Filtration

La filtration est le processus de séparation de la matière solide en suspension d’un liquide, en faisant passer ce dernier à travers les pores d’une substance, appelée filtre. Le liquide qui a traversé le filtre s’appelle le filtrat. Le filtre peut être du papier, du tissu, du coton, de l’amiante, du laitier ou de la laine de verre, de la terre cuite non émaillée, du sable ou tout autre matériau poreux.
La filtration est très fréquemment employée en technologie chimique et présente souvent de grandes difficultés. Dans la plupart des opérations techniques, le tissu de coton est le matériau filtrant, mais parfois un chiffon en laine ou en poils est nécessaire. Le tissu peut être fixé sur un cadre en bois de telle manière qu’un sac peu profond soit formé, dans lequel le liquide trouble est versé. Le filtrat, dans cette facilité, est trouble au début, mais devient rapidement clair, puis la partie trouble est renvoyée vers le filtre. La filtration est souvent retardée par la présence de précipités fins et visqueux, ou par la formation de cristaux dans les interstices du tissu, à partir de la solution chaude. Toute tentative d’accélérer la filtration, en grattant ou en remuant le précipité sur le tissu, provoquera toujours un trouble du filtrat.
Une meilleure forme est le « filtre à manches », qui est une longue et étroite hag de coton sergé, supporté par une couverture extérieure en filet grossier et solide, capable de supporter un poids et une pression hydrostatique considérables. Ces sacs mesurent souvent cinq ou six pieds de long et huit pouces ou plus de diamètre. L’extrémité ouverte du sac est étroitement liée autour d’un anneau métallique ou d’un mamelon, par lequel le tout est suspendu, et à travers lequel la liqueur à filtrer est introduite. «Lorsque les liquides chauds sont filtrés, les sacs sont souvent suspendus dans des pièces chauffées à la vapeur, la température étant proche de celle du liquide.
En filtration sous pression, le liquide est forcé à travers les interstices du filtre par pression atmosphérique directe, le l’air étant évacué du réservoir; ou par pression hydrostatique, obtenue soit au moyen d’une colonne élevée de liquide, soit par une pompe à force. Par la première méthode, appelée filtration par aspiration, le liquide peut être forcé vers le bas à travers le filtre dans un récepteur; le précipité s’accumule sur le dessus du filtre et devient une partie de la couche filtrante. Cela pose parfois des difficultés, car les particules de certains précipités s’unissent pour former une couche imperméable. Ou le filtrat peut être aspiré vers le haut à travers le filtre, ce qui est en suspension dans le liquide à filtrer; ainsi le colmatage ne se produit pas si facilement, car une grande partie du précipité se dépose au fond du récipient et n’entre pas en contact avec le filtre jusqu’à ce que la plupart de la liqu id a été soutiré.
Dans les travaux techniques, la pression est généralement obtenue par le filtre-presse (Fig. 8 et 8 a). Il s’agit d’un cadre en fer solide, dans lequel un certain nombre de

cellules filtrantes en fer de l’est ou en bronze sont supportées. Chaque cellule est constituée de deux plaques métalliques plates à bords surélevés, séparées par un « cadre d’écartement » creux du même métal. Il y a un trou au centre de chaque plaque, et des rainures sur chaque surface menant à une ouverture au bord inférieur de la plaque. Un filtre est constitué de deux morceaux de tissu, légèrement plus grands que les assiettes, cousus ensemble le long de la marge d’une petite ouverture circulaire découpée au centre de chacun. Une pièce de tissu est passée à travers le trou de la plaque, puis les deux pièces sont étalées en douceur, une de chaque côté de la plaque.
Une autre plaque est préparée de la même manière, et un cadre de distance a été placé entre eux, la cellule ainsi formée est placée verticalement dans le cadre de presse, où elle est supportée par des pattes sur chaque plaque et cadre d’écartement. « Lorsque le nombre souhaité de cellules est prêt, elles sont étroitement serrées ensemble au moyen d’une vis lourde, qui passe à travers une extrémité du cadre de presse. Ainsi, une série de cellules, doublées de tissu filtrant et reliées par un canal droit à travers le une pompe à force puissante entraîne le liquide à filtrer dans les cellules, où il passe de l’une à l’autre jusqu’à ce qu’ils soient tous remplis. La pression hydrostatique pousse le liquide à travers les filtres dans les rainures des plaques, le long de laquelle il coule et s’échappe par les ouvertures du côté inférieur de la plaque. Le sédiment retenu par le tissu recueille la cellule et forme un gâteau solide, qui remplit finalement chaque

