test de filtrabilité

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test de filtrabilité sous vide sur büchner

mesure de la résistance spécifique d’une boue sous un vide de 0,5 bar

Cette détermination permet d’évaluer approximativement la capacité d’un filtre sous vide industriel. Elle permet également de fixer les dosages optimaux de réactifs sur filtre presse, mais il faut tenir compte dans ce cas du facteur de compressibilité.

La photo 7 montre l’appareillage nécessaire au test (büchner démontable, médium filtrant constitué d’un papier filtre rapide).

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Photo 7. Appareillage de filtrabilité sous vide à 0,5 bar

mode opératoire

Remplir le büchner de boue à filtrer (préalablement conditionnée) ; 100 à 150 mL de boue sont générale­ment suffisants pour l’obtention d’un gâteau final d’épaisseur 8‑10 mm.

Établir le vide et rechercher rapidement la dépression voulue soit 0,5 bar et veiller à ce qu’elle reste cons­tante tout au long de l’essai.

Dès que le vide est atteint, mettre en route le chronomètre et noter le volume de filtrat déjà recueilli : volume V0 correspondant au temps t = 0 qui sera à soustraire des volumes repérés ultérieurement. Noter les volumes du filtrat recueilli au cours de l’essai pour différents temps de filtration : toutes les 10, 15, 20, 30 ou 60 secondes, selon la vitesse d’écoulement du filtrat. L’essai est conduit jusqu’à essorage du gâteau (perte de vide due au craquèlement du gâteau).

calcul de la résistance spécifique à la filtration

Les volumes des filtrats V0 – V1 – V2 – V3…, correspondant aux temps T0 – T1 – T2 – T3…, sont relevés. Porter sur un graphique les points ayant pour abscisse Vx et pour ordonnée :

Formule : Filtrabilité - Calcul de la résistance spécifique à la filtration

Ces points sont en principe alignés (sauf en début de filtration et pendant l’essorage). La pente de la partie linéaire de la courbe obtenue définit le coefficient a (figure 32, caractérisation numérique de la filtrabilité). La résistancespécifique sous 0,5 bar (49 × 103 Pa) est donnée par la relation :

Formule : Filtrabilité - Calcul de la résistance spécifique à la filtration

a : en s · m–6,
P : en Pascal (soit 49 × 103 Pa),
S : en m2,
η : en Pa · s,
(à 20 °C, voisin de 1,1 × 10–3 Pa · s),
C : en kg · m–3,
r : en m · kg–1.

Remarque : C, résidu sec à 105 °C divisé par le volume de boues est une approximation de W (masse de MES déposée par unité de volume de filtrat).

test de filtrabilité sous pression

Une cellule sous pression (figure 20) est utilisée non seulement pour la détermination de la résistance spé­cifique mais également pour la détermination du coefficient de compressibilité des gâteaux de filtration et pour leur siccité limite. Le principe de la méthode est le même que celui décrit au précédemment.

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Figure 20. Cellule de filtration sous pression

mode opératoire

  • humidifier le filtre de papier et appliquer une légère surpression pour assurer l’étanchéité du fond de la cellule et éliminer l’excès d’eau retenu par le filtre ;
  • ajuster l’éprouvette sous l’entonnoir de la cellule ;
  • verser l’échantillon (100 à 150 mL) de boue dans la cellule ;
  • laisser reposer 15 secondes avant d’appliquer la pression afin de faciliter la formation d’une précouche ;
  • appliquer progressivement la pression choisie (0,5 à 15 bar) ; l’utilisation du piston est déconseillée pour des pressions inférieures à 2 bar ;
  • laisser s’écouler le filtrat et noter son volume V (10 % environ du volume de boue à filtrer) ;
  • déclencher le chronomètre et noter le volume V du filtrat en fonction du temps.
  • Tracer la courbe
Formule : Filtrabilité - mode opératoire

La cadence des lectures dépend du débit du filtrat.
Pour le calcul de la résistance, se reporter au paragraphe précédent.

détermination du coefficient de compressibilité (figure 21)

Mesurer la résistance spécifique r à la filtration sous plusieurs pressions P et tracer la courbe log r = f (log P). S’assurer de sa linéarité et mesurer sa pente qui est égale au coefficient de compressibilité.

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Figure 21. Détermination du coefficient de compressibilité

L’appareillage utilisé est le même que celui du test précédent.
Afin d’obtenir la précision maximale, il est souhaitable d’utiliser des pressions régulièrement échelon­nées. Les valeurs suivantes sont recommandées :

P = 49 kPa – 147 kPa – 441 kPa

et 1 323 kPa (ou pression maximale autorisée par l’équipement du laboratoire).
Le coefficient de compressibilité s’exprime sous la forme d’un nombre sans dimension.

pour aller plus loin :