine (NPYR), N-nitrosodiethylamine (NDEA), N-nitrosodi-n-propylamine (NDPA), N-nitrosodi-n-butylamine (NDBA) and N-nitrosodiphenylamine (NDPHA). Nitrosamine rejections were evaluated under steady state at elevated feed concentrations, since NDMA rejections were found to be consistent with feed concentrations over three orders of magnitude. The steady-state nitrosamine rejections by NF membranes varied significantly, from 9 to 75%, depending on nitrosamine compounds and tested membranes. For hydrophilic compounds, rejections increased with increasing molecular weight. The nitrosamine rejections by brackish RO membranes reached as high as 97% for higher molecular weight nitrosamines. However, for low molecular weight nitrosamines such as NDMA, rejections as low as 54% were observed. This low level of rejections was attributed to diffusive solute transport being more effective than convective transport. Physicochemical properties such as molecular weight and aqueous diffusivity showed reasonable correlations with nitrosamine permeability constants.

Antibiotics are a group of compounds used in large quantities for both human therapy and animal food production. In recent years, antibiotics have been detected at low levels (up to μg/L) in wastewater effluents and surface waters in the US, Canada, and parts of Europe. The presence of such contaminants in the environment is of concern due to their potential to promote bacterial resistance as well as to trigger long-term adverse human health effects. Chemical disinfection, one of essential water treatment processes, may aid in their removal but may also form byproducts that can remain biologically active. Nanofiltration is another water treatment process that may provide an effective physical barrier for these contaminants. The goal of this study was to understand the effect chlorination and nanofiltration processes have on the fate of select antibiotics during water treatment, especially under varying water quality conditions. Changes in pH were found to significantly influence the reaction rate of one veterinary antibiotic, carbadox, with aqueous chlorine while also influencing the byproducts formed. The pH was also found to significantly alter the removal efficiency of several antibiotics by different nanofiltration membranes of varying pore size in which dependence was mechanistically investigated using transport models. In addition, the presence of tertiary amines was found to enhance transformation of antibiotics during chlorination. Overall, fundamental understanding regarding their fate during such water treatment processes will help industries develop better strategies for effectively controlling this emerging group of contaminants.

Les thématiques liées à l’eau sont un enjeu majeur pour notre environnement. De nombreux procédés de traitement des eaux sont disponibles. Dans ce travail, nous avons développé une alternative au traitement actuel des eaux, de façon à proposer une technologie moins coûteuse, plus facile à opérer et moins consommatrice en produits chimiques.Dans ce cadre, nous avons développé un procédé hybride associant un procédé membranaire de microfiltration à l’oxydation/ précipitation du fer pour le traitement des eaux avec des teneurs élevées en fer fournies par la SONEDE (Société nationale d’exploitation et de distribution des eaux de Sfax, Tunisie).L’étude concerne la précipitation du fer par bullage d’air dans un réacteur couplé à une microfiltration en utilisant plusieurs membranes (commerciale (Kerasep) ou préparées au Laboratoire de Sciences des Matériaux et de l’Environnement (Sfax) à base d’argile, alumine et charbon actif. Deux types d’eaux ont été étudiés : une eau synthétique préparée au laboratoire ayant une certaine concentration en fer dissous et une eau réelle riche en fer provenant d’un forage de la région de Sfax. L’influence des paramètres suivants a été étudiée : concentration initiale en fer, pH et pression transmembranaire. Le procédé a été également évalué pour le traitement de l’eau de forage de la région de Sfax. Pour mieux comprendre le procédé hybride d’aération/MF, des résultats obtenus avec différentes membranes en filtration frontale sont présentés.Dans un objectif d’intensification des procédés, une autre technique de deferrisation est étudiée en considérant un traitement membranaire seul de nanofiltration en appliquant une membrane organique spirale de type NF 2125A (Applied Membranes ®, USA). Les résultats obtenus sont prometteurs en termes de flux de filtration, de rétention en fer et qualité du perméat, conforme aux recommandations de l’OMS.D’un point de vue efficacité, le procédé hybride d’aération/MF donne un flux de perméat plus important que celui issu de la NF. En conclusion, ces deux procédés peuvent s’avérer être des alternatives avantageuses à un procédé classique d’aération suivi d’une filtration sur sable / Water-related issues are a major challenge for our environment. Many processes of water treatment are available. In this work, we have developed an alternative to the current treatment of