Influence of working conditions on hydraulic resistances to filtrate flux during cross flow filtration of the starch suspension

Un modele simplifie de fonctionnement des membranes minerales en filtration tangentielle et de mecanisme de formation du colmatage faisant intervenir plusieurs resistances hydrauliques (colmatage externe (depot), colmatage interne, couche de polarisation, membrane) sert de base a la mise au point d'un protocole experimental en quatre etapes. Ce protocole experimental, a partir des mesures de debit de filtrat en fonction du temps sur membrane propre et sur membrane colmatee apres rincage et apres nettoyage, permet de determiner separement chacune de ces resistances et sa part dans le colmatage global. Une suspension de grains d'amidon composee de gros (3 a 20 μm) et de petits (0,1 a 0,2 μm) grains est choisie pour verifier ce modele experimental. Les essais sont realises avec une membrane minerale composite en alumine de microfiltration MEMBRALOX presentant un diametre moyen de pores de 0,5 μm. L'influence de la pression transmembranaire, de la vitesse tangentielle et de la concentration de la suspension est testee dans des conditions operatoires identiques. Les principales tendances observees sont les suivantes : (1) la resistance de la membrane reste dans tous les cas negligeable face au colmatage : 1 a 2 % maximum par rapport a la resistance totale ; (2) la resistance globale diminue fortement avec la vitesse et par contre augmente avec la pression et la concentration ; (3) la composante essentielle du colmatage est la resistance du depot (colmatage externe) qui represente 43 a 67 % ; ce sont ses propres variations qui sont responsables de celles de la resistance totale ; (4) la resistance du colmatage interne ne represente que 6 a 20 % de la resistance totale ; elle augmente avec la vitesse, diminue avec la pression et varie peu avec la concentration ; (5) la resistance de la couche de polarisation, qui represente 20 a 40 % du colmatage total, est surestimee dans notre methode de calcul ; ses variations en fonction des parametres etudies sont peu importantes et non significatives ; (6) les variations des taux de retention en matieres seches sont en general en accord avec celles des performances et des colmatages ; ces taux baissent quand le debit augmente ou quand la resistance diminue ; (7) dans l'ensemble, les resultats et tendances observes sont en conformite avec les previsions des lois de la filtration tangentielle, avec les expressions theoriques des resistances et avec les resultats experimentaux habituels dans ce domaine.