Filtration - Définition et Explications

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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 (La pharmacie (du grec φάρμακον/pharmakôn...) ou par de nombreuses espèces animales, principalement aquatique.


L'utilisation d'un filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) permet de retenir les particules du mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) hétérogène qui sont plus grosses que les trous du filtre (porosité). Le liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) ayant subi la filtration (La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les...) 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 (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) est supérieur au diamètre des pores. On parle de filtre écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent...) 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 (L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un phénomène de surface par lequel des...)

Autrement appelée filtration en profondeur. Ce mécanisme consiste à retenir à l'intérieur du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) 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 (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...)

Il existe deux principales techniques de filtration :

  • La filtration frontale, la plus connue, consiste à faire passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) 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 (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) du fluide qui permet à celui-ci de traverser le filtre. Les particules, dans ce cas, restent dans le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) de circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) 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 (Un micromètre (symbole μm) vaut 10-6 = 0, 000 001 mètre.).

Dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) 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 (L’osmose désigne le phénomène de diffusion de molécules de solvant (l'eau de façon...) 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)
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