water, so as to propose a technology less expensive, easier to operate and less consuming chemicals.In this context, we have developed a hybrid process combining a microfiltration membrane process with the oxidation / precipitation of iron for the treatment of water with high iron contents provided by the SONEDE (National Society of Water Exploitation and Distribution Of Sfax, Tunisia).The study concerns the precipitation of iron by bubbling air in a reactor coupled with microfiltration using several membranes (commercial (Kerasep) or prepared at the Laboratory of Materials and Environment Sciences (Sfax) based on clay , Alumina and activated carbon Two types of water have been studied: a synthetic water prepared in the laboratory with a certain concentration of dissolved iron and a real water rich in iron coming from a drilling of the region of Sfax. Parameters were studied: initial iron concentration, pH and transmembrane pressure The process was also evaluated for the treatment of drilling water in the Sfax region. To better understand the hybrid aeration / MF process, results obtained with different membranes in frontal filtration are presented.In order to intensify the processes, another deferrisation technique is studied by considering a single membrane treatment of nanofiltration by applying an organic spiral membrane of type NF 2125A (Applied Membranes ®, USA).The results obtained are promising in terms of filtration flux, iron retention and permeate quality and conform with WHO recommendations. From an efficiency point of view, the hybrid aeration / MF process gives a permeate flow more important than that of the NF. In conclusion, these two processes can prove to be advantageous alternatives to a conventional aeration process followed by sand filtration

L’accès à l’eau potable est un des plus importants problèmes que l’on rencontre partout dans le monde même dans les pays riches en eau. Par exemple, les provinces côtières du Delta du Mékong (DM) subissent des périodes alternées d’inondations et de sécheresse. De plus, le changement climatique à l’origine d’une diminution de la pluviométrie et d’intrusion d’eau salée affecte gravement la qualité des eaux de la région. Les principales sources de pollution proviennent des déchets humains et des rejets des élevages de poissons, bétail et volaille. La pollution aux pesticides peut s’avérer un problème sérieux dans certaines zones. La détérioration de la qualité des eaux dans le DM et l’absence d’accès à l’eau potable dans les communes rurales via des systèmes d’approvisionnement sûrs entraine une augmentation des maladies d’origine hydrique liées à la salinité, la présence de microorganismes et de polluants organiques. L’objectif de ce travail a consisté à examiner dans quelle mesure la technologie membranaire peut permettre de produire de l’eau potable de qualité. L’étude a porté sur les eaux saumâtres contenant des pesticides. Deux solutions modèles synthétiques ont été choisies pour représenter les eaux de surface du DM. Le dessalement et l’élimination des pesticides ont été réalisés en utilisant la nanofiltration (NF) couplée à l’électrodialyse. Le logiciel Nanoflux® a été utilisé pour interpréter les performances de deux membranes de NF (NF90 et NF270). Par ailleurs, la consommation d’énergie des deux procédés couplés a été estimée en fonction de la qualité de l’eau d’alimentation. Toutes ces données seront utilisées pour concevoir un démonstrateur pour la production familiale d’eau potable. / Access to clean water is one of the most important problems that is encountered worldwide even in countries as water-rich. For instance, the Mekong Delta (MD)’s coastal provinces have to face up to alternated flooding and drought periods. Moreover, climate changes inducing less rainfall and salt water intrusion water severely affect the water quality of the area. The main sources of pollution come from the human and farming wastes including fish, livestock and poultry. Pesticide pollution can also be a serious problem in some areas. The deterioration of water quality in the MD and the lack of access to clean water via safe supply systems in the rural communes entail an increase of waterborne diseases related to the salinity, the presence of microorganism and organic pollutants. The study is aimed at investigating the membrane technology to treat surface water in the MD region in order to produce good drinking water. The study was focused on brackish waters containing pesticides. Two synthetic model water samples were chosen as representative of surface waters found in the Mekong Delta. Desalination and pollutant removal were performed using nanofiltration (NF) integrated with electrodialysis. The Nanoflux® software was used to explain the experimental performance of two NF membranes (NF90 and 270). On the other hand, energy consumption of the two coupled processes was also estimated depending on the quality of water feed. All the data obtained should be used in the future to design a demonstrator pilot for the family-sized production of drinking water.

