TP – Décantation

LST Génie Chimique

2014 - 2015

T. P N° 1 :

DECANTATION I - Introduction : Les caractéristiques des petites particules en suspensions dans l'eau Sont d'une importance majeure au ni veau des systèmes naturels que dans les processus industriels (industrie chimique, alimentaire, traitement des eaux cet…). L'élimination des petites particules solides en suspensions peut être achevée par plusieurs méthodes incluant l'utilisation des cyclones, des centrifugeuses, des bacs de clarification et des épaississeurs. Les deux derniers équipements sont les plus communément utilisés dans l'industrie en raison de leurs coûts d'investissement et d'exploitation qui sont relativement faibles. L'objectif donc de ce laboratoire est de sensibiliser l'étudiant aux différents paramètres pouvant influencer la décantation. L'étudiant aura l'occasion de mesurer les vitesses de sédimentation en fonction de la nature du solide el de la concentration ainsi que l'extrapolation des données de laboratoire pour le dimensionnement de décanteur continu (application du modèle de Kynch et de Coe-Clavenger). II – Rappel théoriques Lorsque les concentrations sont faible, les effets d’interférences mutuelle des particules est négligeable, les vitesses de sédimentation peuvent être calculées à partir de la loi de Stockes, Allen ou Newton - Rintinger (Démonstration voir cours). Pour Re < 0,2, la loi de Stockes ;

V

s

=

g ⋅ 18

(ρ − ρ ) ⋅ s

l

µ

d

2

Pour 30 < Re < 300, la loi d’Allen ; 2 3

 g (ρ − ρ )    V =  ⋅ s l  ⋅d 7,5 ρ l µ   s

Pour 1000 < Re < 150000, la loi de newton – Rittinger ;

 8g (ρ − ρ )  V =  ⋅ s l ⋅d   3 ρl   

1 2

s

Avec : Génie Chimique

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V : Vitesse de chute d : diamètre équivalent de la particule g : constante de gravité ρs : densité du solide ρl : densité du liquide µ : la viscosité du liquide A des concentrations relativement élevées, la chute devient troublée et la vitesse est fortement modifiée. Il convient donc de remplacer les paramètres caractérisant le liquide par ceux de la suspension : La viscosité peut se calculer par la formule de Steinour ;

10 1 , 82 (1 − x ) µ* = µ x

Où x la fraction du volume totale occuper par le liquide dans la suspension. Pour la masse spécifique, on emploi ρ*,

ρ *l = (1 − x ) ρ s + x ρ l

Il existe quatre zones de sédimentation. Il est demandé d'observer et de suivre les zones de décantation au cours du temps. La loi de Kynch permet normalement de ca1culer, à partir d'un seul essai, la vitesse de sédimentation pour plusieurs concentrations. Vérifier si celle-ci est d'application.

III – Manipulation

Peser la quantité de solide à faire décanter (2,5 %, 5%, 7,5%,10% et 12,5%), y ajouter le poids d'eau nécessaire. Le volume global doit être au moins égale au volume du tube dans lequel se fera la décantation. Agité vigoureusement puis la transvaser dans le tube gradué. Si nécessaire retourner une ou deux rois le tube puis commencer les mesures. Génie Chimique

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Mesurer l'évolution de l'interface en fonction du temps. Au début de l'essai, la vitesse de sédimentation doit être constante. Recommencer la mesure deux ou trois fois en retournant le tube. Pour vérifier l’effet de la hauteur sur les caractéristiques de la sédimentation, préparer les mêmes concentrations dans cinq volumes différents, puis recommencer les mesures. IV – Rapport : 1. Tracer les courbes h = f (t) de la hauteur de la séparation entre le liquide clair et le liquide chargé, en fonction du temps. La partie linéaire du diagramme augmente avec la concentration de départ. Trouvez-vous cela normal et pourquoi ? 2

Que pensez-vous de la précision de l'essai ? Quelles sont les causes d'erreur ?

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Dans la théorie, on parle de 4 zones distinctes lors de la sédimentation discontinue dans un vase. Les avez-vous observées toutes les quatre ?

4

Tracer la courbe Vi = f (Ci) (Vitesse de sédimentation en fonction de la Concentration)

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Dans un décanteur continu, prévu pour traiter une suspension de notre solide, quelle est la concentration de sortie que vous choisiriez pour le dimensionnement ?

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En général, après une opération de décantation, on procède à une filtration. Pourquoi ?

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