Pompe de piscine : moins cher – soldes – au meilleur prix – Filtration — Wikipédia, l’encyclopédie libre

Les filtration est un procédé de séparation pour séparer les constituants d’un mélange qui a une phase liquide et une phase solide à travers un milieu poreux.

L’utilisation d’un filtre permet de retenir les particules du mélange hétérogène qui sont plus grosses que les trous du filtre (porosité). Le liquide qui a subi la filtration s’appelle filtrer ou alors pénétrertandis que la fraction retenue par le filtre est nommée résidu, rétenter ou alors gâteau.

La filtration peut également désigner le phénomène passif d’épuration naturelle ou de réduction de la turbidité qui se produit lorsque l’eau pénètre dans un lit de sable ou de sédiments pour atteindre la nappe phréatique.

La filtration est une technique largement utilisée dans l’industrie alimentaire, chimique, pharmaceutique et par de nombreuses espèces animales, principalement aquatiques. Chez les animaux filtreurs (éponges, bivalves, etc.), il s’agit d’un mode d’alimentation actif. Le rein remplit également une fonction de filtration.

Mode de passage des fluides[modifier | modifier le code]

Il existe deux principales techniques de filtration :

• les filtration frontale, la plus connue, consiste à faire passer le fluide à filtrer perpendiculairement à la surface du filtre. C’est la technique utilisée par exemple pour les filtres à café. Les particules étant retenues par le filtre, cette technique est limitée par l’accumulation de particules à sa surface, qui finissent progressivement par le boucher (colmatage) ;
• les filtration tangentielle, au contraire, consiste à faire passer le fluide tangentiellement à la surface du filtre. C’est la pression du fluide qui lui permet de traverser le filtre. Les particules, dans ce cas, restent dans le flux de circulation tangentielle, et le colmatage s’effectue donc beaucoup moins rapidement. Cependant, cette technique est réservée à la filtration de très petites particules, dont la taille varie du nanomètre au micromètre.

Dimension des pores[modifier | modifier le code]

On peut aussi nommer différemment l’opération de filtration selon la taille des pores du filtre :

On parle de filtration stérilisante lorsque le diamètre des pores est inférieur à 0,22 µm (220 nm), permettant la rétention des microorganismes^[3].

Criblage (ou tamisage)[modifier | modifier le code]

C’est un phénomène mécaniqueautrement appelé filtration en surface. Le filtre est une membrane perforée de pores calibrés de diamètres similaires. Le filtre retient toutes les particules dont le diamètre est supérieur au diamètre des pores. On parle de filtre à tamis ou de filtre à membrane.

L’avantage de cette technique est qu’elle ne retient pas les liquides. Les inconvénients sont :

• des pores de diamètre de l’ordre du micromètre ;
• possibilité de colmatage du filtre.

Pour pallier au problème de colmatage il existe trois types de solution :

• l’augmentation du diamètre des pores du filtre, tant que les critères de filtration sont respectés ;
• l’installation d’une pré-filtration, parfois par un filtre à pores de plus grand diamètre ou plus généralement par l’installation d’un cyclone ou d’un multi-cyclone en amont ;
• la mise en place d’un système de décolmatage, par secouage (de plus en plus rare) ou par air comprimé.

On peut également noter que le colmatage du filtre, conduisant à la formation d’un gâteau sur celui-ci, est un élément important de la filtration car ce gâteau devient lui-même un élément filtrant. La maîtrise du colmatage/décolmatage du filtre est d’autant plus importante.

Absorption[modifier | modifier le code]

autrement appelé filtration en profondeur. Ce mécanisme consiste à retenir des particules dont la taille peut être inférieure au diamètre des pores à l’intérieur du réseau poreux du filtre.

C’est un phénomène physiqueavec deux facteurs principaux :

• réseau poreux chargé électriquement;
• constitués de longs et fins canalicules fortement contorsionnés.

Filtres en cellulose, laine, coton.

Le principal avantage est la grande capacité de rétention.

Les inconvénients sont :

• possibilité de libérer les particules (libération ou désorption) ;
• absorption de liquides;
• difficulté à définir la porosité.

osmose inverse[modifier | modifier le code]

L’osmose inverse est un procédé de filtration à travers une membrane semi-perméable contrairement au gradient osmotique en appliquant une pression sur le liquide à filtrer. Il est utilisé pour le traitement des eaux, notamment le dessalement de l’eau de mer et la production d’eau purifiée, et dans l’industrie agro-alimentaire pour concentrer sirops de fruits, mélasses, moûts, lait, etc.

Au niveau industriel, la filtration est largement utilisée notamment dans l’industrie chimique où la filtration est une méthode de séparation de choix après cristallisation. Différents systèmes sont disponibles en fonction des conditions de filtration

Dans d’autres domaines industriels (cimenteries, fonderies, etc.) la filtration est généralement réalisée par criblage/tamisage et les filtres sont, dans la grande majorité du temps, des filtres à manches.

