Technologies du vivant - Life Technologies

Développement d'une installation de biosorption à l'échelle pilote = Entwicklung einer Biosorption Pilotanlage

Nussbaum, Fabian ; Crelier, Simon (Dir.)

Mémoire de diplôme HES : Haute Ecole d'Ingénierie, 2008.

Objectif: Le but de ce travail de diplôme était d’encapsuler des algues pour réaliser la biosorption en lit fixe de ions cuivre. Les liants utilisés étaient de l’alginate, du chitosan et du K-carrageenan. . Les billes d’adsorbant avec différents rapports algue/liant devaient être caractérisées par des mesures de diamètre, de densité, ainsi que par celle de leurs isothermes et... Plus

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    Résumé
    Objectif: Le but de ce travail de diplôme était d’encapsuler des algues pour réaliser la biosorption en lit fixe de ions cuivre. Les liants utilisés étaient de l’alginate, du chitosan et du K-carrageenan. . Les billes d’adsorbant avec différents rapports algue/liant devaient être caractérisées par des mesures de diamètre, de densité, ainsi que par celle de leurs isothermes et cinétiques d’adsorption. L’influence de différents paramètres devaient être testés pour l’adsorption : celles de la matrice, du pH, de la taille des billes, de la porosité, de la quantité d’algue encapsulée, de la vitesse d’agitation et la présence de cristaux de NaCl sur l’algue. Plusieurs techniques d’extrusion à l’échelle pilote ont dû être développées. Les essais d’adsorption en lit fixe devaient encore permettre de calculer les capacités statiques et dynamiques par l’analyse des courbes de Percée. Résultats: Le diamètre des différentes billes va de 3.67mm à 6.32mm. La capacité d’adsorption de la poudre d’algue est de 67mg/g. La capacité des billes d’alginate 2% est de 156mg/g, celle des billes de K-carrageenan 2% de 128mg/g et celle des billes de chitosan 2% de 210mg/g. La capacité des billes composées de la matrice est supérieure par rapport aux billes encapsulant l’algue. La capacité est supérieure pour des pH de 6 et 7 par rapport à des pH de 3, 4 et 5. Une quantité supérieure d’algue encapsulée améliore la capacité. Tous les adsorbants atteignent un équilibre avant 200 minutes. Les billes de chitosan 2% atteignent un équilibre après 20 minutes. L’adsorption en lit fixe a une capacité statique de 287mg/g pour les billes de chitosan 2%.
    Zusammenfassung
    Ziel: Das Ziel dieser Diplomarbeit bestand darin, Algen einzukapseln, um die Biosorption von Kupferionen in festem Bett durchführen zu können. Die benutzten Bindemittel waren Alginat, Chitosan und K-carrageenan. Man musste das Verhältnis von Adsorbent und Bindemittel optimieren und es kennzeichnen durch Durchmessermessungen, der Dichte, Isothermen und Adsorptionskinetik herstellen. Verschiedene Parameter wurden auf die Adsorption getestet: der Einfluss der Matrize, des pH-Wertes, der Durchlässigkeit, der Menge eingekapselter Biomasse, der Bewegungsgeschwindigkeit, der Grösse der Kugeln und die Anwesenheit von NaCl-Partikeln auf der Alge. Mehrere Techniken industriellen Strangpressens mussten entwickelt werden. Die Adsorption in festem Bett erlaubte die Untersuchung der Durchbruchskurven und die Berechnung der statischen und dynamischen Kapazitäten. Resultate: Der Durchmesser der verschiedenen Kugeln geht von 3.67mm bis zu 6.32mm. Die Kapazität der Adsorption des Algenpulvers beträgt 67mg/g. Die Kapazität der Alginatkugeln 2% ist von 156mg/g, jene der Kugeln von K-carrageenan 2% von 128mg/g und jene der Kugeln von chitosan 2% von 210mg/g. Die Kapazität der aus der Matrize hergestellten Kugeln ist grösser als die der Algenkugeln. Die Kapazität ist grösser für pH von 6 und 7 als für pH von 3,4 und 5. Eine grössere Menge eingekapselter Alge verbessert die Kapazität. Alle Adsorbente erreichen ein Gleichgewicht vor 200 Minuten. Die Chitosankugeln 2% erreichen ein Gleichgewicht nach 20 Minuten. Die Adsorption in festem Bett hat eine statische Kapazität 287mg/g für die Chitosankugeln 2%.