Procédé de séparation par filtration de mélanges hétérogènes contenant au moins une phase liquide. On sait que deux phases hétérogènes pré sentent toujours entre elles une différence de potentiel. 'Quelle que soit la théorie -de ce phénomène, il. en résulte, à la limite de séparation, des actions -d'attraction et de ré pulsion électriques.
Dans une suspension ou une émulsion, les grains de la suspension ou de l'émulsion se repoussent mutuellement à de très faibles distances par suite .de leurs charges électriques de même signe, c'est ce qui leur permet de rester séparées les unes des autres alors que les phénomènes capil laires (forces d'agrégation) tendent à dimi nuer la surface totale en soudant ces parti cules les unes aux autres, en amas dans le cas .des solides (floculation), ou en grosses gouttes dans le cas des liquides.
Ces forces électrostatiques de contact qui se mettent aisément en évidence pour les systèmes dispersés (colloïdes) se manifestent également, comme -on le sait, entre les sur faces continues et étendues (Osmose élec trique).
On a. fait l'observation nouvelle, et c'est <B>là</B> la base ide la présente invention, que ces répulsions électrostatiques, qui se produisent également entre les particules d'une émul sion et un .diaphragme poreux convenable ment chargé, se font sentir à une distance suffisante pour s'opposer au passage des particules de l'émulsion ou de la suspension à travers les canaux du ,diaphragme poreux,
alors même que la section de ces canaux per mettrait aux particules -de traverser le dia phragme en l'absence de la charge électrique suffisante de sorte qu'un tel diaphragme chargé statiquement peut être avantageuse ment utilisé pour la séparation du liquide dans lequel se trouve réalisée l'émulsion.
Naturellement, il y a toujours, comme il a. été dit plus haut, une différence de poten- liel entre le liquide et<B>le</B> diaphragme, mais, en général, cette différence de potentiel est trop peu importante pour agir d'une façon pratique et efficace sur la filtration. Le pro cédé de la présente invention est caractérisé en ce qu'on emploie un diaphragme poreux, nui est traité par des solutions d'électrolytes de façon à. prendre, au contact -du liquide a séparer, une forte charge électrostatique dE@ même sine que celui des particules à. sépa rer, le débit du filtre étant réglé à faible vitesse de manière qu'il demeure constant.
pendant toute l'opération et que les forces de répulsion -électrostatique s'exerçant sur les particules à séparer l'emportent sur les for ces contraires dues à la viscosité du liquide en mouvement. Dans ces conditions, en supposant, bien entendu, que l'on ait choisi convenablement la matière du diaphragme, on observe que non seulement la filtration est parfaite, c'est-à-dire qu'aucune des particules de ne traverse le diaphragme, si petite soit-elle, mais encore qu'il ne se produit au cun colmatage du filtre,
comme cela, aurait lieu pour une filtration ordinaire. Cela, tient à ce que la filtration ordinaire repose sur le principe -du crible, et les mailles de celui-ci doivent être assez serrées pour retenir les particules solides tout en laissant passer le liquide. Mais alors ces particules solides restent appliquées sur la surface du dia.- phragme filtrant et s'y entassent en @di@mi- nuant les sections d'entrée des canaux capil laires et produisent finalement une obstruc tion telle que la filtration se trouve extrê mement ralentie si on n'augmente pas Gonsi- déralblement les pressions
exercées sur le liquide. Au contraire, clans le cas du diaphragme fortement électrisé, les particules en suspen sion sont repoussées par la paroi et demeu rent soumises au mouvement brownien (mou vement que présentent les petites particules solides en suspension ,dans un fluide) qui les disperse, de telle sorte que l'ouverture des canaux capillaires demeure entièrement li bre, tout au moins tant. que la .charge trique communiquée au diaphragme persiste et conserve une valeur minima..
Il résulte de là qu'il y a une grande dif férence entre les deux genres de filtration. Si on porte en ordonnée les .débits du filtre à chaque instant et en abscisse la. quantit( de liquide filtré, on obtient dans le premier cas de la filtration ordinaire une courbe qui commence par descendre rapidement, pui.s tend à devenir asymptote à l'axe des ab-s- cisses.
Au contraire, dans le cas & la, filtration avec .diaphragme chargé électriquement, <B>I -</B> première partie de la courbe est presque horizontale; ensuite, la courbe s'infléchit assez rapidement vers l'axe des abscisses et prend alors l'allure -de la courbe de filtration ordinaire. L'inflexion est due, autant qu'on puisse s'en rendre compte, au fait que le passage du liquide finit par entraîner peu à peu la .charge électrique du diaphragme, -cette charge étant obtenue en général au moyen de gros ions polyvalents.
