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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l'article P1415 paru en 1997 rédigé par Jean HACHE
RÉSUMÉ
La décantation et la filtration sont deux techniques de séparation entre phases, utilisées soit dans les procédés, soit dans les méthodes analytiques, dans des domaines aussi variés que l'agro-alimentaire, la biologie, la pharmacie, le traitement de l'eau ou l'industrie chimique . L'objectif de l'article est de décrire les phénomènes en jeu, de façon à bien situer ces procédés dans les processus analytiques. Sont détaillés également les différents éléments et matériels permettant leur mise en oeuvre.
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Decantation and filtration are two techniques of separation between phases that are used in processes or analytical methods, in areas as varied as agrifood, biology, pharmacy, water treatment or the chemical industry. The aim of this article is to describe the phenomena involved, so as to situate these processes in the analytical processes. The various elements and materials allowing for their implementation are also detailed.
Auteur(s)
-
Gwenola BURGOT : Professeur des Universités – Praticien hospitalier - Université de Rennes 1
INTRODUCTION
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 sont 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 :
-
soit une phase solide de matières en suspension dans un liquide de masse volumique moindre ;
-
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 concerne le plus souvent 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. Des applications dans les domaines aussi variés que l'agro-alimentaire, la biologie, la pharmacie ou le traitement des eaux seront développées.
MOTS-CLÉS
Filtration frontale Filtration tangentielle Membrane de filtration Agroalimentaire Biotechnologies filtration Décantation
KEYWORDS
dead-end filtration | cross-flow filtration | membrane filtration | food industries | biotechnology | filtration | decantation
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1984 par Charles MADIC, Xavier VITART
- Version archivée 2 de sept. 1997 par Jean HACHE
DOI (Digital Object Identifier)
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2. Décantation
2.1 Décantation solide-liquide
La décantation statique solide-liquide est la résultante de la force de pesanteur (qui attire les particules les plus diverses vers le bas), de la force d'Archimède (qui tend à les maintenir en suspension) et des forces de diffusion (qui tendent à les répartir dans tout le volume).
Pratiquement, la séparation ne s'effectue que pour des particules dont la masse volumique est au moins deux fois supérieure à celle du liquide.
Un simple récipient suffit, le liquide surnageant étant aspiré avec une pipette en évitant toute agitation, de façon à ne pas remettre les particules en suspension [J 3 450].
HAUT DE PAGE2.2 Décantation de deux phases liquides non miscibles
L'eau n'est pas miscible à de nombreux solvants organiques peu polaires et de faible permittivité. Deux solvants organiques (éther sulfurique-diméthylsulfoxyde DMSO...) peuvent ne pas être miscibles. L'addition d'un troisième composant à un mélange de deux solvants peut modifier la miscibilité de ceux-ci (ainsi l'addition de sulfate d'ammonium rend non miscibles l'eau et l'acétone). Les solvants organiques ont en général une densité inférieure à 1 et constituent la phase supérieure sauf pour les solvants halogénés (dichlorométhane, chloroforme).
Une espèce se partage entre les deux liquides non miscibles. C'est le principe de l'extraction liquide-liquide qui concentre ou sépare les différents éléments d'une solution. La décantation des deux liquides non miscibles permet la mise en œuvre d'une extraction par simple équilibre avec la pratique suivante :
- ...
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Décantation
BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
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(4) - RATHORE (A.), SOFER (G.) - Process validation in manufacturing of biopharmaceutics. - CRC Press, Boca Raton (2012).
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(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).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
A3P Services http://www.a3p.org (page consultée le 20 mars 2013)
Club français des membranes (CFM) http://www.cfm-mb.fr/ (page consultée le 03 avril 2013)
European Membrane Society (EMS) http://www.emsoc.eu/ (page consultée le 03 avril 2013)
Institut national de la recherche agronomique (INRA) http://www.inra.fr/ (page consultée le 03 avril 2013)
HAUT DE PAGE2.1 Fournisseurs – Distributeurs
BIORAD http://www.bio-rad.com
FIORONI http://www.filtres-fioroni.com
HYFLUX laboratoire http://www.hyfluxmembranes.com
JASCO Inc. http://www.jascoinc.com
KOCH http://www.kochmembrane.com
MERCK http://www.merck-chemicals.com
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