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Cake filtration of suspensions in viscoelastic fluids

Authors

  • W. Kozicki,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, University of Ottawa, Ontario, Canada KIN 6N5
    • Department of Chemical Engineering, University of Ottawa, Ontario, Canada KIN 6N5
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  • P. Q. Kuang

    1. Department of Chemical Engineering, University of Ottawa, Ontario, Canada KIN 6N5
    Current affiliation:
    1. International Water Solutions Corporation, 4599 Tillicum St., Burnaby, BC V5J 3J9
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Abstract

The fundamental framework for cake filtration of suspensions in viscoelastic media is extended to include the effects of polymer retention, including adsorption in the filter cake, polymer retention and elongational flow in the filter medium, which also undergoes compaction, and evaluation of polymer degradation in the filter cake and medium. Experimental data obtained in constant pressure filtration of starch suspensions in dilute aqueous polyacrylamide solutions confirmed the prediction of an enhanced apparent medium resistance Rma and a reduced cake resistance αR. Evaluations are presented of the contributions to the pressure drop due to enhanced normal stresses in elongational flow and to polymer retention (adsorption), and of the ratio of the particle size with and without adsorbed polymer in the cake. The analysis of the data points to high levels of polymer degradation during the flow of the polymer solution through the filter cake and medium.

Abstract

La procédure fondamentale de la filtration par gâteau de suspensions en milieu viscoélastique a été étendue pour inclure les effets de la rétention des polymères, qui incluent l'adsorption dans le gâteau de filtration, la rétention des polymères, l'écoulement élongationnel dans le milieu de filtration, qui subit lui aussi une compaction, et l'évaluation de la dégradation des polymères dans le gâteau et le milieu de filtration. Les données expérimentales obtenues pour la filtration à pression constante de suspensions d'amidon dans des solutions diluées aqueuses de polyacrylamide confirment la prédiction d'une résistance Rma du milieu apparent accrue et d'une résistance αR du gâteau réduite. On a évalué les contributions à la perte de charge due au renforcement des contraintes normales dans l'écoulement élongationnel et à la rétention des polymères (adsorption), ainsi que le rapport de la taille des particules avec ou sans polymères adsorbés dans le gâteau. L'analyse des données met en évidence le degré élevé de dégradation des polymères durant l'écoulement de la solution de polymères dans le gâteau et le milieu de filtration.

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