STATIC AND DYNAMIC FILTRATION PROPERTIES OF AQUEOUS SUSPENSIONS OF CLAYS AND ELECTROLYTES

摘要

Les propriétés de filtration de suspensions colloïdales d'argile en présence d'électrolytes (NaCl, CaCl_2 et KCl) dans l'eau ont été étudiées en conditions statique et dynamique. Les expériences de filtration, combinées à l'observation des cakes formés par cryomicroscopie à balayage et microscopie électronique à transmission, mettent en évidence l'importance de la taille et la forme des particules d'argiles, ainsi que leur mode d'association en suspension, sur la texture du cake, sa perméabilité et ses propriétés de relaxation. Ces paramètres dépendent fortement de la nature de l'électrolyte. Le mode de dépot en dynamique est lié à l'état d'agrégation de la suspension au départ, sa polydispersité et la sensibilité des agrégats au cisaillement. Dans tous les cas, le processus de croissance du cake est ralenti et on obtient des volumes de filtrat plus élevés qu'en statique. Le cisaillement a deux effets: d'une part, dissocier les agrégats lâches présents en suspension et d'autre part, exercer un tri granulométrique des particules dans le cas d'une suspension polydispersée. À fort gradient de cisaillement on obtient rapidement un cake fin d'épaisseur constante. L'épaisseur de ce cake dépend de la fraction de petites particules présentes en suspension, ou susceptibles d'être formées par dissociation d'agrégats lâches sous l'action du cisaillement. La perméabilité du cake en dynamique, comme en statique, est conditionnée par la taille et la forme des particules qui le constituent.%Filtration properties of aqueous colloidal suspensions of clays in presence of electrolytes (NaCl, KCl, CaCl_2) have been studied in static and dynamic conditions. Filtration experiments combined with cake observation by cryo-SEM and TEM show the influence of the associating mode of clay particles in suspension on the texture, the permeability and the relaxation properties of the cake. These parameters are very much dependent on the nature of the electrolyte added. In dynamic conditions the construction of the cake is related to the state of aggregation of the clay suspension, its polydispersity and the sensitivity of the aggregates to shear rates. In all cases the build up of the cake is slowed down and dynamic filtrate volumes are larger than static filtrate volumes. The shear rate has two effects: first to dissociate loose aggregates in the suspension and second to exert a granulometric sorting of the particles in the case of a polydisperse suspension. At high shear rate a cake of constant thickness is quickly obtained. The thickness of this cake depends on the fraction of small particles present within the initial suspension or that are formed by dissociation of loose aggregates under dynamic conditions. In dynamic like in static the permeability is controlled by the size and shape of particles that constitute the cake.