Filtro cerámico poroso, principio de filtración cerámica porosa

Filtro cerámico poroso

Un filtro cerámico poroso es un tipo de material cerámico fabricado a partir de materias primas refractarias como áridos, combinadas con un aglutinante y sometidas a sinterización a alta temperatura. Su estructura presenta un gran número de poros finos con un diámetro controlable. Además de su resistencia a altas temperaturas, a la alta presión, a los ácidos y a la corrosión alcalina, entre otras, también se caracteriza por un tamaño de poro uniforme y una alta permeabilidad. Por ello, la cerámica porosa puede utilizarse ampliamente como material de filtración, separación, distribución de gases y reducción del ruido. En la actualidad, gracias a sus características funcionales únicas, los filtros cerámicos se han convertido en un producto insustituible en el campo de la separación y la purificación.

Filtro cerámico poroso

Rendimiento

Hay varios tipos de materiales cerámicos porosos y especificaciones. Entre ellos, los materiales de la cerámica porosa son principalmente el silicato de aluminio, la arcilla, el corindón, el cuarzo, el carburo de silicio y la tierra de diatomeas. Las prestaciones de los elementos filtrantes de cerámica porosa incluyen principalmente los siguientes aspectos:

Apertura: el tamaño de los poros del producto; en este caso, se refiere al diámetro máximo de la abertura del producto. El tamaño de los poros de los elementos filtrantes cerámicos porosos se puede clasificar en las series de 1, 5, 10, 20, 30, 50, 80, 100, 120, 150, 200, 250 y 300 Lm.
Porosidad: El volumen de los poros abiertos del producto expresado como porcentaje del volumen total: V abierto / V total.
Permeabilidad K: la cantidad de gas seco (m³) que atraviesa una cerámica porosa de 1 cm de espesor y 1 m² de superficie en un intervalo de tiempo de 1 h, bajo una diferencia de presión de 1 mm H₂O.
Resistencia a los ácidos: Relación entre la resistencia a la flexión de los productos cerámicos porosos y la resistencia a la flexión antes de la corrosión, tras haber sido sumergidos en una solución de ácido sulfúrico 20% durante 1 h.
Resistencia a los álcalis: Tras someter el producto cerámico poroso a un tratamiento térmico en una solución de NaOH a 20% durante 1 hora, se calculan su grado de flexión y el porcentaje de resistencia a la flexión antes de la corrosión.
Resistencia a la temperatura: Capacidad de los productos cerámicos porosos para resistir los cambios de temperatura sin sufrir daños.

Características

En comparación con otros materiales filtrantes, las cerámicas porosas presentan las siguientes características como materiales filtrantes.

El material filtrante cerámico poroso presenta una elevada porosidad, de hasta 60%. El tamaño de los poros es uniforme y fácil de controlar. Ofrece una alta precisión de filtración, de hasta 011Lm, lo que lo hace adecuado para la filtración de precisión de diversos medios.
Buena resistencia a los ácidos y a las bases. Se puede utilizar para filtrar ácidos fuertes (ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorhídrico), bases fuertes (cloruro de sodio, etc.) y diversos disolventes orgánicos.
Alta resistencia mecánica, presión de trabajo de hasta 6 MPa y presión diferencial de hasta 1 MPa.
Resistencia a altas temperaturas, buen temple y rendimiento de temple a temperaturas de trabajo de hasta 800 ℃. Adecuado para todo tipo de filtración de gases a alta temperatura.
El elemento filtrante en sí está limpio, no es tóxico, es inodoro y no contiene materias extrañas. Es adecuado para operaciones de procesamiento aséptico.
El elemento filtrante tiene una larga vida útil; incluso tras un uso prolongado, la forma de los poros no se altera, lo que facilita su limpieza y regeneración.

Principio de filtración con cerámica porosa

Filtración con cerámica porosa es una combinación de adsorción, filtración superficial y filtración profunda. En lo que respecta a la filtración y la separación, que son más sólidas que en los sistemas líquido-sólido y gas-sólido, el mecanismo de filtración se basa principalmente en la colisión inercial, la difusión y la interceptación.

Colisión inercial: Las partículas de impurezas presentes en el fluido que circula por los canales microporosos del elemento filtrante cerámico poroso quedan retenidas al entrar en contacto con las paredes de dichos canales debido a la inercia. La colisión inercial es proporcional al cuadrado del diámetro de las partículas de impurezas e inversamente proporcional a la velocidad de flujo y a la viscosidad del fluido.

Difusión: Las partículas de impurezas se desvían de la línea de corriente debido al movimiento browniano y entran en contacto con las paredes de los canales de microporos, quedando así capturadas. La captura por difusión es inversamente proporcional al caudal y a la viscosidad del fluido.

Intercepción: Las partículas de impurezas quedan retenidas porque son más grandes que los poros del filtro de microporos, que es un filtro superficial. La retención depende únicamente del tamaño de las partículas de impurezas, pero no del caudal ni de la viscosidad del fluido.

Cuando el fluido fluye a través del elemento filtrante cerámico poroso, las partículas de tamaño superior al de los poros del elemento filtrante quedan retenidas en la superficie, formando una capa de torta de filtración. Algunas partículas quedan retenidas en la superficie o se depositan en los canales porosos de la cerámica.