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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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3. Filtration
3.1 Paramètres à prendre en compte
La filtration s'adresse à des suspensions de particules qui, même à faible concentration, constituent des systèmes complexes. Ces suspensions peuvent contenir un grand nombre d'espèces (micro-particules minérales, micro-organismes, levures, bactéries, cellules et débris cellulaires) et des macromolécules qui peuvent former un gel à la surface des médias filtrants ou réagir avec les particules plus grosses par adsorption ou floculation.
Parallèlement aux techniques d'analyse de la distribution en taille des particules et de la caractérisation du fluide (viscosité, tension superficielle), il peut être utile de prendre en compte des propriétés comme la déformabilité des particules, la charge électrique de surface et les interactions colloïdales particules-particules ou particules-membrane. On peut, pour cela, utiliser la titration colloïdale, dosage volumétrique qui permet de doser un polycation par un polyanion, et les méthodes de mesure du potentiel zéta par micro-électrophorèse.
HAUT DE PAGE
Les médias filtrants sont des matériaux poreux généralement caractérisés par leur nature chimique, leur structure, leur porosité et les dimensions de leurs pores. Ils peuvent agir en surface ou en profondeur (figure 2). Le tableau 1 présente quelques caractéristiques importantes de ces deux types de filtres, et il faut souligner que les filtres de surface permettent la récupération des particules retenues pour des analyses complémentaires.
L'efficacité de la séparation est conditionnée par la dimension des pores. On peut les caractériser par trois types de techniques :
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les techniques de microscopies électroniques ou de microscopies champ proche qui donnent une image bidimensionnelle de la surface ;
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les techniques d'intrusion ou de déplacement de liquide qui consistent à mesurer le passage...
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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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