Présentation
Auteur(s)
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Dominique LECLERC : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Lille, Docteur ès sciences - Professeur à l’Université Henri-Poincaré de Nancy - Laboratoire des sciences du génie chimique CNRS - ENSIC Institut national polytechnique de Lorraine
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Gérard BALUAIS : Docteur ès sciences - Ingénieur de recherche - Chef de groupe, unité Génie des procédés Péchiney, Centre de recherches de Voreppe
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le but d’une opération de filtration est la d’une phase continue (liquide ou gazeuse) et d’une phase dispersée (solide ou liquide), initialement mélangées.
Suivant les cas, on cherche à récupérer :
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soit la phase continue débarrassée au maximum de la phase dispersée (filtration de l’air ou de l’eau, d’une huile moteur, d’un liquide alimentaire, etc.) ;
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soit la phase dispersée (récupération d’un précipité cristallin, de poussières de métal précieux dans des fumées, etc.) ;
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soit l’une et l’autre phases si leur intérêt économique le justifie.
Les deux phases en présence peuvent être :
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un gaz et un solide (fumées) ;
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un gaz et un liquide (brouillard) ;
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un liquide et un solide (suspension) ;
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deux liquides immiscibles (émulsion).
On se limitera, dans ce qui suit, essentiellement à l’étude de la filtration des mélanges liquide-solide, bien que de nombreux principes généraux soient applicables aux autres types de filtration. Un tel mélange, ou suspension, est aussi appelé préfilt.
Au-delà du filtre, on récupère un liquide plus ou moins bien purifié, baptisé filtrat ou parfois eaux mères.
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3. Auxiliaires de filtration
Lorsque l’on doit filtrer de gros volumes de suspensions très diluées, ce qui nécessiterait l’installation d’un filtre de grosse capacité, il est souvent rentable de faire subir à la suspension un épaississement préalable (décanteur statique ou centrifuge, filtre épaississeur, hydro), afin de n’avoir à utiliser qu’un filtre de dimension raisonnable.
Si les particules de la suspension sont très fines, donc difficilement filtrables, il peut être nécessaire de les faire floculer avant filtration. L’addition de floculants adaptés à la suspension donne en effet naissance à de gros flocons formés par l’agglomération des petites particules. Moyennant certaines précautions, on observe alors en général une nette amélioration de la filtrabilité du produit et de la clarté du filtrat.
Les floculants ont certainement apporté, lors de ces dernières années, les plus grands progrès dans les domaines de la séparation des constituants d’une suspension, que ce soit par décantation ou par filtration. Leur mode d’action est relativement complexe. De façon très schématique et simplifiée, on peut imaginer que certains de ces produits ont une action un peu mécanique, en créant des ponts entre les particules. D’autres produits agissent par modification des caractéristiques électriques superficielles des particules (neutralisation des charges de mêmes signes, qui tendent à faire se repousser les particules).
L’efficacité de ces produits dépend très souvent du pH de la suspension, et leur choix devient très délicat pour les pH extrêmes.
Leur dosage [quelques p. p. m. (10−6 en masse) ou quelques mg par litre] doit être soigné, leur efficacité passant souvent par un maximum pour une certaine concentration.
On trouve ainsi, dans le commerce, des polyélectrolytes, des hydrates de carbone, des polymères soit anioniques, soit cationiques, soit non ioniques, du type polysaccharides par exemple.
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Adjuvants de filtration
Si la floculation des fines est impossible ou trop onéreuse et si la clarté du filtrat est le seul impératif recherché, il convient, pour la filtration sur support, d’utiliser des adjuvants de filtration, matériaux caractérisés par un grand pouvoir de rétention fine, joint à une grande perméabilité.
C’est...
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