Filtration - Définition

Introduction

La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les constituants d'un mélange qui possède une phase liquide et une phase solide au travers d'un milieu poreux. La filtration est une technique très utilisée que ce soit dans le domaine de l'agro-alimentaire ou de la pharmacie ou par de nombreuses espèces animales, principalement aquatique.

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 ayant subi la filtration se nomme filtrat, et ce que le filtre retient se nomme un résidu (aussi communément appelé "gâteau" ou rétentat).

Définition

La filtration : La filtration est une opération dans laquelle les particules solides restent sur le filtre et on récupère un mélange homogène.

Mécanismes de filtration

Le criblage (ou tamisage)

C'est un phénomène mécanique, autrement appelé filtration en surface. Le filtre est une membrane perforée par des pores calibrés et de diamètres voisins. Le filtre retient toutes les particules dont le diamètre est supérieur au diamètre des pores. On parle de filtre écran ou de filtre membrane.

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

• Possibilité de colmatage du filtre. Pour y pallier, on augmente le diamètre du filtre et/ou on utilise un préfiltre de diamètre supérieur.
• Faible capacité de rétention.

L'adsorption

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

C'est un phénomène physique, avec 2 facteurs principaux :

• Réseau poreux chargé électriquement
• Constitué par de longs et fins canalicules fortement contournés.

Filtres constitués de cellulose, laine, coton.

L'avantage principal est la grande capacité de rétention.

Les inconvénients sont :

• Possibilité de relâcher les particules (relarguage ou désorption).
• Adsorption de liquides.
• Difficulté de définir la porosité.

Classification des filtrations

Mode de passage du fluide

Il existe deux principales techniques de filtration :

• La filtration frontale, la plus connue, consiste à faire passer le fluide à filtrer perpendiculairement à la surface du filtre. C'est la technique employée par exemple pour les filtres à café. Les particules étant retenues par le filtre, cette technique est limitée par l'accumulation des particules à sa surface, qui finissent peu à peu par le boucher (colmatage).
• La filtration tangentielle, au contraire, consiste à faire passer le fluide tangentiellement à la surface du filtre. C'est la pression du fluide qui permet à celui-ci de traverser le filtre. Les particules, dans ce cas, restent dans le flux de circulation tangentiel, et le bouchage s'effectue ainsi beaucoup moins vite. Cependant, cette technique est réservée à la filtration des très petites particules, d'une taille allant du nanomètre jusqu'au micromètre.

Dimension des particules

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

• filtration clarifiante : lorsque le diamètre des pores se situe entre 10 et 450 micromètres
• microfiltration : lorsque le diamètre des pores se situe entre 10 nm et 10 micromètres
• ultrafiltration : lorsque le diamètre des pores se situe entre 1 et 10 nm
• osmose inverse : lorsque le diamètre des pores se situe entre 0,1 et 1 nm
• filtration stérilisante : lorsque le diamètre des pores est inférieur à 0,22 micromètres (permet la rétention de Micro-organisme)