La croissance démographique mondiale induit une pression accrue sur les ressources en eau potable. Une des solutions pour répondre à cette problématique environnementale est de réutiliser les eaux en sortie de station d’épuration (STEP). Cependant, la présence de microorganismes pathogènes et de micropolluants bio-récalcitrants et potentiellement toxiques ne permet pas une réutilisation directe des effluents urbains. Les procédés membranaires peuvent alors être envisagés afin d’éliminer efficacement ces polluants à l’état de trace. Cependant, la mise en œuvre des procédés membranaires implique la production de retentâts concentrés en micropolluants dont le traitement n’est, à ce jour, pas envisagé. Cette thèse propose alors d’étudier l’ozonation pour le traitement de retentâts de nanofiltration (NF) dans le cadre de la réutilisation des eaux usées, l’ozone étant un puissant oxydant et précurseur de radicaux hydroxyles. Pour cela, quatre micropolluants pharmaceutiques ont été sélectionnés comme molécules cibles. Par la suite, l’étude de la NF a mis en évidence qu’elle peut constituer une alternative viable au standard industriel qu’est l’osmose inverse en assurant des rétentions élevées pour des coûts opératoires moindres. L’ozonation s’avère efficace comme prétraitement des concentrâts en éliminant totalement les polluants les plus réactifs à l’ozone moléculaire. Toutefois, ce procédé reste limité quant à l’abattement des polluants réfractaire à l’ozone du fait de l’inhibition de la voie radicalaire par la forte teneur en matière organique des retentâts. Finalement, bien que cette association de procédés soit prometteuse, un traitement supplémentaire en aval de l’ozonation serait nécessaire afin de permettre la réutilisation des retentâts traités et aboutir à l’avènement d’une filière épuratoire à zéro rejet liquide / Global population growth induces increased threat on drinking water resources. One way to address this environmental issue is to reuse water from wastewater treatment plant (WWTP). However, the presence of pathogenic microorganisms and potentially toxic organic micropollutants does not allow a direct reuse of urban effluents. Membrane processes such RO or NF can be considered to effectively eliminate these pollutants. However, the integration of membrane processes involves the production of concentrated retentates which require to be disposed. To date, no treatment is set up to manage safely this pollution. This thesis project focuses on the application of ozonation for the treatment of NF retentates in the framework of the wastewater reuse. Ozonation is a powerful oxidation process able to react and degrade a wide range of organic pollutants. Four pharmaceutical micropollutants frequently detected in wastewater, were selected as target molecules. This study highlighted that NF can represent a viable alternative to the commonly used reverse osmosis process ensuring high retention at much lower operating costs. Ozonation appear to be effective to degrade the most reactive pollutants toward molecular ozone. However, this method is limited for the reduction of refractory ozone pollutants due to the inhibition of the radical chain by the high content of organic matter in the retentates. Finally, the ozonation processe appear to be a promising NF retentate treatment and further processing downstream of ozonation should allow reuse of treated retentates and lead to the emergence of a zero liquid discharge treatment scheme.

