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AVERTISSEMENT



Ce document est le fruit d’un long travail approuvé par le jury de
soutenance et mis à disposition de l’ensemble de la communauté
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LIENS




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http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
Institut National Polytechnique de Lorraine - École doctorale RP2E
École Nationale Supérieure des Industries Chimiques
Laboratoire Réactions et Génie des Procédés


THÈSE

Présentée pour obtenir le titre de
DOCTEUR DE L’INPL
Spécialité : Génie des Procédés et des Produits

Par

Wei LU
Master Recherche en Génie des Procédés-INPL
Master en Génie Chimique-Université Polytechnique du Hebei, Chine


Étude de l’échange d’ions modulé électriquement :
Application du couplage échange d’ions-électrodialyse
à la séparation de biomolécules


Soutenue publiquement le 21 juin 2010 devant le jury composé de :

Président : F. LAPICQUE, Directeur de Recherche CNRS (LRGP, Nancy)

Rapporteurs : D. PAOLUCCI, Maître de Conférences (ENSCM, Montpellier)
D. SACCO, Professeur (Université de Perpignan, Perpignan)

Examinateurs : G. GREVILLOT, Directeur de Recherche CNRS (LRGP, Nancy)
L. MUHR, Maître de Conférences (ENSIC, Nancy)
M-A. THEOLEYRE, Directeur Technique (EURODIA, Pertuis) 2





Je dédie ce travail à Wei, mon époux, pour son amour, ses conseils,
son soutien moral.


Je dédie aussi ce travail à mes parents, sans qui je ne serais pas où
j’en suis aujourd’hui.




献献献献 给给给给 我我我我 的的的的 父父父父 母母母母- 路士路士路士路士 保保保保 ,,,, 代代代代 光光光光 荣荣荣荣

献 给 我 的 丈 夫- 李伟
3
4 REMERCIEMENTS

Ce travail de thèse a été réalisé au sein de l’équipe « Génie des Séparations en Milieux
Poreux » du Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (ancien « Génie des Procédés de
Séparation » du Laboratoire des Sciences du Génie Chimique), à l’Ecole Nationale Supérieure des
Industries Chimiques de Nancy (ENSIC), partie intégrante de l’Institut National Polytechnique de
Lorraine (INPL).

Mes remerciements s’adressent tout d’abord à Madame Laurence MUHR, ma directrice de
thèse, non seulement pour son appui scientifique, sa grande disponibilité et sa gentillesse mais aussi
pour la lecture soigneuse de ce mémoire.

Je remercie également Monsieur Georges GREVILLOT pour sa participation active à cette
thèse en tant que co-encadrant, pour ses conseils scientifiques, son encouragement et sa confiance.

Je remercie tous particulièrement tous les membres de mon jury, c’est-à-dire Monsieur Daniel
SACCO, ainsi que Madame Delphine PAOLUCCI pour avoir accepté de juger ce travail et d’en être
les rapporteurs, Monsieur Marc-André THEOLEYRE pour en avoir été examinateur et Monsieur
François LAPICQUE pour m’avoir fait l’honneur d’accepter de présider le jury de ma thèse.

Je souhaite aussi remercie mes collègues de bureau : Fleur lise, Frédéric, Jacques, Nabil pour
les bons moments passés ensemble, ainsi qu’à tous les membres du GPS pour l’ambiance sympathique
et charmante de travail.

Je ne pourrais terminer sans remercier tous mes amis pour leur encouragement et leur soutien
moral.
5 6









SOMMAIRE
7
8 SOMMAIRE

REMERCIEMENTS..............................................................................5
SOMMAIRE..........................................................................................9
INTRODUCTION GENERALE.........................................................15
1 Etude bibliographique....................................................................21
Introduction .......................................................................................................................... 21
1.1 Echange d’ions ......................................................................................................... 21
1.1.1 Introduction ...................................................................................................... 21
1.1.2 Propriétés générales des résines échangeuses d’ions (Helfferich, 1962) ......... 22
1.1.3 Opération d’échange d’ions en colonne ........................................................... 24
1.1.4 Types d’opérations d’échange d’ions en colonne ............................................ 28
1.2 Electrodialyse ........................................................................................................... 30
1.2.1 Introduction 30
1.2.2 Principe des membranes d’électrodialyse ........................................................ 30
1.2.3 Application de l’électrodialyse (Roux-de Balmann et Casademont, 2006) ..... 35
1.2.4 Phénomène de transport ................................................................................... 39
1.2.5 Aspects énergétiques ........................................................................................ 41
1.3 Combinaison Echange d’ions-Electrodialyse........................................................... 43
1.3.1 Introduction ...................................................................................................... 43
1.3.2 Principe et fonctionnement............................................................................... 44
1.3.3 Propriétés électrochimiques des résines échangeuses d’ions........................... 46
1.3.4 Applications ..................................................................................................... 52
1.4 Les acides aminés et les peptides ............................................................................. 53
1.4.1 Introduction 53
1.4.2 Propriétés acido-basiques................................................................................. 55
1.4.3 La purification ou la séparation des acides aminés et des peptides ................. 57
Bibliographie........................................................................................................................ 60
2 Purification de biomolécules dans un processus cyclique : Echange
d’ions, Elution par l’acide carbonique, Electrorégénération...............67
Introduction .......................................................................................................................... 67
2.1 Montage expérimental : matériels et méthodes........................................................ 68
9

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