Filtration de dispersions agrégées de silice colloïdale : structure, consolidation et perméabilité de dépôts
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
In coagulation/filtration processes, the separation of aggregated colloids from the liquid is a crucial step for the global operation to be effective. The problems hold in the fact that the cake formed by the accumulation of aggregates at the filter surface during filtration may collapse under the pressure applied, resulting in a lost of porosity and decrease in permeability. The aim of this study was to investigate cake restructuration mechanisms through an experimental multi-scaling approach for a better understanding and control of cake properties. For this purpose, dispersions of spherical silica colloids (Ludox and Klebosol) were aggregated by adding polycation Al137+ or divalent cation Ca2+. Structural and mechanical features of filtration cakes were investigated through SANS and TEM. Investigations have permitted to describe cake collapse through a general compression mechanism mainly controlled by the strength of interparticle bonds. Impact of floc features on cake filtration properties has been investigated and we have been able to show that cake compressibility and permeability primarily result from the breakage resistance of interparticle bonds rather than flocs initial fractal properties.
Abstract FR:
Dans les procédés de coagulation/filtration, la récupération des agrégats dans la phase liquide est une étape cruciale pour l'efficacité de la séparation. Une problématique liée à la filtration est qu'en réponse à la contrainte appliquée, le dépôt formé en surface du filtre peut s'effondrer, impliquant une diminution de sa porosité et perméabilité. L'objet de ce travail a été d'étudier les mécanismes de restructuration de dépôts à travers une approche expérimentale multi-échelle afin d'améliorer la maîtrise de leurs propriétés de filtration. Les propriétés mécaniques et structurales de dépôts obtenus à partir de dispersions colloïdales de silice (Ludox et Klebosol) agrégées par un polycation Al137+ ou un cation divalent Ca2+ ont été analysées par DPAN et MET. Ces investigations ont permis de décrire l'effondrement d'un dépôt suivant un mécanisme de restructuration général contrôlé par la force des liaisons. L'étude menée sur l'impact de la restructuration sur les propriétés de filtration des dépôts a montré que la compressibilité et la perméabilité d'un dépôt dépendent principalement de la résistance à la rupture des liaisons interparticulaires plutôt que des propriétés fractales initiales des agrégats.