Modification by sorption and physicochemical characterizations of a dialysis membrane to produce valuable saline solutions

Modification par adsorption et caractérisations physico-chimiques d’une membrane de dialyse pour la préparation de solutions salines valorisables

 

L. H. Essis-Tomé*1,2, T. Q. Nguyen3, D. Violleau4, V. Lasquellec4, J. Marcq3, A. Elana2, M. Pontié*2

1Laboratoire de Sciences Physiques Fondamentales et Appliquées,

Ecole Normale Supérieure d’Abidjan, 08 BP 10 Abidjan 08, Côte d’Ivoire

2 Laboratoire d’Electrochimie et Chimie Analytique, UMR CNRS-ENSCP-UPMC n° 7575, ACI JC N° 4052,

Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris, 11 rue Pierre et Marie Curie, F-75231 Paris Cedex 05, France

3 Laboratoire Polymères, Biopolymères, Membranes, UMR CNRS 6522, CNRS-Université de Rouen,

Boulevard Maurice de Broglie, F-76821 Mont-St-Aignan, France

4 Adresse actuelle : Université d’Angers, UFR Sciences, Groupe Analyses et Procédés (GAP)

2 Bd Lavoisier, 49045 Angers cedex 01, France

* Corresponding author. E-mail: essisy@yahoo.fr and maxime.pontie@univ-angers.fr

Received: 11 October 2004; revised version accepted: 06 February 2006

Abstract

This work aims at improving dialysis membrane selectivity and adaptability to the media to be treated by surface modifications using a polyelectrolyte. The poly(acrylonitrile-co-methallyl sulfonate) membrane, denoted AN69, has been modified by adsorption of a cationic polyelectrolyte, the poly(allyldimethylammonium chloride), denoted PDAMA, on the membrane from its dilute solution. The modified membrane was characterized by measuring the selectivity towards lithium ions (Li+) in dialysis, and by measuring its transport number, the diffusional flow and the hydraulic permeability. The results showed that the membrane charge is reversed upon adsorption of the PDAMA, indicating a drastic change in the membrane surface charge. Although the adsorption is reversible, it is so strong due to multiple membrane-polyelectrolyte electrostatic interactions that the layer is only removed by conditioning in NaCl aqueous solution which ionic strength is higher than 2 mol/L. The modified membrane appeared to be more selective to ions and the surface modifications can be controlled to adapt membrane to its end use.

Keywords: Membrane; Dialysis; Modified surface; AN 69; Selectivity; Sorption; Cationic Polyelectrolyte.

Résumé

Ce travail participe à l’amélioration de la sélectivité et de l’adaptabilité au milieu d’étude d’une membrane de dialyse en poly(acrylonitrile-co-methallyl sulfonate), plus communément appelée AN69. A cet effet, nous avons procédé à des modifications de la surface de cette membrane par simple adsorption d’un polyélectrolyte cationique, le chlorure de poly(diallyldiméthylammonium), noté PDAMA. Les modifications physico-chimiques de la membrane AN69 sont suivies par la détermination des nombres de transport de Li+ à partir de mesures de potentiel de membrane, par des mesures directes de flux de diffusion de plusieurs solutions d’électrolytes et par des mesures de perméabilité hydraulique, avant et après modification. Il apparaît que l’adsorption du polyélectrolyte sur la surface de la membrane est essentiellement due à des interactions électrostatiques et ne peut être décrochée que dans une solution concentrée de chlorure de sodium (> 2 mol/L). Par ailleurs, la membrane ainsi modifiée voit sa sélectivité vis-à-vis de certains ions changer et la modification de la surface peut être contrôlée.

Mots clés : Membrane; Dialyse ; AN69 ; Adsorption ; Polyélectrolyte cationique ; Sélectivité.

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