Filtration
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la dimension des pores est inférieure à celle des particules et qui laissera passer le
liquide clair. Les particules vont se déposer en formant un gâteau d’une épaisseur
croissante. C’est la technique la plus utilisée pour extraire un solide d’une suspension
issue d’une opération physique ou chimique. Le filtrat effluent doit être dépourvu de
particules ;
• en profondeur (deep filtration), appelée aussi filtration en masse ou sur lit filtrant, lorsque la suspension s’écoule à travers une masse poreuse (couche de sable,
particules agglomérées, etc.) formant des pores tortueux et de dimensions supérieures
à celles des particules. Les particules solides vont se loger dans les pores et provoquer
un colmatage progressif de la masse poreuse. Le filtrat obtenu est plus ou moins pur et
sa qualité dépend de la texture de la masse filtrante, de la forme, de la taille et de la
nature des particules, de l’épaisseur de la couche et du débit d’alimentation. Lorsque
le lit est saturé, soit par perçage (les particules traversent le lit) soit par colmatage (le
liquide a des difficultés pour s’écouler), on effectue un contre-lavage pour recueillir le
solide avant de recommencer un nouveau cycle de filtration. Ce type de filtration est
surtout utilisé avec des suspensions peu chargées en impuretés solides (clarification
d’eaux domestiques ou d’air) ;
• sur précouche (precoat filtration). Dans cette technique, un adjuvant de filtration est déposé préalablement sur le filtre avant d’envoyer la suspension. Ce medium
possède des pores dont la dimension est supérieure à celle des particules solides mais
permet de retenir néanmoins les particules par des phénomènes de pontage.
En fonction de la teneur de la solution en solide, il est possible d’utiliser un :
• filtre-clarificateur (clarifying-filter) qui est un filtre destiné à clarifier une suspension dont la teneur initiale est généralement inférieure à 0,15 %. Le débit de filtrat
est forcément important devant celui du solide ;
• filtre-épaississeur (thickener- filter) qui est un appareil utilisé pour récupérer
un solide concentré dans la suspension d’alimentation. Il est donc nécessaire de travailler avec une surface filtrante importante pour réduire l’épaisseur du gâteau ;
• dépoussiéreur (gas cleaner) qui est un appareil destiné à retenir de petites
quantités de particules contenues dans un gaz.
13. Filtration sur support
Ce chapitre sera limité à l’étude de la filtration d’un système solide-liquide sur
support. Avec cette technique, l'organe poreux et le gâteau formé opposent une résistance au passage du liquide. Pour vaincre cette résistance, il est nécessaire de fournir
une certaine énergie à la suspension pour lui faire traverser le filtre. Le passage de la
suspension à travers le gâteau et le milieu filtrant se traduit par une perte de charge,
différence des pressions exercées sur la suspension entre l'entrée (amont) et la sortie
(aval) du fluide. Cette perte de charge est la force motrice de la filtration et représente
la différence de pression entre les niveaux AA' et BB' (cf. figure 3.1). Trois cas peuvent être envisagés selon les conditions opératoires utilisées :
• la pression en BB' est égale à la pression atmosphérique (régnant au dessus du
liquide) (p0 = patm). La pression en AA' est égale à p' = p0 + p g h (h étant la hauteur de
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la dimension des pores est inférieure à celle des particules et qui laissera passer le
liquide clair. Les particules vont se déposer en formant un gâteau d’une épaisseur
croissante. C’est la technique la plus utilisée pour extraire un solide d’une suspension
issue d’une opération physique ou chimique. Le filtrat effluent doit être dépourvu de
particules ;
• en profondeur (deep filtration), appelée aussi filtration en masse ou sur lit filtrant, lorsque la suspension s’écoule à travers une masse poreuse (couche de sable,
particules agglomérées, etc.) formant des pores tortueux et de dimensions supérieures
à celles des particules. Les particules solides vont se loger dans les pores et provoquer
un colmatage progressif de la masse poreuse. Le filtrat obtenu est plus ou moins pur et
sa qualité dépend de la texture de la masse filtrante, de la forme, de la taille et de la
nature des particules, de l’épaisseur de la couche et du débit d’alimentation. Lorsque
le lit est saturé, soit par perçage (les particules traversent le lit) soit par colmatage (le
liquide a des difficultés pour s’écouler), on effectue un contre-lavage pour recueillir le
solide avant de recommencer un nouveau cycle de filtration. Ce type de filtration est
surtout utilisé avec des suspensions peu chargées en impuretés solides (clarification
d’eaux domestiques ou d’air) ;
• sur précouche (precoat filtration). Dans cette technique, un adjuvant de filtration est déposé préalablement sur le filtre avant d’envoyer la suspension. Ce medium
possède des pores dont la dimension est supérieure à celle des particules solides mais
permet de retenir néanmoins les particules par des phénomènes de pontage.
En fonction de la teneur de la solution en solide, il est possible d’utiliser un :
• filtre-clarificateur (clarifying-filter) qui est un filtre destiné à clarifier une suspension dont la teneur initiale est généralement inférieure à 0,15 %. Le débit de filtrat
est forcément important devant celui du solide ;
• filtre-épaississeur (thickener- filter) qui est un appareil utilisé pour récupérer
un solide concentré dans la suspension d’alimentation. Il est donc nécessaire de travailler avec une surface filtrante importante pour réduire l’épaisseur du gâteau ;
• dépoussiéreur (gas cleaner) qui est un appareil destiné à retenir de petites
quantités de particules contenues dans un gaz.
13. Filtration sur support
Ce chapitre sera limité à l’étude de la filtration d’un système solide-liquide sur
support. Avec cette technique, l'organe poreux et le gâteau formé opposent une résistance au passage du liquide. Pour vaincre cette résistance, il est nécessaire de fournir
une certaine énergie à la suspension pour lui faire traverser le filtre. Le passage de la
suspension à travers le gâteau et le milieu filtrant se traduit par une perte de charge,
différence des pressions exercées sur la suspension entre l'entrée (amont) et la sortie
(aval) du fluide. Cette perte de charge est la force motrice de la filtration et représente
la différence de pression entre les niveaux AA' et BB' (cf. figure 3.1). Trois cas peuvent être envisagés selon les conditions opératoires utilisées :
• la pression en BB' est égale à la pression atmosphérique (régnant au dessus du
liquide) (p0 = patm). La pression en AA' est égale à p' = p0 + p g h (h étant la hauteur de