Filtration par céramique poreuse, filtre en mousse céramique pour fonderie

Filtration par céramiques poreuses

Les céramiques sont rarement totalement denses, car dans la plupart des cas, il est impossible d’éviter complètement la présence de pores. En effet, la présence de pores est l'un des principaux facteurs influant sur la durée de vie de la plupart des produits céramiques destinés à un usage courant (tels que la vaisselle, les équipements sanitaires et les carreaux de céramique). Cependant, d'un autre côté, la filtration à l'aide de céramiques poreuses peut être utilisée dans de nombreuses applications importantes pour remplir certaines fonctions, dont la filtration et la séparation.

La filtration ou la séparation désigne le processus consistant à faire passer un liquide ou un gaz à travers des matériaux poreux afin de séparer, d’éliminer et de recueillir les particules présentes parmi les solides en suspension et les substances en suspension (particules fines, micro-organismes, molécules de polymères, brouillard, aérosols, etc.) dans le fluide. Le matériau poreux utilisé dans ce processus est appelé “filtre en mousse céramique“ .

En fonction de l'emplacement de rétention des particules, la filtration peut être classée en deux catégories : la filtration superficielle sur céramique poreuse et la filtration en profondeur. Dans le cas de la filtration superficielle, toutes les particules plus petites que la taille des pores sont entraînées à travers ceux-ci, tandis que celles plus grandes que la taille des pores restent sur la surface amont. Dans la filtration en profondeur, les particules pénètrent dans les pores et suivent un parcours sinueux à travers le milieu filtrant jusqu’à ce qu’elles soient piégées à la surface des pores, soit parce que les pores sont trop petits pour les laisser passer, soit par un mécanisme d’interception directe, d’interception par inertie ou de diffusion.

En cas de forte concentration en solides ou en particules (comme c'est souvent le cas dans de nombreux procédés de séparation), un “ gâteau de filtration ” ou un phénomène de polarisation par concentration se forme sur la surface amont (principalement dans les procédés à membranes céramiques), générant ainsi une résistance à l'écoulement du liquide. La “ filtration par gâteau ” peut être considérée comme une forme de filtration superficielle, qui se forme lorsque les particules sont retenues en entrant en collision les unes avec les autres à l’entrée de chaque orifice, en se reliant entre elles pour former un pont au-dessus de l’ouverture de l’orifice, et en agissant ainsi comme un milieu filtrant. Dans la séparation par membranes céramiques, la filtration à flux croisés est une méthode courante permettant de réduire l’encrassement et/ou la polarisation de concentration et d’augmenter le flux.

La filtration à flux croisé (parfois appelée filtration tangentielle) est un mode de filtration différent dans lequel le flux d'alimentation est perpendiculaire au flux de perméat, tandis que la filtration en cul-de-sac (filtration à flux traversant) s'effectue dans la même direction que le flux d'alimentation et le flux de rétention. La filtration à flux croisés utilise les forces de cisaillement locales présentes dans l'écoulement du fluide pour réduire l'épaisseur de la couche limite des particules retenues et augmenter le flux de perméation.