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Auteur(s)
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Jean HACHE : Ingénieur ESPCI - Directeur scientifique et du développement de la société ATTOBIO
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Lire l’articleINTRODUCTION
La décantation et la filtration sont deux techniques de séparation entre phases, utilisées soit dans les procédés, soit dans les méthodes analytiques. L'article s'adressant à tous ceux qui sont à la recherche d'une méthode de séparation analytique ou d'une méthode de préparation d'échantillons en vue d'une analyse, les techniques ne seront abordées que du point de vue analytique, c'est-à-dire à l'échelle du laboratoire.
L'objectif est de décrire les phénomènes en jeu, de façon à bien situer ces techniques dans les processus analytiques, et de présenter les différents éléments permettant leur mise en œuvre.
La décantation est un procédé permettant de séparer :
-
soit une phase solide de matières en suspension dans un liquide de masse volumique moindre ;
-
soit deux phases liquides non miscibles de densités différentes.
Dans les deux cas, l'action consiste à laisser reposer les phases en contact et à attendre un temps suffisant pour qu'elles se séparent sous l'action de la pesanteur. C'est une opération simple mais longue, ne nécessitant que peu de matériel, donc peu coûteuse, mais peu sélective. Elle ne met en jeu qu'une force extérieure constante, la pesanteur, et ne nécessite que d'éviter toute agitation ou toute action de remélange, une fois que la séparation est faite.
La filtration est un procédé permettant de séparer une phase continue (liquide ou gazeuse) et une phase dispersée (solide ou liquide) initialement mélangées.
La séparation se fait en faisant passer le mélange au travers d'un milieu filtrant, milieu poreux adapté aux caractéristiques de la suspension à filtrer, sous l'action d'une force de pression fournissant à la suspension l'énergie nécessaire qui lui permet de traverser le milieu poreux. Elle suppose donc de définir le média filtrant adapté, ainsi que ses conditions de mise en œuvre, c'est-à-dire le filtre et son environnement.
Pratiquement, l'application de la filtration aux méthodes analytiques ne concerne que les suspensions (solides dispersés dans un liquide) ou les fumées (solides dispersés dans un gaz) qui font appel aux mêmes milieux de filtration. Le cas des brouillards (liquide dispersé dans un gaz) ou des émulsions (dispersion d'un liquide dans un autre liquide non miscible) ne sera pas abordé, seule la séparation solide-liquide étant retenue.
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- Version archivée 1 de avr. 1984 par Charles MADIC, Xavier VITART
- Version courante de sept. 2013 par Gwenola BURGOT
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2. Décantation
2.1 Décantation solide-liquide
La décantation solide-liquide est la résultante de la force de pesanteur (qui attire les particules les plus diverses vers le bas), de la force d'Archimède (qui tend à les maintenir en suspension) et des forces de diffusion (qui tendent à les répartir dans tout le volume).
Pratiquement, la séparation ne s'effectue que pour des particules dont la masse volumique est au moins deux fois supérieure à celle du liquide.
Un simple récipient suffit, le liquide surnageant étant aspiré avec une pipette en évitant toute agitation, de façon à ne pas remettre les particules en suspension.
HAUT DE PAGE2.2 Décantation de deux phases liquides non miscibles
L’eau n’est pas miscible à de nombreux solvants organiques peu polaires et de faible permittivité. Deux solvants organiques (benzène - ethylèneglycol, acétone - glycérol...) peuvent ne pas être miscibles. L’addition d’un troisième composant à un mélange de deux solvants peut modifier la miscibilité de ceux-ci (ainsi l’addition de sulfate d’ammonium rend non miscibles l’eau et l’acétone).
Une espèce se partage entre les deux liquides non miscibles. C’est le principe de l’extraction liquide-liquide qui concentre ou sépare les différents éléments d’une solution. La décantation des deux liquides non miscibles permet la mise en œuvre d’une extraction par simple équilibre avec la pratique suivante :
-
mise en équilibre des deux phases liquides non miscibles par agitation du mélange de façon à provoquer une dispersion de l’une des phases dans l’autre et à augmenter leur surface de contact. Pratiquement, l’équilibre est atteint en quelques minutes ;
-
arrêt de l’agitation pour laisser les deux phases liquides décanter ;
-
séparation des deux phases par écoulement de la phase la plus lourde.
2.3 Matériel pour la décantation
La décantation liquide-liquide se fait simplement dans des ampoules à décanter dont différents types sont disponibles (figure ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RIVET (P.) - Guide de la séparation liquide-solide. - IDEXPO Cachan (1981).
-
(2) - BROCK (T.) - Membrane filtration : a user's guide and reference manual. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York (1983).
-
(3) - MENDRET (J.) - Mise au point de méthodes de caractérisation du colmatage de membranes : application à la caractérisation in situ d'un dépôt particulaire en ultrafiltration frontale en lien avec les performances du procédé. - Thèse de doctorat de génie des procédés et de l'environnement, INSA Toulouse (2007).
-
(4) - RATHORE (A.), SOFER (G.) - Process validation in manufacturing of biopharmaceutics. - CRC Press, Boca Raton (2012).
-
(5) - KANANI (D.), FISSEL (W.), ROY (S.), DUBNISHEVA (A.), FLEISCHMAN (A.), ZYDNEY (A.) - Permeability-selectivity analysis for ultrafiltration : effect of pore geometry. - J. Memb. Sci., 349(1-2), p. 405-409 (2010).
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