Écrou filtrant[modifier | modifier le code]

Il s’agit de la version industrielle du filtre Büchner utilisé en laboratoire. Cet équipement est largement utilisé, car toutes les étapes de la filtration au séchage peuvent être réalisées dans la même unité.

filtre-presse[modifier | modifier le code]

Sac filtre[modifier | modifier le code]

Capacité de rétention[modifier | modifier le code]

Il correspond au diamètre de la plus grosse particule solide qui traverse le filtre. Selon le mécanisme, on parle de diamètre moyen des pores (pour le criblage) ou de seuil de rétention (pour l’adsorption).

Diamètre moyen des pores[modifier | modifier le code]

La porosité est le diamètre maximal des particules retenues par le filtre. La porosité est déterminée par mesure d’une pression, selon la formule suivante :

$\displaystyle d=4\,\frac K\,\alpha P\quad \begincasesd,\textdiamètre des pores\\[-1ex]K,\textconstante de condition de fonctionnement\\[-1ex]\alpha ,\texttension superficielle du liquide\\[-1ex]P,\textpression\endcases$

Il y a une arrivée d’air comprimé dans un tube hermétiquement fermé qui contient le filtre à étudier. De l’eau est amenée pour humidifier la partie supérieure du filtre. Ensuite, on augmente progressivement la pression d’air et on note la pression nécessaire pour faire apparaître la première bulle d’air, c’est le point de bulle, permettant de déterminer la taille des plus grosses particules pouvant traverser le filtre et donc sa spécificité. Après avoir encore augmenté la pression, des bulles apparaissent sur toute la surface et le diamètre moyen des pores est obtenu.

À l’aide de la formule, deux valeurs de porosité sont calculées :

1. Le diamètre des plus gros pores;
2. La porosité réelle du filtre.

Seuil de rétention[modifier | modifier le code]

C’est le diamètre de la plus grosse particule sphérique solide qui traverse le filtre dans des conditions données. Il correspond à 1% des particules d’un diamètre donné retenues par le filtre.

Taux de filtration[modifier | modifier le code]

Elle correspond à la quantité de filtrat recueillie pendant une unité de temps. La formule de poiseuille permet théoriquement de le déterminer :

$\displaystyle V=\frac N.dP.R^48.\eta .L\qquad \begincasesV,\textdébit en mL/min \ \N,\textnombre de canaux (proportionnel à la surface)\\dP,\textdifférence de pression entre les deux faces du filtre\\R,\textrayon moyen des pores \\L,\textépaisseur du filtre\endcases$

Le débit augmente avec la surface, la pression et le diamètre des pores. Elle diminue avec la viscosité du fluide et l’épaisseur du filtre.

Ce débit n’est pas constant car il se produit un phénomène de colmatage. Le colmatage ralentit la filtration en augmentant l’épaisseur du filtre, mais aussi en réduisant le diamètre des pores.

Caractéristiques de performance du filtre[modifier | modifier le code]

pouvoir de séparation[modifier | modifier le code]

Elle doit être homogène et stable dans le temps. Elle dépend de la structure du filtre avec une répartition homogène des pores, et il ne doit pas y avoir d’évolution du diamètre avec le temps.

Efficacité nominale[modifier | modifier le code]

C’est la valeur relative arbitraire basée sur le pourcentage de rétention (en millions de particules) par rapport à la valeur de référence donnée par le fabricant. Malheureusement, différents fabricants de filtres définissent différemment l’efficacité nominale. Certains définissent l’efficacité en fonction du pourcentage de rétention de la taille des particules égal au seuil de filtration, alors que d’autres le définissent sur la base du pourcentage de rétention des particules de taille égal ou supérieur au seuil de filtration, ce qui donne évidemment une valeur plus élevée. Cette variété de définitions rend la comparaison des filtres très difficile pour les utilisateurs.

Efficacité absolue[modifier | modifier le code]

Il correspond au diamètre de la plus grosse particule sphérique et indéformable qui traverse le filtre dans les conditions d’essai spécifiées.

Fibres de cellulose ou de bois[modifier | modifier le code]

Les adjuvants de filtration organiques sont une alternative à la terre de diatomées et à la perlite, offrant à l’utilisateur de nouveaux avantages techniques et économiques.

Outre leur excellente capacité de séparation liquide-solide, les adjuvants de filtration organiques sont particulièrement économiques, écologiques, inoffensifs, fiables et efficaces.

Il est possible de traiter pratiquement toutes les filtrations liquide-solide dans les secteurs suivants : industries chimiques et pharmaceutiques, agro-industrie, boissons, jus de fruits, spiritueux, métallurgie, travail des métaux, environnement : traitement des eaux usées, conditionnement des boues.

Fibres de polypropylène thermocollées[modifier | modifier le code]

Articles Liés[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]