Prof. Dr. Anthony SZYMCZYK
Caractérisation électrocinétique des membranes : passé, présent et futur
Le potentiel zêta des membranes peut être déduit de méthodes électrocinétiques telles que le potentiel d'écoulement et le courant d'écoulement. Etant donné que ces techniques permettent d'envisager la compensation de la charge de surface par les ions au sein de la double couche électrique du côté liquide de l'interface, elles sont particulièrement utiles pour étudier des problèmes d'intérêt pratique. L'évaluation du potentiel zêta des membranes est particulièrement intéressante pour donner un aperçu du processus de formation de charge des surfaces membranaires mais aussi pour étudier la fonctionnalisation de surface, l'encrassement, le vieillissement ... Du point de vue expérimental, le moyen le plus simple de réaliser la caractérisation électrocinétique des membranes consiste à mettre en œuvre des mesures transversales (c'est-à-dire à travers les pores). Cependant, la structure multicouche de nombreuses membranes rend la détermination des propriétés de la couche cutanée assez délicate. Afin de surmonter ce problème, des mesures tangentielles (potentiel d'écoulement ou courant d'écoulement) basées sur l'application d'un gradient de pression le long de la couche de peau de la membrane ont été développées et sont devenues la méthode la plus largement utilisée pour déterminer le potentiel zêta des membranes.
Cependant, des complications ont été signalées lorsque de telles mesures électrocinétiques tangentielles sont appliquées à des membranes pour lesquelles une partie du signal expérimental est susceptible de traverser la matrice membranaire (et pas seulement sur la surface externe de la couche cutanée) [1]. Cette contribution parasite au signal expérimental, appelée fuite électrocinétique [2], a été largement négligée dans la littérature bien qu'elle puisse conduire à une détermination relativement imprécise du potentiel zêta ou même à des conclusions trompeuses sur les propriétés de surface des membranes. Cependant, des informations pertinentes sur la matrice membranaire peuvent être extraites d'une fuite électrocinétique puisque la membrane est traversée par ce phénomène parasite. Ainsi, nous montrerons que les fuites électrocinétiques peuvent être utilisé en tant que sonde pour étudier divers phénomènes se produisant à l'intérieur du matrice de membrane, en accordant une attention particulière aux problèmes d'encrassement et de vieillissement.
[1] A. Szymczyk, Y. Ibrahim Dirir, M. Picot, I. Nicolas, F. Barrière, J. Membr. Sci. 429 (2013) 44-51.
[2] C. Rouquié, S. Liu, M. Rabiller-Baudry, A. Riaublanc, M. Frappart, E. Couallier, A. Szymczyk, J. Membr. Sci. 599 (2020) 117707.