Filtration
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Caractéristiques des performances des filtres

Pouvoir de séparation

Il doit être homogène et stable dans le temps. Il dépend de la structure du filtre avec répartition homogène du pore, et il ne doit pas y avoir d'évolution du diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour...) avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Efficacité nominale

C'est la valeur arbitraire relative basée sur le pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour cent ») est en réalité la...) de rétention (en million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un...) de particules) par rapport à la valeur de référence donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) par le fabricant. Malheureusement différents fabricants de filtres définissent l'efficacité nominale de manière différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application...). Certains définissent l'efficacité sur la base du pourcentage de rétention des particules de taille égale au seuil de filtration (La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les constituants d'un mélange qui possède une phase liquide et...), alors que d'autres la définissent sur la base du pourcentage de rétention des particules de taille égale ou supérieure au seuil de filtration, ce qui donne évidemment une valeur plus élevée. Cette variété de définitions rend la comparaison entre filtres très ardue pour les utilisateurs.

Efficacité absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus généralement...)

Elle correspond au diamètre de la plus grande particule sphérique et indéformable qui traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au ballast les charges des...) le filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) dans les conditions de test spécifiées.

Caractéristiques physiques des filtres

Capacité de rétention

Elle correspond au diamètre de la plus grande particule solide qui passe à travers le filtre. Selon le mécanisme, on parlera de diamètre moyen des pores (pour le criblage) ou de seuil de rétention (pour l'adsorption).

Diamètre moyen des pores

La porosité est le diamètre maximum des particules retenues par le filtre. La porosité est déterminée par la mesure d'une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), selon la formule suivante :

 d=4\,\frac{K\,\alpha}{P} \quad \begin{cases}\scriptstyle d, &\scriptstyle \mathrm{Diam\grave etre\ des\ pores} \\[-1ex]\scriptstyle K, & \scriptstyle\mathrm{Constante\ des\ conditions\ op\acute eratoires} \\[-1ex]\scriptstyle \alpha, & \scriptstyle\mathrm{Tension\  superficielle\ du\ liquide} \\[-1ex]\scriptstyle P, & \scriptstyle\mathrm{Pression}\end{cases}

Il y a une arrivée d'air comprimé (L'air comprimé est de l'air ambiant, mis sous pression avec un compresseur, le plus souvent aux alentours de 10 bars mais parfois jusque 300 bars.) dans un tube hermétiquement clos qui contient le filtre à étudier. De l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) est apportée pour humecter la partie supérieure du filtre. Puis, on augmente progressivement la pression de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire...) et on note la pression nécessaire pour faire apparaître la première bulle d'air, c'est le point (Graphie) de bulle, permettant de déterminer la taille des particules les plus grosses pouvant passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à travers le filtre et donc, sa spécificité. Après avoir encore augmenté la pression, des bulles apparaissent sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...), et on obtient le diamètre moyen des pores.

Grâce à la formule, on calcule deux valeurs de porosité :

  1. le diamètre des plus gros pores
  2. la porosité proprement dite du filtre

Seuil de rétention

C'est le diamètre de la plus grande particule sphérique solide qui passe au travers du filtre dans des conditions données. Il correspond à 1% des particules d'un diamètre donné retenues par le filtre.

Débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) de filtration

Il correspond à la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un...) de filtrat recueillie pendant une unité de temps. La formule de poiseuille permet théoriquement de le déterminer :

V=\frac{N.dP.R^4}{8.\eta.L} \qquad \begin{cases} V, & \text{Debit en mL/min} \\ N, & \text{Nombre de canaux (proportionnel à la surface)} \\ dP, & \text{Difference de pression entre les deux faces du filtre} \\ R, & \text{Rayon moyen des pores} \\ L, & \text{epaisseur du filtre}\end{cases}3

Le débit augmente avec la surface, la pression et le diamètre des pores. Il diminue avec la viscosité du fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu...) et la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) du filtre.

Ce débit n'est pas constant, car il se produit un phénomène de colmatage. Le colmatage ralentit la filtration par augmentation de l'épaisseur du filtre, mais aussi par réduction du diamètre des pores.

Les matériaux de filtration

Les fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) de cellulose ou de bois

Les adjuvants organiques de filtration constituent une solution de remplacement de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...) de diatomées et de la perlite, en offrant à l’utilisateur de nouveaux avantages techniques et économiques.

En plus de leur excellente capacité de séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans...) liquide-solide, les adjuvants organiques de filtration sont particulièrement économiques, écologiques, inoffensifs, fiables et performants.

Il est possible de traiter pratiquement toutes les filtrations liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) solide dans les secteurs suivants : Industrie chimique et pharmaceutique, Agro industrie, Boissons, jus de fruits, spiritueux, Métallurgie (La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs élaborations, leurs propriétés, leurs traitements. Par extension, on...), travail des métaux - Environnement : traitement des eaux usées, conditionnement des boues.

Liens externes

  • Echelles de granulométrie utilisées notamment en filtration selon les normes internationales et industrielles
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