Membrane active de NanoFiltration (NF) et UltraFiltration (UF) pour une meilleure productivité

PROBLÈME ADRESSÉ

Ces dernières années, de nombreux efforts ont été consacrés à la fabrication de membranes hautement efficaces pour les processus de filtration et de séparation industriels. En raison des structures physiques et chimiques inégalées des nanomatériaux, ceux-ci ont été utilisés pour la construction de membranes de nanofiltration (NF) et d’ultrafiltration (UF). Lorsque les clients sont dans un procédé nécessitant différentes limites de poids moléculaire (MWCO), ils doivent acheter de nombreuses membranes. La présente invention résout ce problème en proposant une seule membrane polymère réutilisable offrant un MWCO ajustable.

TECHNOLOGIE

L'invention, une membrane en nanocristal de cellulose (CNC) à taille de pore ajustable, vise à remplacer certaines membranes NF et UF actuellement disponibles sur le marché afin d'offrir à l’industrie une flexibilité dans leurs procédés. Selon les besoins du procédé, l'utilisateur final sera en mesure de contrôler activement la taille des pores de cette membrane intelligente, à quelques nanomètres près (nm), en faisant simplement barboter du CO2 et du N2 dans une solution aqueuse. Ce contrôle actif permet l'ajustement du niveau de filtration et du débit. En outre, cela réduit les frais de maintenance : étant donné que l'utilisateur final peut ouvrir les pores pour nettoyer le filtre et par la suite les fermer pour la réutiliser comme si elle était toute neuve.

AVANTAGES

Première membrane NF-UF commutable sur le marché.

Performance améliorée :
- Commutabilité/contrôle actif de la taille des pores : contrôle sur l’ouverture et sur la fermeture des pores.
  - Intervalle NMWCO : 5 000 à 300 000 Da.
  - Intervalle nominal de la taille des pores : 3 nm à 100 nm.
  - Commutabilité de la taille des pores : + -50% (ex : pour une membrane de 10 nm, elle aurait une taille de pores allant de 5 à 15 nm).
- Deux stimulus « simples » pour le contrôle : soit en faisant barboter du CO2 et du N2 dans le fluide de traitement, soit en modifiant le pH.
- Précision/Répétabilité de l'ajustement de la taille des pores : au nanomètre près.
- Rapidité de réaction au gaz : ajustement du MWCO en quelques secondes.
- Bonne résistance à la pression (P) : comme les membranes standards.
- Bonne résistance à la température : 0-40 °C, plus de 40 °C si P? 2 bar).
- Bonne compatibilité chimique : la CNC est un bipolymère et peut supporter diverses solutions aqueuses. La CNC fonctionnalisée est hydrophile après barbotage au CO2 et hydrophobe après barbotage du N 2: permet de l'utiliser pour les procédés sans huile ni graisse (FOG).
Économique :
- pour le Fabricant de membranes :
  - Méthode de production simple.
  - Faible quantité de matériel actif nécessaire à la fabrication de la membrane (~ 9gr/m2) et coût compétitif du matériel CNC.
- pour l'Utilisateur final :
  - Utilisation de stimuli simples/économiques (CO2 et N2).
  - Flexibilité opérationnelle accrue et coûts de maintenance réduits :
    - Réduction du nombre de membranes à acquérir.
    - Réutilisable : facile à laver/enlever les contaminations.
    - Robuste et longue durée d’opération.
Écologique : procédé écoénergétique et excellent moyen de valoriser le CO2. De plus, le CNC est une matière première abondante et renouvelable.

APPLICATIONS

Nano-filtration et ultra-filtration commutable et/ou contrôle de débit, dans différents secteurs :

Médical : hémodialyse, stérilisation.
Procédés industriels : eau d'alimentation de haute qualité/ultrapure, récupération/recyclage de l'eau de procédé.
Aliments et boissons : concentration, clarification, fractionnement.
Prétraitement de l'eau potable et de l'eau de mer : clarification, prétraitement par des procédés d’osmose inverse (RO) et d'électrodialyse inverse (EDR).
Biopharmaceutique : équipement de laboratoire pour la centrifugation/séparation.
Traitement des eaux usées : domestiques/municipales/agricoles/industrielles/marines/navales, membranes bioréacteurs (MBR), procédés exempts d'huile et de graisse (FOG), élimination des perturbateurs endocriniens (EDCs).

Utilisable pour divers liquides (compatible avec la cellulose), mais la commutation de la taille des pores se produit lorsque le pH est compris entre 6 et 10. À l’extérieur de cet intervalle de pH, la membrane est utilisée comme une membrane standard.

Membrane active de NanoFiltration (NF) et UltraFiltration (UF) pour une meilleure productivité

PROBLÈME ADRESSÉ

TECHNOLOGIE

AVANTAGES

Première membrane NF-UF commutable sur le marché.

Performance améliorée :

Commutabilité/contrôle actif de la taille des pores : contrôle sur l’ouverture et sur la fermeture des pores.

Intervalle NMWCO : 5 000 à 300 000 Da.

Intervalle nominal de la taille des pores : 3 nm à 100 nm.

Commutabilité de la taille des pores : + -50% (ex : pour une membrane de 10 nm, elle aurait une taille de pores allant de 5 à 15 nm).

Deux stimulus « simples » pour le contrôle : soit en faisant barboter du CO2 et du N2 dans le fluide de traitement, soit en modifiant le pH.

Précision/Répétabilité de l'ajustement de la taille des pores : au nanomètre près.

Rapidité de réaction au gaz : ajustement du MWCO en quelques secondes.

Bonne résistance à la pression (P) : comme les membranes standards.

