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Jean HACHE : Ingénieur ESPCI - Directeur scientifique et du développement de la société ATTOBIO
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Lire l’articleINTRODUCTION
La décantation et la filtration sont deux techniques de séparation entre phases, utilisées soit dans les procédés, soit dans les méthodes analytiques. L'article s'adressant à tous ceux qui sont à la recherche d'une méthode de séparation analytique ou d'une méthode de préparation d'échantillons en vue d'une analyse, les techniques ne seront abordées que du point de vue analytique, c'est-à-dire à l'échelle du laboratoire.
L'objectif est de décrire les phénomènes en jeu, de façon à bien situer ces techniques dans les processus analytiques, et de présenter les différents éléments permettant leur mise en œuvre.
La décantation est un procédé permettant de séparer :
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soit une phase solide de matières en suspension dans un liquide de masse volumique moindre ;
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soit deux phases liquides non miscibles de densités différentes.
Dans les deux cas, l'action consiste à laisser reposer les phases en contact et à attendre un temps suffisant pour qu'elles se séparent sous l'action de la pesanteur. C'est une opération simple mais longue, ne nécessitant que peu de matériel, donc peu coûteuse, mais peu sélective. Elle ne met en jeu qu'une force extérieure constante, la pesanteur, et ne nécessite que d'éviter toute agitation ou toute action de remélange, une fois que la séparation est faite.
La filtration est un procédé permettant de séparer une phase continue (liquide ou gazeuse) et une phase dispersée (solide ou liquide) initialement mélangées.
La séparation se fait en faisant passer le mélange au travers d'un milieu filtrant, milieu poreux adapté aux caractéristiques de la suspension à filtrer, sous l'action d'une force de pression fournissant à la suspension l'énergie nécessaire qui lui permet de traverser le milieu poreux. Elle suppose donc de définir le média filtrant adapté, ainsi que ses conditions de mise en œuvre, c'est-à-dire le filtre et son environnement.
Pratiquement, l'application de la filtration aux méthodes analytiques ne concerne que les suspensions (solides dispersés dans un liquide) ou les fumées (solides dispersés dans un gaz) qui font appel aux mêmes milieux de filtration. Le cas des brouillards (liquide dispersé dans un gaz) ou des émulsions (dispersion d'un liquide dans un autre liquide non miscible) ne sera pas abordé, seule la séparation solide-liquide étant retenue.
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1984 par Charles MADIC, Xavier VITART
- Version courante de sept. 2013 par Gwenola BURGOT
DOI (Digital Object Identifier)
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4. Conclusion
En dehors de la filtration, les membranes ont d'autres applications à des fins analytiques. Elles peuvent être utilisées en dialyse, osmose inverse, ultrafiltration ou microfiltration pour la purification, l'enrichissement, l'addition contrôlée de réactifs, ou dans des systèmes d'échantillonnage et de couplage entre un procédé et des systèmes d'analyse.
Le fractionnement flux-force, ou chromatographie de polarisation, peut illustrer le développement de nouvelles méthodes. C'est un moyen de mesurer la taille de particules colloïdales dans un système, semblable à ceux utilisés en filtration tangentielle puisqu'il implique un écoulement de suspension près d'une paroi poreuse.
Cette technique consiste à faire passer la solution dans un canal capillaire, dont une des parois est constituée d'une membrane, et à déterminer, pour un débit de filtrat donné à travers la membrane, le temps de passage des différentes particules ; on obtient ainsi l'équivalent d'un chromatogramme de taille.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RIVET (P.) - Guide de la séparation liquide-solide. - IDEXPO Cachan (1981).
-
(2) - BROCK (T.) - Membrane filtration : a user's guide and reference manual. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York (1983).
-
(3) - MENDRET (J.) - Mise au point de méthodes de caractérisation du colmatage de membranes : application à la caractérisation in situ d'un dépôt particulaire en ultrafiltration frontale en lien avec les performances du procédé. - Thèse de doctorat de génie des procédés et de l'environnement, INSA Toulouse (2007).
-
(4) - RATHORE (A.), SOFER (G.) - Process validation in manufacturing of biopharmaceutics. - CRC Press, Boca Raton (2012).
-
(5) - KANANI (D.), FISSEL (W.), ROY (S.), DUBNISHEVA (A.), FLEISCHMAN (A.), ZYDNEY (A.) - Permeability-selectivity analysis for ultrafiltration : effect of pore geometry. - J. Memb. Sci., 349(1-2), p. 405-409 (2010).
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