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Chimie: Filtration, osmose inverse et dépoussiérage



I. Filtration


Filtrer un fluide contenant des solides, consiste à le faire passer au travers d'un medium (ou filtre) constituée de pores de dimensions définies pouvant pièger les particules solides et laisser passer le filtrat. La partie non filtrée constitue le gâteau dont deux caractéristiques, le temps de formation "t" et la hauteur "L" peuvent être determinés, connaissant le poucentage x des bébits massiques humides Dh et sec Ds avant et aprés filtration. Étant donnée que Ds = ρ S L/t = x Dh , on peut ecrire L/t = x Dh/ρ S, qui exprime la vitesse de formation du gâteau.
En industrie, la filtartion se fait par batch ou en continu.

II. Membranes et osmose inverse

On utilise les membranes pour filtrer une eau douce ou salée afin de produire une eau pure.
L'utilisation la plus connue des membranes est le procédé d'osmose inverse qui élimine les ions et les particules non ionisées.
L'osmose repose sur le fait qu'une solution diluée tend à faire passer le solvant vers une solution plus concentrée.



Dans un récipient contenant deux volumes égaux de solutions, une plus concentrée et l'autre moins concentrée, séparés par une membrane semi perméable, le solvant passe de droite à gauche, de la solution diluée vers la solution concentrée; ainsi son volume augmente jusqu'a un certain équilibre, c'est l'osmose. On peut contrer cet effet par une pression dite pression osmotique π pour ramener le système à une position d'équilibre instable, c'est l'osmose inverse. La valeur de la pression osmotique est donnée par la loi de Van't Hoff, similaire à celle des gaz parfaits: π = cRT, où c est la concentration du soluté, T sa température et R la constante des gaz parfaits.

L'effet osmotique inverse est alors utilisé pour filtrer la solution concentré sous une pression supérieure à la pression osmotique, et produire un solvant perméat pur vers le côté diluant.On note que vue la taille des pores des membranes, les gaz contaminants, tels que le chlore, le dioxyde de carbone et l'oxygène ne sont pas retenus par ces membranes.
Les membranes utilisées en traitement des eaux sont celles en acétate de cellulose et en polyamides dont les modules qu'elles constituent sont enroulés en spiral ou disposées en fibres creuses.

III. Dépoussiérage

Pour filtrer des gaz, on utilise le dépoussiérage si les impuretés à filtrer sont solides. Si les impuretés sont des goutelettes liquides, on parle de dévésiculage. Une poussière est un solide de diamètre compris entre 0.05 et 100 µm. En decà de cette étendue, la poussière est un aérosol; au delà, c'est une particule solide. ces poussières peuvent être d'origine mécanique comme les produits broyés ou pulvérulés ou physicochimiques du à des combustion.
Pour dépoussiérer, on utilise des chambres de sédimentations, des cyclones, des filtres à manches oudes électrofiltres; pour le dévésiculage, on utilise des laveurs humides à pulvérisation ou en venturi.

À l'intérieur du cyclone, le gaz poussiéreux tourbillonne, la forces centrifuge fait plaquer les poussières sur les parois latérales intérieures du cyclone, puis la gravité l'attire vers le bas. Le volume du gaz au bas du cyclone diminue, donc sa pression augmente. Cette surpression refoule le gaz vers le haut où la pression est plus basse.







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