Principe de fonctionnement de l'adjuvant de filtration à la diatomite
Le rôle des adjuvants de filtration est de modifier l'état d'agrégation des particules, et donc leur granulométrie dans le filtrat. Les adjuvants de filtration à base de diatomées sont principalement composés de SiO₂ chimiquement stable, présentant de nombreux micropores internes et formant diverses structures rigides. Lors de la filtration, la terre de diatomées forme d'abord un milieu filtrant poreux (pré-revêtement) sur la plaque filtrante. Lorsque le filtrat traverse cet adjuvant, les particules solides en suspension s'agrègent et leur granulométrie se modifie. Les impuretés de grande taille sont capturées et retenues à la surface du milieu, formant une couche à granulométrie étroite. Elles continuent de bloquer et de capturer les particules de taille similaire, formant progressivement un gâteau de filtration à porosité définie. Au fur et à mesure de la filtration, les impuretés de plus petite taille pénètrent progressivement dans le milieu filtrant poreux de terre de diatomées et sont interceptées. La terre de diatomées, grâce à sa porosité d'environ 90 % et à sa grande surface spécifique, retient les fines particules et les bactéries qui pénètrent dans ses pores internes et externes, notamment par adsorption. Ce procédé permet de réduire la taille des particules de 0,1 µm et d'obtenir ainsi une filtration efficace. Le dosage de l'adjuvant filtrant représente généralement 1 à 10 % de la masse solide à retenir. Un dosage trop élevé risque de nuire à l'amélioration de la vitesse de filtration.
Effet de filtrage
L'effet de filtration de l'adjuvant de filtration à la diatomite est principalement obtenu grâce aux trois actions suivantes :
1. Effet de protection
Il s'agit d'un phénomène de filtration de surface : lorsque le fluide traverse la terre de diatomées, les pores de cette dernière, plus petits que les particules d'impuretés, les retiennent. Ce phénomène est appelé tamisage. En effet, la surface du gâteau de filtration peut être assimilée à une surface de tamis présentant une taille de pores moyenne équivalente. Lorsque le diamètre des particules solides est supérieur ou légèrement inférieur au diamètre des pores de la terre de diatomées, ces particules sont retenues hors de la suspension, assurant ainsi la filtration de surface.
2. Effet de profondeur
L'effet de profondeur correspond à l'effet de rétention de la filtration profonde. Lors d'une filtration profonde, la séparation se produit uniquement à l'intérieur du milieu filtrant. Certaines des plus petites particules d'impuretés, qui traversent la surface du gâteau de filtration, sont retenues par les canaux microporeux sinueux de la terre de diatomées et par les pores plus petits du gâteau. Ces particules sont souvent plus petites que les micropores de la terre de diatomées. Lorsqu'elles entrent en collision avec la paroi d'un canal, elles peuvent se détacher du flux de liquide. Cependant, leur détachement dépend de l'équilibre entre leur force d'inertie et la résistance du flux. Cette interception et cette action de filtration sont de nature similaire et relèvent d'une action mécanique. La capacité à filtrer les particules solides est essentiellement liée à la taille et à la forme relatives de ces particules et des pores.
3. Effet d'adsorption
L'effet d'adsorption est totalement différent des deux mécanismes de filtration mentionnés précédemment. Il s'agit en réalité d'une attraction électrocinétique, qui dépend principalement des propriétés de surface des particules solides et de la terre de diatomées elle-même. Lorsque des particules à petits pores internes entrent en collision avec la surface poreuse de la terre de diatomées, elles sont attirées par des charges opposées ou forment des agrégats en chaîne par attraction mutuelle et adhèrent à la terre de diatomées ; ces deux phénomènes relèvent de l'adsorption. L'effet d'adsorption est plus complexe que les deux premiers, et l'on considère généralement que l'interception des particules solides à pores de plus petit diamètre est principalement due à :
(1) Forces intermoléculaires (également connues sous le nom d'attraction de van der Waals), y compris les interactions dipolaires permanentes, les interactions dipolaires induites et les interactions dipolaires instantanées ;
(2) L'existence du potentiel zêta ;
(3) Processus d'échange d'ions.
Date de publication : 1er avril 2024