Des gammes de membranes en poly(étherimide) (PEI) fonctionnalisées avec des tailles de pores contrôlées ont été préparées en se basant sur deux étapes successives : élaboration des membranes UF de seuil de coupure (MWCO) de 120 ± 10 kDa par la technique inversion de phase induite par la coagulation dans l'eau suivie d'un traitement de surface par une solution aqueuse contenant des oligomères aminés. Une modification avec un dérivé monoaminé commercial, le Jeffamine M-2070, a donné des membrane recouvertes de brosses de courtes chaines de poly(éthylèneglycol) (PEG-PEI) qui ont rendu la membrane plus hydrophile et plus résistante au colmatage par le BSA avec un taux de récupération de flux de l'ordre de 80 à 93 % (traitement de 1 à 3 h). Le MWCO des membranes PEG-PEI traitées plus que 3 h augmente progressivement pour atteindre 500 kDa après 5 h de traitement. D'autre part, une réaction avec des oligomères de poly(éthylèneimine) a donné des membranes chargées positivement (Cat-PEI) en rétrécissant la taille des pores pour atteindre des gammes de membranes d'UF serrée et de NF. Des membranes Cat-PEI de NF de MWCO de l'ordre de 300-500 Da sont adaptées au dessalement avec par un ordre de rétention décroissant de sels simples de CaCl2 > NaCl > MgSO4 > Na2SO4. La forte rétention des ions Ca2+ (plus que 90 %) rend ces membranes très efficaces pour l'adoucissement d'eau (diminution de la dureté d'une eau du robinet de 37 à 7°F). Les membranes Cat-PEI ont montré aussi, une bonne rétention des acides aminés basiques (plus que 80 % pour l'Arginine et la Lysine) à un pH entre 3 et 6. Ainsi une sélectivité expérimentale de l'ordre de 20 a été obtenue pour des mélanges d'acide glutamique et d'arginine avec des membranes de MWCO entre 500 et 750 Da. / Functionalized poly(etherimide) (PEI) membranes with controlled pore size were prepared based on two steps : preparation of UF membranes with a molecular weight cut-Off (MWCO) of 120 ± 10 kDa by phase inversion induced by coagulation in water followed by a surface treatment with an aqueous solution containing amino oligomers. Modification with a commercial monoamine derivative, Jeffamine M-2070, gave membranes (PEG-PEI) coated with brushes of poly (ethylene glycol) short chains that made the membrane more hydrophilic and more resistant to fouling by BSA with a recovery flow rate of of 80 to 93 % (treatment of 1 to 3 h). The MWCO of PEG-PEI membranes treated more than 3 h became progressively larger and reached 500 kDa after 5 h of treatment. On the other hand, reaction with oligomers of poly (ethyleneimine) gave positively charged membranes (Cat-PEI) by narrowing the pore size yielding tight UF and NF membranes. Cat-PEI NF membranes with MWCO of about 300-500 Da are suitable for desalination with a retention order of decreasing simple salts CaCl2> NaCl> MgSO4> Na2SO4. The high retention of Ca2+ ions (more than 90%) make Cat-PEI effective membranes for softening water (reducing the hardness of tap water from 37 to 7 °F). In addition, Cat-PEI membranes showed a good retention of basic amino acids (more than 80% for arginine and lysine) at pH between 3 and 6. Thus, an experimental selectivity of about 20 was obtained for a glutamic acid and arginine mixture using Cat-PEI membranes with a MWCO between 500 and 750 Da.

Les procédés de séparation membranaires sont des techniques particulièrement adaptées aux exigences écologiques et industrielles en matière de traitement de l'eau. Parmi les différentes techniques de séparation existantes, la nanofiltration est un procédé économique permettant le dessalement et l'adoucissement de l'eau. En dépit du nombre croissant de travaux académiques ou industriels portant sur la nanofiltration ces dernières années, les phénomènes physiques impliqués dans le transport de solutés (en particuliers les sels) à travers les matériaux nanoporeux restent mal compris. En effet, les matériaux sont des membranes de polymère dont la structure est complexe et méconnue. Les propriétés des liquides en milieu confiné présentent de plus des propriétés inattendues. L'utilisation d'outils numériques permet d'explorer et d'améliorer la compréhension des mécanismes de transport à travers des membranes. Parmi les différentes approches existantes, les simulations de type dynamique moléculaire permettent de sonder les propriétés des liquides confinées à l'échelle moléculaire. L'objectif de cette thèse est d'analyser les propriétés de solutions aqueuses d'électrolytes confinées dans un nanopore modèle par simulation de dynamique moléculaire. Les systèmes étudiés sont constitués d'un pore de silice connecté à deux réservoirs contenant de l'eau salée. Deux types de simulations ont été réalisés. Au cours d'une simulation dite « à l'équilibre », les propriétés structurales, diélectriques et dynamiques des liquides ont été étudiées. Au cours des simulations ''hors-équilibre'', une différence de pression est appliquée entre les réservoirs afin de générer un écoulement. Les propriétés de transport de l'eau et des sels à travers le nanopore ont été étudiées. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet MUTINA financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR 2011 BS09 002) portant sur la modélisation multi-échelle du transport d'ions en nanofiltration. / Membrane processes are very powerful techniques in term of water treatment. Nanofiltration is a recent membrane process mainly used for water desalination and water softening. Although nanofiltration has attracted increasing attention over the recent years, physical phenomenon related to species (especially aqueous salts) inside the membranes are still poorly understood at the nanoscale. The membranes used in a nanofiltration process (polymeric membranes) are indeed very complex and little is known about their structure. Moreover, liquids in a confined phase exhibit very different behaviour with respect from a bulk phase. In order to investigate the transport mechanisms, modelling tools are often used to reproduce the liquids and membranes behaviour. Molecular dynamic simulations are very useful in that case to gain insight into the liquid properties at the molecular scale. The aim of this thesis is to improve the understanding of the electrolytes transport inside a model nanopore. For this purpose, molecular simulations were carried out to simulate two kind of systems composed of pore connected to reservoirs filled of water and salts. On one hand, we performed equilibrium simulations to analyse the structural, dielectric and dynamic properties of confined liquids. On the other hand, non-equilibrium simulations were performed to generate a pressure-driven fluid flow to investigate water and ions transport. This work is part of the MUTINA project founded by the French National Research Agency for Research (ANR 2011 BS09 002) about multi-scale modelling of ion transport in nanofiltration.

