Méthodes pour l'identification et la caractérisation de mécanismes de colmatage en filtration frontale

Methods for identifying and characterising fouling mechanisms in dead-end filtration

• Auteur / Autrice : Alexia Grenier
• Direction : Martine Meireles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bioaccumulation

Particules (matière)

Cisaillement (mécanique)

Filtration

Mots clés libres

Filtration

Lois de blocage

Colmatage

Média filtrant

Bentonite

Membranes

Résumé

L'objectif est d'identifier et de caractériser les mécanismes dominants au cours d'une opération de filtration. La stratégie repose sur une approche phénoménologique, basée sur des paramètres facilement accessibles, comme le suivi du volume de filtrat. Le média filtrant est considéré comme un collecteur de particules. La notion de capture de particules, bien connue en filtration en profondeur, est étendue au blocage de surface et à la construction de gâteau. La méthodologie initialement développée sur le système (bentonite/ membranes) a permis d'étudier de larges gammes de concentration et de pression. Nous montrons que le paramètre caractéristique du gâteau ne dépend pas du média filtrant. Nous quantifions aussi l'influence du rapport des diamètres de particule et de pore, et de la contrainte de cisaillement tw à la paroi à l'entrée d'un pore sur la capture de particule. Enfin, la transposition à un système complexe (silice précipitée/ toiles) sur un pilote industriel a été réalisée.

The goal of this study is to identify and to characterise the successive prevailing mechanisms which occur during a filtration step. We developed a phenomenological approach based on experimental data (filtrate volume V versus time t). The filter media is considered as a particle collector and the particle capture notion is extended to the pore blocking and cake filtration mechanisms. The methodology has been initially tested on a model system (bentonite suspension/ membranes). By studying the effect of parameters such as suspension concentration and pressure, it has been shown that the parameter characterising the cake does not depend on the filter media structure. We also quantified the influence of the wall shear stress tw at the pore entrance and the strong dependence of the ratio of diameters of the particle and the pore, on the particle capture. Lastly, the scaling up to a more complex system (precipitated silica suspension/ woven media) at a pilot scale has been achieved.