Analyse multi-échelle de la filtration sur microsive de particules modèles inertes et biologiques : caractérisation in situ du dépôt par microscopie confocale
Auteur / Autrice : | Ines Ben Hassan |
Direction : | Philippe Schmitz, Abdel-Moneim Ayadi |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie des Procédés et de l'Environnement |
Date : | Soutenance le 15/04/2014 |
Etablissement(s) : | Toulouse, INSA en cotutelle avec Université de Sfax. Faculté des sciences |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des systèmes biologiques et des procédés (Toulouse) |
Jury : | Président / Présidente : Slim Tounsi |
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Schmitz, Abdel-Moneim Ayadi, Christine Lafforgue | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Hafeth Belghith, Martine Mietton-Peuchot, Jose Teixiera |
Mots clés
Résumé
Durant les opérations de filtration membranaire, les industries font face à un problème majeur : le colmatage. En particulier, la formation d’un dépôt de particules sur la membrane provoque une chute de sa perméabilité et de sa sélectivité. L’étude a pour but de mieux caractériser la morphologie des dépôts de particules, en lien avec ses propriétés de transport, dans le but d’enrichir les modèles utilisés pour prédire les performances de filtration des dispositifs industriels. Des expériences de filtration de suspensions pures et mixtes de particules inertes et biologiques, sont réalisées sur des microsieves et observées in situ par microscopie confocale. Les propriétés spatiales du dépôt (arrangement des particules, épaisseur, porosité, taux de couverture de la membrane) sont déterminées par traitement d’images et corrélées aux variations de perméabilité. L’influence des paramètres tels que : la taille des particules, la géométrie de la microsieve (taille de pore, distance entre pores) et la nature des particules, est soigneusement analysée. Plusieurs mécanismes physiques sont mis en évidence : - La préfiltration de grosses particules avant la filtration des petites maintient un débit élevé.- Les particules déposées protègent les pores qui leurs sont périphériques lorsque le rapport « taille de particules / taille de pores » est élevé.-Dans les conditions expérimentales étudiées, la morphologie des dépôts de particules inertes et biologiques est identique.- Le dépôt est structuré en trois régions distinctes : une zone de germination en contact avec la membrane, une couche centrale dense, une région de capture superficielle