Determination de l’epaisseur critique du depot d’une suspension de particules en microfiltration tangentielle

DETERMINATION DE L’EPAISSEUR CRITIQUE DU DEPOT D’UNE SUSPENSION DE PARTICULES EN MICROFILTRATION TANGENTIELLE

HAMACHI Mourad, MOUHAB Nordine

Laboratoire des Risques Chimiques et Procédés (LRCP)

INSA de Rouen, Place Émile Blondel - BP 08 - 76131 Mont-Saint-Aignan, France

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Résumé
Le colmatage est un des problèmes majeurs dans la mise en œuvre des procédés membranaires car celui-ci induit une perte de productivité des installations estimée en terme de flux de filtrat. Généralement, l’étude du colmatage est abordée suivant deux directions, soit on s’intéresser à l’étude des paramètres induisant ce colmatage soit à ceux qui se rapportent à la régénération. Dans notre étude, nous nous intéressons aux paramètres engendrant le colmatage par l’intermédiaire de la mesure de l’épaisseur du dépôt.

L’objectif de ce travail est d’une part, de déterminer l’épaisseur du dépôt critique au-delà de laquelle une membrane de microfiltration doit être régénérée et d’autre part d’établir les relations entre l’épaisseur du dépôt et la vitesse tangentielle.

La suspension utilisée dans le cadre de cette étude est de la bentonite Volclay SPV. Elle est préparée avec de l’eau distillée 24 h avant chaque expérience pour éviter toute variation de la dimension des particules due à l’hydratation.

Pour une concentration et une pression transmembranaire données, la variation de la vitesse tangentielle entre 0.05 et 0.5 m/s permet de réduire l’épaisseur du dépôt et par conséquent augmenter le flux de filtrat. Mais au delà de 0.3 m/s le gain en flux de filtrat n’est pas significatif. En effet, pour une concentration de 0.4 g/l et une pression transmembranaire de 210 kPa, l’augmentation de la vitesse tangentielle de 0.3 m/s à 0.5 m/s permet de réduire l’épaisseur du dépôt à 120 µm sans pour autant augmenter d’une manière significative le flux de filtrat (augmentation de 1.7 l/h.m²). Ceci peut s’expliquer par le ré-entraînement des grosses particules dus à l’augmentation de la vitesse tangentielle. Le dépôt ainsi formé n’est constitué que de fines particules dont la résistance spécifique est relativement importante. Ceci montre l’existence d’une vitesse optimale à ne pas dépasser.

L’analyse de l’évolution des épaisseurs du dépôt (obtenues pour des flux de filtrat stationnaire) en fonction de la vitesse tangentielle a permis de déterminer l’épaisseur critique du dépôt.

Par ailleurs, quelle que soit la concentration et la pression transmembranaire pour des vitesses tangentielles situées entre 0.2 et 0.3 m/s, on peut obtenir des flux de filtrat important qu’on peut maintenir sur une longue période.

En conclusion, pour diminuer la fréquence de régénération des membranes, il est indispensable de travailler en dessous des valeurs critiques de l’épaisseur du dépôt.