Caractérisation du colmatage lors de l'ultrafiltration de solutions colloïdales sur membranes organiques et étude de l'amélioration de la qualité de séparation sur dépôt minéral

Fouding characterization during ultrafiltration of colloidal solutions on organic membranes and study of the improvement of the separation quality on mineral deposit

• Auteur / Autrice : Yakout Neggaz Benhabiles
• Direction : Aïssa Ould Dris
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés Industriels
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbonate de calcium

Pectine

Albumines

Ultrafiltration

Membranes (biologie)

Membranes (technologie)

Mots clés libres

Colmatage de la membrane

Résumé

La caractérisation du colmatage a été réalisée lors de l'ultrafiltration de solutions colloïdales d'albumine et de pectine sur membranes organiques. Les colmatages interne et superficiel ont tout d'abord été étudiés séparément, avec à l'issue l'identification des mécanismes de colmatage et de rétention, l'analyse de la réversibilité de chaque type de colmatage et la mise en évidence du rôle sélectif des gels formés. On retiendra qu'en régime stationnaire, le flux de filtrat est donné par le modèle du film où le coefficient de transfert de matière est fourni par la solution de Lévêque avec une diffusion de nature Brownienne. Si en régime de polarisation de concentration, le flux n'est fonction que de la vitesse de circulation et de la concentration et si en régime hydraulique, le flux ne dépend que de la pression transmembranaire, nous avons pu définir un régime intermédiaire nommé régime mixte et qui traduit sur la base des profils de transfert de matière et de pression le long de la membrane, la coexistence de ces deux régimes. Dans le cas d'un gel réversible, nous avons étudié l'interaction des colmatages interne et superficiel en montrant que l'auto-compensation des résistances des deux colmatages peut se poursuivre par augmentation de la résistance du colmatage interne aux dépens de celle du gel et ce jusqu'à épuisement de ce dernier. Finalement, nous avons pu confirmer la faisabilité de l'ultrafiltration sur un dépôt supporté de CaCO3. La maîtrise de la qualité de séparation passe impérativement par la maîtrise de l'épaisseur et de la porosité du dépôt. Les tendances d'évolution de ces paramètres en fonction des conditions opératoires ont été dégagées à partir de la filtration tangentielle de CaCO3 et de la théorie de la compressibilité des milieux poreux. On signalera le rôle de l'augmentation de l'épaisseur du dépôt sur l'augmentation de la rétention en soluté. Les variatons de porosité du dépôt n'ont pas été suffisamment significatives pour influencer la séparation. En outre, la capacité de rétention du gel d'albumine est supérieure à celle du dépôt de CaCO3. Ce dernier point a nécessité la vérification de la présence ou non d'un gel à la surface du dépôt et ce à partir d'un calcul permettant de prévoir le régime de filtration ayant lieu.