Cependant, pour que la filtration ait, .avec le diaphragme chargé électriquement, l'allure indiquée, il y a encore une condition à observer qui est de donner au liquide filtrant, au voisinage du diaphragme, & très faibles vitesses -afin que la, force d'entraînement sur les parti cules due à la, viscosité du liquide demei;re suffisamment petite pour ne pas gêner l'ac tion de la, force de répulsion électrosta_tiquc du diaphragme.
Lorsque cette condition est observée, on constate que deux diaphragmes présentant exactement la même porosité à la filtration, mais dont l'un est chargé électriquement et l'autre neutre, donnent, sous la. même pres sion réduite, le premier une filtration par faite, aucune particule à. séparer ne le tra versant, le second, une filtration imparfaite. les plus fines particules de lia suspension le traversant tout au moins .au début de la fil tration et tant qu'il ne s'est pas produit uli colmatage suffisant -de -la surface d'entrée.
Avec une charge convenable, un diaphragme relativement grossier donnera exactement le même résultat qu'un diaphragme de consti tution extrêmement fine, comme ceux qui sont employ6s dans les systèmes @d'ultra-fil- t:ration et il présentera l'avantage de ne pas se colmater rapidement comme ces derniers. Naturellement, le procédé décrit dans la pré sente invention ne pourra pas se substituer dans tous les cas 'a l'nltra-filtration, mais seulement dans les cas où la suspension pré sentera une charge électrique suffisante pour que les actions de répulsion électrique puissent être utilisées.
Ceci se présente, notamment, d'ans la filtration. ,des huiles végétales ou mi nérales où les suspensions sont fréquemment fortement .chargées et où la faible valeur de la constante diélectrique favorise les actions électrostatiques.
Pour appliquer le procédé, on commen cera par déterminer le signe de la charge des particules à -séparer par un moyen connu, par exemple par l'électrophorèse, et on cher chera à réaliser un -diaphragme présentant, au plus haut degré possible une charge de même signe dans le liquide de la suspension. En moyen pratique consiste encore à procé. der à des essais de filtration sur des dia phragmes constitués par des empilages de mêches de coton que le liquide traverse dans le sens de la ,;chaîne".
On réalise la charge électrique -de ces mèches par les ,moyens con nus, par exemple, "mordançage" par les ions H -ou OH, et fixation, à la faveur de ce mordançage, -de gros ions polyvalents tels que P04. On réalise ainsi des filtres portant une forte charge et on détermine ,alors facile ment quel diaphragme convient à la sépara tion et aussi quel est l'ordre -de grandeur des vitesses de filtration qui conviennent à la. sé paration.
Ces points déterminés!, on peut en suite choisir des matières plus .appropriées pour constituer le diaphragme suivant la na ture du liquide renfermant la. suspension: On prendra par exemple -des matières minérales telles que les différentes variétés de charbon pulvérisées et agglomérées, l'amiante, la si lice, le plâtre, le papier, etc., en un mot tou tes les matières filtrantes<B>déjà</B> connues et elles seront choisies en raison & la charge électrique qu'elles sont susceptibles de rece voir .au contact -d'un êlectrolyte et de conser ver pendant un temps suffisamment long au contact .du liquide à filtrer.
Dans tous les cas, on reconnaîtra que la charge électrique du -diaphragme et la pres sion de filtration sont convenables lorsqu'on aura une courbe de filtration étalblie comme il .a été dit et présentant la forme caractéris tique des courbes de filtration sur dia- pbragmes chargés, c'est-à-dire une grande constance du débit pendant une première pé riode :de filtration.
Cette forme -de la courbe de filtration suffit à distinguer le procédé de la, présente invention de tous les procédés de filtration connus.
A titre d'exemple @de mise en aeuvre du procédé, si on utilise comme diaphragme un tissu .de coton, ce dernier est d'abord dé graissé à l'aide d'éther de -pétrole, puis, pour recevoir une charge négative, il est lavé avec une solution d'acide chlorhydrique faible de manière à fixer sur le coton des ions H (po- sitifs) ;
ces ions H se fixent aisément sur 1e coton et servent à le "mordancer" de sorte que, en présence d'acide phosphorique, il s'y fixe des ions P04 trivalents négatifs; l'ac tion de la paroi ,de coton se réduira en dé finitive à l'action de ces ions négatifs dont une partie seulement -a été neutralisée par les ions H positifs.