Bonne résistance à la température : 0-40 °C, plus de 40 °C si P? 2 bar).

Bonne compatibilité chimique : la CNC est un bipolymère et peut supporter diverses solutions aqueuses. La CNC fonctionnalisée est hydrophile après barbotage au CO2 et hydrophobe après barbotage du N 2: permet de l'utiliser pour les procédés sans huile ni graisse (FOG).

Économique :

pour le Fabricant de membranes :

Méthode de production simple.

Faible quantité de matériel actif nécessaire à la fabrication de la membrane (~ 9gr/m2) et coût compétitif du matériel CNC.

pour l'Utilisateur final :

Utilisation de stimuli simples/économiques (CO2 et N2).

Flexibilité opérationnelle accrue et coûts de maintenance réduits :

Réduction du nombre de membranes à acquérir.

Réutilisable : facile à laver/enlever les contaminations.

Robuste et longue durée d’opération.

Écologique : procédé écoénergétique et excellent moyen de valoriser le CO2. De plus, le CNC est une matière première abondante et renouvelable.

APPLICATIONS

Nano-filtration et ultra-filtration commutable et/ou contrôle de débit, dans différents secteurs :

Médical : hémodialyse, stérilisation.

Procédés industriels : eau d'alimentation de haute qualité/ultrapure, récupération/recyclage de l'eau de procédé.

Aliments et boissons : concentration, clarification, fractionnement.

Prétraitement de l'eau potable et de l'eau de mer : clarification, prétraitement par des procédés d’osmose inverse (RO) et d'électrodialyse inverse (EDR).

Biopharmaceutique : équipement de laboratoire pour la centrifugation/séparation.

Traitement des eaux usées : domestiques/municipales/agricoles/industrielles/marines/navales, membranes bioréacteurs (MBR), procédés exempts d'huile et de graisse (FOG), élimination des perturbateurs endocriniens (EDCs).

Utilisable pour divers liquides (compatible avec la cellulose), mais la commutation de la taille des pores se produit lorsque le pH est compris entre 6 et 10. À l’extérieur de cet intervalle de pH, la membrane est utilisée comme une membrane standard.

STATUT DE LA PROPRIÉTÉ INTELLECTUELLE

Brevet provisoire déposé 62/779,120

Licence d'exploitation disponible

Directrice de projet : Josianne Vigneault

Membrane active de NanoFiltration (NF) et UltraFiltration (UF) pour une meilleure productivité

PROBLÈME ADRESSÉ

TECHNOLOGIE

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AVANTAGES

Première membrane NF-UF commutable sur le marché.

Performance améliorée :

Commutabilité/contrôle actif de la taille des pores : contrôle sur l’ouverture et sur la fermeture des pores.

Intervalle NMWCO : 5 000 à 300 000 Da.

Intervalle nominal de la taille des pores : 3 nm à 100 nm.

Commutabilité de la taille des pores : + -50% (ex : pour une membrane de 10 nm, elle aurait une taille de pores allant de 5 à 15 nm).

Deux stimulus « simples » pour le contrôle : soit en faisant barboter du CO2 et du N2 dans le fluide de traitement, soit en modifiant le pH.

Précision/Répétabilité de l'ajustement de la taille des pores : au nanomètre près.

Rapidité de réaction au gaz : ajustement du MWCO en quelques secondes.

Bonne résistance à la pression (P) : comme les membranes standards.

Bonne résistance à la température : 0-40 °C, plus de 40 °C si P? 2 bar).

Bonne compatibilité chimique : la CNC est un bipolymère et peut supporter diverses solutions aqueuses. La CNC fonctionnalisée est hydrophile après barbotage au CO2 et hydrophobe après barbotage du N 2: permet de l'utiliser pour les procédés sans huile ni graisse (FOG).

Économique :

pour le Fabricant de membranes :

Méthode de production simple.

Faible quantité de matériel actif nécessaire à la fabrication de la membrane (~ 9gr/m2) et coût compétitif du matériel CNC.

pour l'Utilisateur final :

Utilisation de stimuli simples/économiques (CO2 et N2).

Flexibilité opérationnelle accrue et coûts de maintenance réduits :

Réduction du nombre de membranes à acquérir.

Réutilisable : facile à laver/enlever les contaminations.

Robuste et longue durée d’opération.

Écologique : procédé écoénergétique et excellent moyen de valoriser le CO2. De plus, le CNC est une matière première abondante et renouvelable.

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APPLICATIONS

Nano-filtration et ultra-filtration commutable et/ou contrôle de débit, dans différents secteurs :

Médical : hémodialyse, stérilisation.

Procédés industriels : eau d'alimentation de haute qualité/ultrapure, récupération/recyclage de l'eau de procédé.

Aliments et boissons : concentration, clarification, fractionnement.

Prétraitement de l'eau potable et de l'eau de mer : clarification, prétraitement par des procédés d’osmose inverse (RO) et d'électrodialyse inverse (EDR).

Biopharmaceutique : équipement de laboratoire pour la centrifugation/séparation.

Traitement des eaux usées : domestiques/municipales/agricoles/industrielles/marines/navales, membranes bioréacteurs (MBR), procédés exempts d'huile et de graisse (FOG), élimination des perturbateurs endocriniens (EDCs).

Utilisable pour divers liquides (compatible avec la cellulose), mais la commutation de la taille des pores se produit lorsque le pH est compris entre 6 et 10. À l’extérieur de cet intervalle de pH, la membrane est utilisée comme une membrane standard.

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STATUT DE LA PROPRIÉTÉ INTELLECTUELLE

Brevet provisoire déposé 62/779,120

Licence d'exploitation disponible

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Directrice de projet : Josianne Vigneault