Offre de Thèse :Pervaporation membranaire pour la cristallisation

Titre de la thèse :
Pervaporation membranaire pour la cristallisation : Développement d’un procédé continu et applications en génie pharmaceutique

Directeurs de thèse :
Catherine CHARCOSSET : catherine.charcosset@univ-lyon1.fr
Élodie CHABANON : elodie.chabanon@univ-lyon1.fr, Denis MANGIN : denis.mangin@univ-lyon1.fr

Ecole Doctorale : Chimie
Financement : Il s’agit d’un sujet de thèse de Doctorat avec un financement du Ministère de la Recherche et de l’Enseignement. Le candidat sélectionné par les directeurs de thèse devra passer une audition devant un jury de l’Ecole Doctorale de Chimie de Lyon.
Date de début de thèse : Octobre 2018
Durée : 3 ans
Profil souhaité : Etudiant(e) en dernière année de Master ou d’Ecole d’ingénieur. Domaine de compétence: procédés, membranes, cristallisation, etc. Etre dans les premiers du classement à l’issu des épreuves écrites d’un Master Recherche et/ou bien classé dans sa dernière année d’école d’ingénieurs.
Candidature : Envoi d’un CV et d’une lettre de motivation avec au moins 2 références à Catherine Charcosset, catherine.charcosset@univ-lyon1.fr
Mots clés : Génie des Procédés, Procédés membranaire, cristallisation
Descriptif du sujet :
Cette thèse s’inscrit dans la continuité de travaux réalisés au LAGEP dans le domaine des procédés membranaires en génie pharmacotechnique et des procédés d’élaboration du solide (cristallisation, co-cristallisation, précipitation, polymorphisme).
La cristallisation/précipitation d’un composé est engendrée sous l’effet d’un changement de température et/ou de composition (évaporation de solvant, ajout d’un anti-solvant, ensemencement…) d’une solution saturée. Ainsi, le contrôle fin du transfert de chaleur et/ou de matière constitue un paramètre clé du procédé.
Par ailleurs, les procédés membranaires sont considérés comme l’une des technologies les plus prometteuses pour le développement d’un procédé intensifié (réduction volume/coût, augmentation production/pureté…), continu, facile à extrapoler, permettant un contrôle local fin de l’hydrodynamique et du transfert de matière/chaleur.
Parmi les procédés membranaires connaissant un intérêt croissant, la pervaporation membranaire est développée principalement pour la déshydratation de solvants et la séparation de mélange organique. Le principe est d’utiliser une membrane dense à la surface de laquelle circule le liquide d’alimentation, généralement chauffé. La membrane côté perméat est également mise sous vide, ce qui permet le transfert de matière à travers la membrane par vaporisation d’un composé de façon préférentielle. Dans le domaine pharmaceutique, la pervaporation membranaire est utilisée principalement pour la déshydratation d’effluents pour la récupération de solvants, l’élimination d’eau lors de réactions, et la cristallisation par évaporation de solvant. En ce qui concerne la cristallisation, cette technique reste relativement peu étudiée malgré les potentialités industrielles d’un procédé intensifié.
Les objectifs de cette thèse de doctorat sont de : (1) développer au laboratoire un pilote de pervaporation membranaire, (2) mettre en évidence l’influence des différents paramètres du procédé (membrane, débits, etc) pour la séparation d’un mélange modèle (par exemple eau/éthanol), puis la cristallisation d’un principe actif modèle (par exemple paracétamol), (3) appliquer ces résultats à la séparation de différents mélanges et cristallisation de principes actifs ; une attention particulière sera portée à la mise en évidence des potentialités (contrôle de la sursaturation, du polymorphisme…), (4) développer un procédé continu pour une industrialisation (par exemple en plaçant plusieurs modules membranaires en série) et un modèle prédictif de pervaporation membranaire.

Publications liées à cette thématique de recherche :
E. CHABANON, D. MANGIN, C. CHARCOSSET, Membranes and crystallization processes: State of the art and prospects, Journal of Membrane Science, 509 (2016) 57-67.
R. KIEFFER, D. MANGIN, F. PUEL, C. CHARCOSSET, Precipitation of Barium sulphate in a hollow fiber membrane contactor, Part II: the influence of the process parameters, Chemical Engineering Science, 64 (2009) 1885-1891.
P.D. CHAPMAN, T. OLIVEIRA, A.G. LIVINGSTON, K. LI, Membranes for the dehydration of solvents by pervaporation, Journal of Membrane Science, 318 (2008) 5–37.
D. CHEN, K.K. SIRKAR, C. JIN, D. SINGH, R. PFEFFER, Membrane-based technologies in the pharmaceutical industry and continuous production of polymer-coated crystals/particles, Current Pharmaceutical Design, 23 (2017) 242-249.
X. ZHANG, C. LI, X. HAO, X. FENG, H. ZHANG, H. HOU, G. LIANG, Recovering phenols as high purity crystals from dilute aqueous solutions by pervaporation, Chemical Engineering Science, 108 (2014) 183-187.
Titre de la thèse :
Pervaporation membranaire pour la cristallisation : Développement d’un procédé continu et applications en génie pharmaceutique

