Simulation de la formation d'un dépôt de particules en microfiltration : effets des conditions hydrodynamiques et des interactions physicochimiques sur la morphologie et la perméabilité apparente du dépôt

Simulation of the formation of the particules cake in microfiltration : effects of the hydrodynamics conditions and the physico-chemical interactions on morphology and the permeability apparent

• Auteur / Autrice : Dorra Gassara
• Direction : Philippe Schmitz, Adbel-moneim Ayadi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tuyaux -- Incrustations

Particules (matière)

Granulométrie

Ultrafiltration

Mots clés libres

Modèle de Darcy

Résumé

La formation d'un dépôt de particules à la surface du filtre constitute un des phénomènes limitants de toutes les opérations de microfiltration. Au fur et à mesure de sa croissance, ce dépôt, qui ajoute une résistance supplémentaire à l'écoulement de fluide réduit progressivement le rendement énergétique du système filtrant. Ce travail a pour but de caractériser l'influence des conditions hydrodynamiques et physio-chimiques sur la morphologie et les propriétés de transport du dépôt. Notre étude est réalisée sur un domaine constitué d'un ou de plusieurs éléments unitaires représentatifs d'une surface filtrante modèle, muni des conditions aux limites périodiques. De plus, dans une approche quasi bidimensionnelle, le domaine est restreint à une cellule Hele-shaw dont l'épaisseur est égale au diamètre d'une particule, de telle sorte que le modèle de Darcy s'applique sur la totalité du domaine. Les particules sont injectées une par une à partir d'ue position initiale aléatoirement choisie et décrivent des trajectoires qui tiennent compte de la structure de l'écoulement et ses interactions physico-chimiques de type DLVO avec la surface poreuse et avec les particules déjà déposées. L'écoulement est recalculé une fois la particule déposée.

The formation of particles cake on the surface of the filter constitues one of the limiting phenomena of all the microfiltration operations. Progressively with its growth, this deposit, which adds an additional resitance to the fluid flow, reduced gradually the energetic efficiency of the filter system. The purpose of this work, is to characterize the influence of the hydrodynamic and physicochemical conditions on the morphology and the transport properties of the cake. Our study is carried out on a field made up of one or more unit elements representative of a filter surface models, provided with boundary periodic conditions. Moreover, in a first approaches quasi two-dimensional, the field is restricts with a Hele-shaw cell of which the thickness is equal to the particle diameter, so that the model of Darcy applies to the totality of the field. The particles are injected one by one starting from an initial position by chance selected and describe trajectories which take account of the structure of the flow and the physicochemical interactions of type DLVO with porous surface and the particles already deposited. The flow of Darcy is recomputed once the particle deposited