cellule complètement.Le processus est alors stoppé, les cellules démontées, et le gâteau de sédiment ayant été enlevé, les cellules sont renvoyées dans le bâti de presse, pour « être à nouveau mises en service. Le filtrat est capturé dans une auge.
Dans une autre forme de presse, au lieu de l’ouverture centrale, il y a un trou dans le cornel « de chaque plaque et cadre d’écartement dans une position telle que, lorsqu’il est placé dans la presse, le les trous forment un canal continu à travers le coin de toute la série de cellules.Un petit trou percé à l’intérieur de chaque cadre de distance, perpendiculairement à la direction du canal, admet le liquide dans chaque cellule. Le filtre est un morceau de tissu accroché au-dessus du cadre d’écartement de manière à couvrir les deux côtés du cadre. Un cadre ainsi
recouvert est placé entre chaque paire de plaques rainurées. De petits trous sont découpés dans le tissu pour correspondre au canal dans les coins des cellules. La méthode de filtration est la même que dans les machines d’alimentation centrales.

La pression obtenue par la pompe à force peut être de quelques livres seulement, ou elle peut augmenter à plusieurs centaines de livres par pouce carré. Le filtre-presse peut contenir entre une douzaine et cinquante cellules ou plus, et ces cellules peuvent mesurer jusqu’à quatre pieds de diamètre. A de nombreuses fins, la presse est entourée de bobines ou de chemises, à travers lesquelles de la vapeur ou des solutions réfrigérantes peuvent être mises en circulation,
selon qu’une filtration à chaud ou à froid est souhaitée. Le filtre-presse est très rapide dans son action et est largement utilisé dans les travaux chimiques industriels. Pour une utilisation avec des liquides acides ou corrosifs, les plaques et les cadres d’écartement sont souvent recouverts de plomb ou d’un alliage qui ne se corrode pas facilement.
La machine centrifuge (Fig.9) remplace en grande partie le filtre-presse et d’autres filtres, en particulier lorsque les cristaux doivent être éliminés. Cela fournit la méthode la plus rapide et laisse la substance presque sèche. La machine centrifuge est une boîte ou panier cylindrique (A) de toile métallique ou de tôle perforée, fixée 011 à un arbre vertical (B), qui tourne à très grande vitesse. Le contenu de la boîte est entraîné vers la paroi extérieure par la force centrifuge, la matière solide étant retenue par la gaze ou l’écran. Le liquide passe à travers et est pris dans une coque fixe (C), entourant le panier rotatif. Ces machines sont de différentes tailles de 12 à 60 pouces de diamètre et de 8 à 36 pouces de profondeur de panier. Deux formes générales sont utilisées: le type à surentraînement, dans lequel la poulie d’entraînement (P) est fixée à l’extrémité supérieure de l’arbre, au-dessus du panier; et le type sous-entraîné, dans lequel le panier est placé sur l’extrémité supérieure de l’arbre, et la poulie en dessous. Dans le type à surmultiplication, il est souvent habituel de suspendre l’arbre dans des paliers flexibles. Ainsi, le panier peut s’adapter à tout changement de centre de gravité, causé par une charge inégale, et fonctionne sans vibration.
Les filtres à sable sont parfois utilisés pour des travaux à grande échelle. Ces
sont fabriqués comme suit; Dans une boîte à fond perforé, est placée une couche de gravier grossier; celui-ci est recouvert de galets plus fins; ceux-ci par le sable, et une toile de jute ou de toile recouvre le tout. Une grille en bois ou en fer est ajoutée pour protéger le filtre, lorsque les sédiments sont
pelletés. Le filtre est souvent placé sur un récipient à partir duquel l’air peut être évacué, permettant ainsi une filtration sous pression
si nécessaire.