Filtre en céramique poreuse, principe de filtration par céramique poreuse

Filtre en céramique poreuse

Un filtre céramique poreux est un type de matériau céramique composé de matières premières réfractaires servant d'agrégats, associées à un liant et soumises à un frittage à haute température. Sa structure présente un grand nombre de pores fins dont le diamètre est contrôlable. Outre sa résistance aux hautes températures, à la haute pression, aux acides et à la corrosion alcaline, etc., il se caractérise également par une taille de pores uniforme et une perméabilité élevée. La céramique poreuse peut donc être largement utilisée comme matériau de filtration, de séparation, de distribution de gaz et d’atténuation du bruit. À l’heure actuelle, grâce à leurs caractéristiques fonctionnelles uniques, les filtres en céramique sont devenus un produit incontournable dans le domaine de la séparation et de la purification.

Filtre en céramique poreuse

Performances

Il existe différents types de matériaux céramiques poreux et leurs caractéristiques techniques. Parmi ceux-ci, les matériaux utilisés pour les céramiques poreuses sont principalement le silicate d'aluminium, l'argile, le corindon, le quartz, le carbure de silicium et la terre de diatomées. Les performances des éléments filtrants en céramique poreuse portent principalement sur les aspects suivants :

Ouverture : taille des pores du produit ; ce terme désigne ici le diamètre maximal de l'ouverture du produit. La taille des pores des éléments filtrants en céramique poreuse peut être classée dans les séries 1, 5, 10, 20, 30, 50, 80, 100, 120, 150, 200, 250 et 300 Lm.
Porosité : Volume des pores ouverts du produit, exprimé en pourcentage du volume total (V ouvert / V total).
Perméabilité K : quantité de gaz sec (m³) traversant une céramique poreuse d'une épaisseur de 1 cm et d'une surface de 1 m² pendant une durée unitaire de 1 h, sous une différence de pression de 1 mm H₂O.
Résistance à l'acide : rapport entre la résistance à la flexion des produits céramiques poreux et leur résistance à la flexion avant corrosion, après avoir été plongés pendant 1 heure dans une solution d'acide sulfurique 20%.
Résistance aux alcalis : après avoir trempé le produit céramique poreux dans une solution de NaOH à 20% pendant 1 heure, on calcule son degré de flexion ainsi que le pourcentage de résistance à la flexion avant corrosion.
Résistance à la température : Capacité des produits céramiques poreux à résister aux variations de température sans subir de dommages.

Caractéristiques

Par rapport à d'autres matériaux filtrants, les céramiques poreuses présentent les caractéristiques suivantes en tant que matériaux filtrants.

Le matériau filtrant céramique poreux présente une porosité élevée, pouvant atteindre 60%. La taille des pores est uniforme et facile à contrôler. Il offre une grande précision de filtration, pouvant atteindre 011Lm, ce qui le rend adapté à la filtration de précision de divers milieux.
Bonne résistance aux acides et aux alcalis. Il peut être utilisé pour filtrer des acides forts (acide sulfurique, acide nitrique, acide chlorhydrique), des bases fortes (chlorhydrate de sodium, etc.) et divers solvants organiques.
Résilience mécanique élevée, pression de service pouvant atteindre 6 MPa, pression différentielle pouvant atteindre 1 MPa.
Résistance aux hautes températures, bonne trempabilité et performances de trempe à des températures de service pouvant atteindre 800 ℃. Convient à tous les types de filtration de gaz à haute température.
L'élément filtrant lui-même est propre, non toxique, inodore et exempt de corps étrangers. Il est adapté aux opérations de traitement aseptique.
L'élément filtrant présente une longue durée de vie ; même après une utilisation prolongée, la forme de ses pores reste inchangée, ce qui facilite son nettoyage et sa régénération.

Principe de filtration par céramique poreuse

Filtration par céramique poreuse Il s'agit d'une combinaison d'adsorption, de filtration en surface et de filtration en profondeur. En ce qui concerne la filtration et la séparation, qui sont plus marquées que dans les systèmes liquide-solide et gaz-solide, le mécanisme de filtration repose principalement sur la collision inertielle, la diffusion et l'interception.

Collision inertielle : les particules d'impuretés présentes dans le fluide circulant à travers les canaux microporeux de l'élément filtrant en céramique poreuse sont piégées par contact avec les parois de ces canaux sous l'effet de l'inertie. La collision inertielle est proportionnelle au carré du diamètre des particules d'impuretés et inversement proportionnelle à la vitesse d'écoulement et à la viscosité du fluide.

Diffusion : les particules d'impuretés quittent la ligne de courant sous l'effet du mouvement brownien et entrent en contact avec les parois des canaux microporeux, où elles sont alors piégées. Le piégeage par diffusion est inversement proportionnel au débit et à la viscosité du fluide.

Interception : les particules d'impuretés sont retenues car elles sont plus grosses que les pores du filtre à micropores, qui est un filtre de surface. La rétention dépend uniquement de la taille des particules d'impuretés, et non du débit ni de la viscosité du fluide.

Lorsque le fluide s'écoule à travers l'élément filtrant en céramique poreuse, les particules dont la taille est supérieure à celle des pores de l'élément filtrant sont retenues à la surface, formant ainsi une couche de gâteau de filtration. Certaines particules sont retenues à la surface ou se déposent dans les canaux poreux de la céramique.