Etude et développement de média filtrants tissés pour la filtration et l’électro-déshydratation des milieux dispersés

Study and development of woven filter media for solid-liquid dispersion filtration and electro-dewatering

• Auteur / Autrice : Manel Beldi
• Direction : Nemeshwaree Behary Massika, Anne Perwuelz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 22/02/2018
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMTEX (Roubaix)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux poreux

Électrodes

Conducteurs électriques

Déshydratation

Textiles et tissus à usages techniques

Milieux dispersés

Filtration

Mots clés libres

Filtration par gâteau

Électrofiltration

Cake filtration

Résumé

Le choix de la structure du textile filtrant est primordial dans le procédé de la filtration par gâteau des milieux dispersés. L’influence des propriétés structurelles et physiques des textiles sur les performances en séparation solide-liquide a été peu abordée dans l’état de l’art. Deux milieux dispersés différents ont été étudiés : le lait caillé et les boues. Pour la déshydratation des boues, deux procédés ont été utilisés : la filtration mécanique et la filtration assistée par un champ électrique sur un filtre presse. Plusieurs tissus filtrants dont les paramètres structuraux sont très différents ont été développés dans le cadre de ce projet de thèse. La nature des fibres, la structure et la densité des fils ainsi que l’armure ont été variés. La filtration mécanique, dans un filtre presse, de trois types de milieux dispersés a été étudiée : une suspension modèle de carbonate de calcium, une suspension de sphères calibrées de PMMA et le lait caillé. L’électro-déshydratation d’une suspension modèle de Kaolin a été optimisée en utilisant un tissu conducteur comme filtre et électrode au niveau de la cathode. Afin d’optimiser la structure de ces tissus hybrides, une étude sur le lien entre la structure de ces tissus et leur résistance électrique et ionique ainsi que leur surface d’échange ionique en tant qu’électrode a été réalisée. Au vu des résultats, des tissus filtrants électrodes ont été développés. Les premiers résultats d’électrofiltration obtenus en remplaçant le filtre et l’électrode par un médium unique montrent les avantages de cette nouvelle configuration.

The choice of the filter media structure is crucial in the process of solid-liquid dispersions cake filtration. The influence of the structural and physical properties of textiles on solid-liquid separation performances has been little discussed in the state of the art. Two different suspensions have been studied: milk curd and sludge. For sludge dewatering, two processes have been used: mechanical filtration and electric field assisted dehydration on a filter press. Several filter fabrics whose structural parameters are very different have been developed in this project. The fiber nature, the weave pattern as well as the yarn structure and density were varied. The mechanical filtration, in a filter press, of three types of solid/liquid dispersions was studied: a model suspension of calcium carbonate, a suspension of calibrated PMMA spheres and milk curd. The electro-dewatering of a Kaolin model suspension was optimized by using a conductive fabric as a filter and electrode at the cathode side. In order to optimize the structure of these hybrid fabrics, a study on the link between the structural properties and electrical and ionic resistance as well as their ion exchange surface as an electrode has been carried out. In view of these results, electrode filter fabrics have been developed using a weave pattern having good filtration performances. The first electro-dehydration results obtained by replacing the filter and the electrode with a single conductive medium show the advantages of this new configuration.