Chapitre 1 - Les séparations solide-liquide

Chapitre 1 : Les Séparations Solide-Liquide.

Sédimentation : Principe : = Phénomène se produisant lorsqu’on laisse au repos une suspension. On parle aussi de décantation mais ce terme est à réserver aux émulsions. Celui-ci s’appuie sur le poids des particules présentes dans la suspension. Inconvénient majeur : longueur de cette technique. Vitesse de sédimentation : v : vitesse de sédimentation en m.s-1 ρ0 et ρ1 : masses volumiques des particules et du liquide en kg.m-3 D : diamètre des particules en m g : constante de pesanteur en m.s-2 μ : viscosité dynamique en kg.m-1.s-1 Il existe plusieurs alternatives comme : Floculation : rassembler les particules entre elles pour donner 1 + grosse particule Action mécanique pour ↗ g : par rotation on ↗ l’accélération de la pesanteur. ↘ de μ, par ↗ de la température Utilisation d’un liquide de faible masse volumique Mise en œuvre : 2 manières de manière de procéder :

En discontinue

On laisse alors reposer une certaine quantité de suspension. N.B. : l’opération se fait dans un clarificateur.

En continue

Centrifugation : Principe : Utilise l’effet centrifuge pour effectuer, dans le cas présent, une séparation solide-liquide : on parle d’essorage. L’effet centrifuge se rencontre lorsqu’une particule en mouvement est soumise à un changement de direction. L’accélération g du champ de pesanteur est alors remplacée par celle γ du champ centrifuge telle que g Psortie) → DEPRESSION. 2 types de filtration : Filtration à pression constante = la + utilisée dans l’industrie Filtration à pression variable = permet de fixer le débit de filtrat. Selon les conditions de pression choisies, on aura affaire à des filtrations sous pression, sous vide ou par gravité.

Milieux filtrants : Papiers à filtrer :

Tissus Filtrants :

Ex : filtre à café, papier Whatman (« buvard »)

→ fragile

Tissus de type nylon → résistant aux produits corrosifs Acier inox

Appareillage : Filtres Discontinus : Filtres discontinus par gravité Filtres à sac → dispositifs de – en – utilisés (opération longue) Filtres à sable → notamment dans les stations d’épuration

Filtres discontinus sous pression Filtre-presse : Il est constitué de ≠ éléments filtrants : cadres supportant les toiles filtrantes + joints d’étanchéité éventuels ; On maintient l’ensemble des éléments à l’aide d’un système de vérin d’où son nom. Avantages : gain de place, surface de filtration variable, peu coûteux Inconvénients : demande une maintenance importante, pertes de charge ↑ qui ↗ en cours → pompe volumétrique.

Filtre presse (image)

Filtres discontinus sous vide Büchner

Filtres Continus : Filtre rotatif à tambour

Filtre bande Fonctionnement par dépression Avantage : surface filtrante très élevée (jusqu’à plusieurs centaines de m² Inconvénient : encombrement important

Fonctionnement par dépression : le filtrat traversant la toile disposée sur le tambour qui, elle, retient le gâteau qui est ensuite raclé. Avantage : permet de filtrer de grandes quantités de suspension sans interruption Inconvénients : prend de la place, coûteux, veiller à n’avoir que de faibles épaisseurs de gâteau

Filtre à tambour (image)