Directeurs de thèse :
Catherine CHARCOSSET : catherine.charcosset@univ-lyon1.fr
Élodie CHABANON : elodie.chabanon@univ-lyon1.fr, Denis MANGIN : denis.mangin@univ-lyon1.fr

Ecole Doctorale : Chimie
Financement : Il s’agit d’un sujet de thèse de Doctorat avec un financement du Ministère de la Recherche et de l’Enseignement. Le candidat sélectionné par les directeurs de thèse devra passer une audition devant un jury de l’Ecole Doctorale de Chimie de Lyon.
Date de début de thèse : Octobre 2018
Durée : 3 ans
Profil souhaité : Etudiant(e) en dernière année de Master ou d’Ecole d’ingénieur. Domaine de compétence: procédés, membranes, cristallisation, etc. Etre dans les premiers du classement à l’issu des épreuves écrites d’un Master Recherche et/ou bien classé dans sa dernière année d’école d’ingénieurs.
Candidature : Envoi d’un CV et d’une lettre de motivation avec au moins 2 références à Catherine Charcosset, catherine.charcosset@univ-lyon1.fr
Mots clés : Génie des Procédés, Procédés membranaire, cristallisation
Descriptif du sujet :
Cette thèse s’inscrit dans la continuité de travaux réalisés au LAGEP dans le domaine des procédés membranaires en génie pharmacotechnique et des procédés d’élaboration du solide (cristallisation, co-cristallisation, précipitation, polymorphisme).
La cristallisation/précipitation d’un composé est engendrée sous l’effet d’un changement de température et/ou de composition (évaporation de solvant, ajout d’un anti-solvant, ensemencement…) d’une solution saturée. Ainsi, le contrôle fin du transfert de chaleur et/ou de matière constitue un paramètre clé du procédé.
Par ailleurs, les procédés membranaires sont considérés comme l’une des technologies les plus prometteuses pour le développement d’un procédé intensifié (réduction volume/coût, augmentation production/pureté…), continu, facile à extrapoler, permettant un contrôle local fin de l’hydrodynamique et du transfert de matière/chaleur.
Parmi les procédés membranaires connaissant un intérêt croissant, la pervaporation membranaire est développée principalement pour la déshydratation de solvants et la séparation de mélange organique. Le principe est d’utiliser une membrane dense à la surface de laquelle circule le liquide d’alimentation, généralement chauffé. La membrane côté perméat est également mise sous vide, ce qui permet le transfert de matière à travers la membrane par vaporisation d’un composé de façon préférentielle. Dans le domaine pharmaceutique, la pervaporation membranaire est utilisée principalement pour la déshydratation d’effluents pour la récupération de solvants, l’élimination d’eau lors de réactions, et la cristallisation par évaporation de solvant. En ce qui concerne la cristallisation, cette technique reste relativement peu étudiée malgré les potentialités industrielles d’un procédé intensifié.
Les objectifs de cette thèse de doctorat sont de : (1) développer au laboratoire un pilote de pervaporation membranaire, (2) mettre en évidence l’influence des différents paramètres du procédé (membrane, débits, etc) pour la séparation d’un mélange modèle (par exemple eau/éthanol), puis la cristallisation d’un principe actif modèle (par exemple paracétamol), (3) appliquer ces résultats à la séparation de différents mélanges et cristallisation de principes actifs ; une attention particulière sera portée à la mise en évidence des potentialités (contrôle de la sursaturation, du polymorphisme…), (4) développer un procédé continu pour une industrialisation (par exemple en plaçant plusieurs modules membranaires en série) et un modèle prédictif de pervaporation membranaire.

Publications liées à cette thématique de recherche :
E. CHABANON, D. MANGIN, C. CHARCOSSET, Membranes and crystallization processes: State of the art and prospects, Journal of Membrane Science, 509 (2016) 57-67.
R. KIEFFER, D. MANGIN, F. PUEL, C. CHARCOSSET, Precipitation of Barium sulphate in a hollow fiber membrane contactor, Part II: the influence of the process parameters, Chemical Engineering Science, 64 (2009) 1885-1891.
P.D. CHAPMAN, T. OLIVEIRA, A.G. LIVINGSTON, K. LI, Membranes for the dehydration of solvents by pervaporation, Journal of Membrane Science, 318 (2008) 5–37.
D. CHEN, K.K. SIRKAR, C. JIN, D. SINGH, R. PFEFFER, Membrane-based technologies in the pharmaceutical industry and continuous production of polymer-coated crystals/particles, Current Pharmaceutical Design, 23 (2017) 242-249.
X. ZHANG, C. LI, X. HAO, X. FENG, H. ZHANG, H. HOU, G. LIANG, Recovering phenols as high purity crystals from dilute aqueous solutions by pervaporation, Chemical Engineering Science, 108 (2014) 183-187.

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