La filtración es un proceso de separación sólido-líquido que utiliza un medio filtrante poroso para retener las partículas sólidas presentes en la suspensión y dejar pasar el líquido. En comparación con el método de sedimentación por gravedad, el proceso de filtración no solo ofrece una mayor velocidad de separación entre sólidos y líquidos, sino también una separación más completa, lo que permite obtener una torta de filtración y un líquido claro con un menor contenido de líquido. Por lo tanto, la filtración es un método universal y eficaz de separación sólido-líquido. Por lo general, la suspensión que se envía a filtración se denomina «suspensión de filtración», el medio poroso que retiene las partículas sólidas se denomina «medio filtrante» y la capa de sedimento retenida en el medio filtrante se denomina «torta de filtración» o «residuo de filtración». La solución clara se denomina «filtrado».
Diferente materiales filtrantes Se puede utilizar en función de la naturaleza de la suspensión de filtración y del tamaño de las partículas sólidas. Cuando la suspensión de filtración atraviesa el medio filtrante, las partículas sólidas quedan retenidas y forman una capa de sedimento. El filtrado suele estar turbio al inicio del proceso de filtración y es necesario devolverlo al filtro. Una vez formada la capa de sedimentos, la filtración puede llevarse a cabo de forma eficaz. Durante el proceso de filtración, el espesor de la torta de filtración sigue aumentando, la resistencia de la torta al fluido también sigue aumentando y la velocidad de filtración sigue disminuyendo. Por lo tanto, la resistencia del medio filtrante al fluido suele ser menor que la resistencia de la torta de filtración, y la velocidad de filtración viene determinada principalmente por el espesor de la torta de filtración y sus características (principalmente la porosidad de la misma). La porosidad de la torta de filtración está relacionada con la forma de las partículas sólidas, la distribución del tamaño de las partículas, la rugosidad de su superficie y los métodos de llenado de las partículas.
Según las características de la torta de filtración, esta se puede clasificar en torta de filtración compresible y torta de filtración incompresible. La torta de filtración incompresible está compuesta principalmente por partículas minerales y precipitados cristalinos, y su resistencia al flujo se ve menos afectada por la diferencia de presión a ambos lados de la torta de filtración y por la tasa de deposición de partículas. La torta de filtración compresible está compuesta por sedimentos amorfos, y su resistencia al flujo aumenta al incrementarse la diferencia de presión entre ambos lados de la torta de filtración y la tasa de deposición del material.
El medio filtrante suele servir de soporte para la torta de filtración, y es la capa de esta última la que desempeña la función de filtrado propiamente dicha. El medio filtrante debe tener suficiente resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, un buen rendimiento y una baja resistencia al flujo del fluido.
Existen tres tipos de materiales filtrantes de uso habitual:
(1) Los medios granulares incluyen grava, arena, escoria de vidrio, carbón vegetal y tierra de diatomeas, entre otros. Estos medios contienen partículas duras y pueden apilarse en capas para tratar suspensiones con partículas sólidas de pequeño tamaño.
(2) Tejidos filtrantes: El tejido filtrante puede estar tejido con alambre metálico o no metálico. Entre los materiales metálicos más utilizados se encuentran el acero inoxidable, el latón y la aleación Montessori, entre otros, mientras que entre los materiales no metálicos se incluyen la lana, el algodón, el lino, el nailon, el plástico y el vidrio, entre otros. A la hora de seleccionar el material del tejido filtrante, se deben tener en cuenta principalmente factores como la corrosividad del líquido, la temperatura de trabajo de las partículas sólidas y la resistencia al desgaste.
(3) Medios sólidos porosos: se suelen utilizar cerámicas porosas, vidrio poroso, metales porosos, plásticos porosos, etc., que a menudo se fabrican en forma de placa o tubo. Este tipo de medio presenta un tamaño de poro reducido, una elevada resistencia mecánica y resistencia a la corrosión por ácidos, álcalis, sales y disolventes orgánicos. Es adecuado para filtrar materiales que contienen partículas finas. La desventaja es que los microporos se obstruyen con facilidad y es necesario regenerarlos periódicamente (mediante retrolavado o por vía química) para mantener su capacidad de filtración.