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 En continue

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

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 << γ.

γ = R.ω² R : distance de la particule à l’axe de rotation en m

ω : vitesse angulaire en rad.s-1

Mise en œuvre :

Essoreuses centrifuges discontinues :

Constituées par un panier cylindrique (diamètre allant de 0,3 m à 1,5 m) recouvert d’une toile

filtrante, tournant de 1000 à 2000 tours/min dans une enveloppe munie d’une tubulure

d’écoulement des eaux-mères et des eaux de lavage.

2 catégories :

A panier suspendu A panier soutenu

Utilisées pour les petites fabrications

Essoreuses centrifuges continues :

Essoreuses à poussoir Essoreuses à vis

Filtration :

Généralités :

Il faut un milieu filtrant au filtre

Le filtre s’oppose au passage du préfilt (résistance du filtre)

Notions sur la filtration :

1 filtration a lieu lorsqu’il y a une différence de pression entre l’entrée et la sortie du filtre (Pentrée

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

→ fragile

Tissus Filtrants :

Tissus de type nylon → résistant aux produits corrosifs

Acier inox

Appareillage :

Filtres Discontinus :

Filtres discontinus par gravité Filtres discontinus sous pression Filtres discontinus sous vide

Filtres à sac → dispositifs de – en – utilisés (opération longue)

Filtres à sable → notamment dans les stations d’épuration

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.

Büchner

Filtre presse (image)

Filtres Continus :

Filtre rotatif à tambour Filtre bande

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

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

Filtre à tambour (image)