Université de Rennes 1 Molecular simulations of reverse osmosis membranes Simulations moléculaires de membranes d'osmose inverse simulationsdynamique moléculairemembranes d'osmose inversepolyamide simulationsmolecular dynamicsreverse osmosis membranespolyamide Eau salée -- Dessalement -- Osmose inverse Thèses et écrits académiques Dynamique moléculaire Thèses et écrits académiques Polyamides Thèses et écrits académiques L'osmose inverse (OI) est actuellement le procédé le plus utilisé mondialement pour le dessalement des eaux saumâtres et de l’eau de mer. Cette thèse s'est intéressée à la simulation moléculaire de membranes d'OI afin d'améliorer la compréhension des propriétés structurales, dynamiques et de transport de l'eau et d'ions à l'intérieur de ces matériaux. La membrane d'OI étudiée dans ce travail est une membrane de polyamide aromatique, matériau le plus utilisé actuellement en OI. Dans la première partie de ce travail, une méthodologie a été développée pour construire un modèle atomique en trois dimensions d'une membrane polyamide fortement réticulé. Des simulations de dynamique moléculaire à l’équilibre (EMD) et hors-équilibre (NEMD) ont été réalisées pour étudier le comportement de l'eau et des ions Na+ et Cl- à travers la membrane. Les simulations EMD ont montré que les caractéristiques structurales de la membrane modèle étaient en bon accord avec celles d'une membrane typique d'OI. Les propriétés dynamiques et diélectriques de l'eau confinée dans la membrane ont également été étudiées et il a été montré que celles-ci étaient fortement modifiées par rapport à une phase volumique. Deux types de techniques NEMD ont été utilisés pour étudier le transport baromembranaire à travers la membrane modèle. La perméabilité à l'eau pure a été trouvée en très bon accord avec les données expérimentales rapportées dans la littérature et les deux méthodes NEMD ont révélé une très forte rétention saline, confirmant ainsi la pertinence du modèle de membrane d'OI développé dans ce travail. Reverse osmosis (RO) is currently the leading process used worldwide for both brackish and seawater desalination. This thesis focuses on the molecular simulation of RO membranes in order to improve the understanding of structure, dynamics and transport of water and ions inside these materials. The RO membrane studied in this work is a typical polyamide RO membrane. In the first step of this work, a methodology for building a fully atomic and three-dimensional model of a highly cross-linked polyamide membrane was developed. Both equilibrium molecular dynamics (EMD) and non-equilibrium molecular dynamics (NEMD) simulations were further performed to investigate the behavior of water and ions (Na+ and Cl-) through the membrane. EMD simulations showed that the structural characteristics of the model polyamide membrane were in good agreement with those of a typical RO membrane. The dynamics and dielectric properties of water confined in the RO membrane were also studied and have shown to be dramatically modified with respect to the bulk phase. Two types of NEMD techniques were employed to investigate pressure-driven transport through the model membrane. Pure water permeability was found to be in very good agreement with experimental data reported in the literature for similar membrane materials and both NEMD methods highlighted very high salt rejection properties, thus confirming the relevance of the model membrane developed in this work. Electronic Thesis or DissertationText en application/pdf1 : 5693 Kohttps://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/92c8d583-2f58-4562-8af6-1b8bf443c395 Ding Hu Minxia Ding 1982-04-10 CN 190857897 hdingmx@gmail.com 2015REN1S058 http://www.theses.fr/2015REN1S058 2015-04-15 Chimie Université de Rennes 1thesis.degree.grantor_1 02778715X Doctorat Docteur non ouiSzymczykAnthonyintervenant_1155658948 Sciences de la matièreecoleDoctorale_1 139061916 Sciences chimiques‎ de RennespartenaireRecherche_1 161775241 Université européenne de BretagnepartenaireRecherche_2 139075119 ddc:540 SzymczykAnthonyUniversité de Rennes 1Sciences et technologie, médecine, pharmacie, odontologie, droit, économie, gestion, philosophieSciences de la matièreÉcole doctorale Sciences de la matière (Rennes)Sciences chimiques‎ de RennesUniversité européenne de Bretagne ASCII PDF 5829589