Cette étude a été consacrée à la purification et au fractionnement de mélanges de cyclodextrines par procédés membranaires (NF, UF). Les cyclodextrines (CD) sont des oligosaccharides cycliques constituées de 6 à plus de 60 unités de glucose (CD6-CD60). Elles sont synthèsées en mélange à partir de la bioconversion de l'amidon. Dans un premier temps, la complexation ultrafiltration a été appliquée pour séparer la CD6 et la CD7. Au cours de cette étude, différents paramètres comme la pression, le rapport stœchiométrique entre CD et agent complexant et le rapport massique entre CD ont été étudiés. Il s'est avéré que ces facteurs pouvaient agir sur la sélectivité de séparation. La diafiltration avec un facteur de réduction volumique de 3 a été utilisée, en présence d'Igepal (agent complexant), pour séparer la CD6 et la CD7. Les résultats obtenus sont assez intéressants vu qu'après 4 diafiltrations la CD6 a été récupérée dans le perméat avec une pureté et un rendement respectivement égal à 86 et 71%.Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés au fractionnement d'un mélange brut de cyclodextrines à large cycle par procédé multi étagé avec le but de : (1) purification du mélange en réduisant la fraction des co produits (glucose, CD6-CD8) et (2) fractionnement du mélange pour obtenir des fractions majoritairement enrichies en CD9-CD21 et CD22-CD60. Une simulation mathématique a été appliquée pour sélectionner les stratégies de fractionnement à deux concentrations différentes (1 et 3 g/L). Les résultats obtenus pour une concentration initiale de 1 g/L sont assez intéressant vu que la pureté des cyclodextrines à large cycle dans le rétentat final est de 97%. / This study was devoted to the purification and fractionation of cyclodextrins mixtures by membrane processes (NF, UF). Cyclodextrins CDs are produced in mixture by enzymatic degradation of starch. They are cyclic oligosaccharides containing from 6 to more than 60 glucose units (CD6 to CD60).In a first part, complexation ultrafiltration was applied to separate CD6 and CD7. In this study, different parameters such as the pressure, the stoichiometric ratio between CD and complexing agent and the mass ratio between CD were studied. It seems that these factors could influence the selectivity of separation. Diafiltration with a volume reduction factor of 3 was used, with Igepal as complexing agent, to separate the CD6 and CD7. The obtained results are interesting since after four diafiltrations the CD6 was recovered in the permeate with a purity and yield respectively equal to 86 and 71%.In the second part, we were interested in the fractionation of a crude mixture containing large ring cyclodextrins by a multi stage process in order to: (1) purify the mixture from co products (glucose and CD6-CD8) and (2) fractionate the mixture to obtain fractions predominantly enriched in CD9-CD21 and CD22-CD60. A mathematical simulation predicting the composition of the CD mixture after diafiltration was applied to select the strategy of fractionation at two different concentrations (1 and 3g/L). The results obtained for an initial concentration of 1g /L are quite interesting since the purity of large ring cyclodextrins in the final retentate is 97%.

