Généralités sur les procédés membranaires

Filtration frontale

Au cours de notre étude, nous allons utiliser un procédé de séparation tel que la filtration.

Définition

La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les constituants d’un mélange qui possède une phase liquide et une phase solide au travers d’un milieu poreux.
L’utilisation d’un filtre permet de retenir les particules du mélange hétérogène qui sont plus grosses que les trous du filtre (porosité). Le liquide ayant subi la filtration est nommée filtrat ou perméat, tandis que la fraction retenue par le filtre est nommé résidu, rétentat ou gâteau.
Types de filtration
Il existe deux principales techniques de filtration :
 La filtration frontale, la plus connue, consiste à faire passer le fluide à filtrer perpendiculairement à la surface du filtre. C’est la technique employée par exemple pour les filtres à café. Les particules étant retenues par le filtre, cette technique est limitée par l’accumulation des particules à sa surface, qui finissent peu à peu par le boucher (colmatage).
 La filtration tangentielle, au contraire, consiste à faire passer le fluide tangentiellement à la surface du filtre. C’est la pression du fluide qui permet à celui-ci de traverser le filtre. Les particules, dans ce cas, restent dans le flux de circulation tangentiel, et le bouchage s’effectue ainsi beaucoup moins vite.
Cependant, cette technique est réservée à la filtration des très petites particules, d’une taille allant du nanomètre jusqu’au micromètre.

Plans d’expériences

Les plans d’expériences sont utilisés dans les études industrielles en recherche-développement.
Ils interviennent dans de nombreux domaines industriels.
On peut notamment citer :
 Industries chimiques, pétrochimiques et pharmaceutiques ;
 Industries mécaniques et automobiles ;
 Industries métallurgiques ;
 Leur utilisation vise aux buts suivants :
 Détermination des facteurs clés dans la conception d’un nouveau produit ou d’un nouveau procédé ;
 Optimisation des réglages d’un procédé de fabrication ou d’un d’appareil de mesure ;
 Prédiction par modélisation du comportement d’un procédé.
 Les plans d’expériences s’inscrivent dans une démarche générale d’amélioration de la qualité.
 Le succès de la démarche originale des plans d’expériences réside dans la possibilité d’interprétation de résultats expérimentaux avec un effort minimal sur le plan expérimental : la minimisation du nombre nécessaire d’expériences permet un gain en temps et en coût financier.
 Il faut néanmoins comprendre que les plans d’expériences ne sont pas un outil destiné a priori à la recherche fondamentale car ils ne permettront jamais une explication du phénomène physico-chimique étudié.
La méthode des plans d’expériences permet d’avoir une approche sûre, fine et rentable du phénomène étudié, elle vise :
 Une diminution notable du nombre, du temps et du coût des essais.
 L’augmentation du nombre des facteurs étudiés ou de leurs niveaux.
 Le réglage facile des paramètres d’un procédé.
 Une prise en compte d’éventuelles interactions entre facteurs.
 Une recherche de la réponse optimale.
 Une modélisation simple des résultats.
 Une bonne précision dans la détermination des résultats.

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Table des matières

Introduction
Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
1. Présentations générales du groupe OCP 
2. Présentations du pôle chimie JORF LASFAR
3. Présentation de la direction recherche et développement (R&D) 
Chapitre II : Fabrication de l’Acide phosphorique
1. Généralités sur l’acide phosphorique
2. Généralités sur le procède de fabrication d’ACP 
Chapitre III : Problématique, études bibliographiques
1. Généralités sur les procédés membranaires
1.1. Procédés membranaire
1.1.1. Avantages
1.1.2. Définition d’une membrane
1.1.3. Classification des membranes à pression
1.2. Membranes recyclées
3. Filtration frontale
4. Plans d’expériences 
4.1. Types des plans d’expériences
4.2. Plan d’expériences numériques
4.3. Logiciels pour les plans d’expérience
Chapitre IV : Etude expérimentale
1. Oxydants choisis
2. Description de cellule de filtration frontale
3. Membranes utilisées 
4. Protocole de recyclage des membranes
4.1. Recyclage préliminaire
4.2. Recyclage des membranes
5. Protocole de filtration frontale 
6. Flux hydraulique 
7. Taux de solide
Chapitre V : Résultats
Membrane NF PES 10
Membrane OI ESPA
Conclusion

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