L'hydroformylation (l’action d’un mélange gazeux CO/H2 sur une liaison C=C en présence d’un catalyseur métallique pour former des aldéhydes) du 10-undécénitrile (une oléfine biosourcée obtenue à partir d'huile de ricin) a été étudiée. Elle représente une étape clé dans la synthèse de monomères vers le polyamide-12. La combinaison in situ de Rh(acac)(CO)2 avec 20 équivalents de Biphephos, un ligand biphosphite encombré, conduit à une régiosélectivité (rapport aldéhyde linéaire/branché, l/b jusqu’à 99:1), une chimiosélectivité (jusqu’à 74% d’aldéhydes) et une activité (TOF jusque 28,000 mol(aldéhydes).mol(Rh)-1.h-1) optimisées. Les conditions opératoires, en particulier le rapport substrat-catalyseur, ont une forte influence sur l’isomérisation de la liaison C=C: une forte rétro-isomérisation des alcènes internes en oléfines terminales peut être observée sous certaines conditions. L’isomérisation-hydroformylation de l'oléonitrile (une autre oléfine grasse biosourcée avec une liaison C=C en milieu de chaine) a aussi été étudiée. Nous avons également démontré que la combinaison in situ de précurseurs de ruthénium, un métal significativement moins cher mais moins étudié, avec le ligand Biphephos conduit à des productivités élevées et à des sélectivités identiques à celles obtenues avec le système Rh-Biphephos. Le recyclage du catalyseur par nanofiltration organique (OSN) a été validé (99% de recyclage du système catalytique Rh-Biphephos). La modification du Biphephos pour améliorer sa récupération par nanofiltration a été entreprise: une nouvelle synthèse impliquant une étape de métathèse croisée avec des acrylates a été validée et des ligands avec un volume plus important, et possiblement une affinité différenciée vis-à-vis de la membrane, ont été développés. / Hydroformylation (action of syngas on C=C bonds in presence of a transition metal-catalyst to form aldehydes) of 10-undecenitrile (a bio-sourced fatty olefin obtained from castor oil) was studied as a key reaction step toward the formation of monomers for polyamide-12 synthesis. In situ combination of Rh(acac)(CO)2 with 20 equiv of Biphephos, a bulky biphosphite ligand, led to optimized regioselectivity (linear-to-branched aldehyde ratio; l/b up to 99:1), chemoselectivity (up to 74% of aldehyde) and activity (TOF up to 28,000 mol(aldehydes).mol(Rh)-1.h-1). Reaction conditions, in particular the substrate-to-catalyst ratio, have a strong influence on the extent of the isomerization side-reaction: a strong back-isomerization of internal alkenes into terminal olefins was observed under specific conditions. Tandem isomerization-hydroformylation was also investigated through the prism of oleonitrile (another biosourced long-chain fatty olefin with a C=C bond in remote internal position). It was also demonstrated that in situ combinations of ruthenium precursors, a much cheaper but poorly studied metal, with Biphephos lead to high productivities and similar selectivities than Rh-based systems. Catalyst recycling by Organic Solvent Nanofiltration (OSN) was possible (99% of Rh-Biphephos catalytic system recovery). Structural modification of Biphephos to improve its recovery by OSN was undertaken. An original synthetic pathway involving insertion of vinyl moieties on the Biphephos frame to perform cross-metathesis with acrylates was validated and ligands with a higher volume, and possibly different affinity toward organic membranes, were undertaken.

The aim of the dissertation to study small organic solute rejection in organic solvent nanofiltration using cheminformatics and machine learning. Chemically diverse datasets were curated using a novel medium high-throughput methodology and literature data extraction. These datasets contained thousands of datapoints of small organic solute rejections and process parameters. Different chemical fingerprinting has been used for feature generation, such as molecular descriptors, Morgan fingerprints, and latent-vector representation. These features were used to train different machine learning models, such as graph neural networks, partial least squares regression, and boosting tree algorithms. The obtained models were used to predict small organic solute rejection for nanofiltration related applications. Correlation between rejection and the molecular descriptors have been studied to deepen the understanding of transport and rejection through polymeric membranes. Explainable artificial intelligence concept was used to study the effect of solute, solvent and membrane structure on solute rejection. The conclusion of the dissertation highlights the importance of the chemical structure effect in nanofiltration and provides a future perspective on data-driven approached for nanofiltration and organic solvent nanofiltration.