Filtro cerâmico poroso, Princípio de filtração cerâmica porosa

Filtro cerâmico poroso

Um filtro cerâmico poroso é um tipo de material cerâmico fabricado a partir de matéria-prima refratária como agregado, combinada com um aglutinante e submetida a sinterização em alta temperatura. Sua estrutura apresenta um grande número de poros finos com diâmetro controlável. Além de sua resistência a altas temperaturas, alta pressão, ácidos e corrosão alcalina, entre outras, ele também apresenta características como tamanho uniforme dos poros e alta permeabilidade. Assim, a cerâmica porosa pode ser amplamente utilizada como material de filtração, separação, distribuição de gás e redução de ruído. Atualmente, com suas características funcionais únicas, os filtros cerâmicos se tornaram um produto insubstituível no campo da separação e purificação.

Filtro cerâmico poroso

Desempenho

Existem vários tipos de materiais cerâmicos porosos e especificações. Entre eles, os materiais das cerâmicas porosas são, principalmente, silicato de alumínio, argila, corindo, quartzo, carboneto de silício e terra diatomácea. O desempenho dos elementos filtrantes de cerâmica porosa inclui, principalmente, os seguintes aspectos:

Abertura: o tamanho dos poros do produto; neste contexto, refere-se ao diâmetro máximo da abertura do produto. O tamanho dos poros dos elementos filtrantes de cerâmica porosa pode ser dividido nas séries 1, 5, 10, 20, 30, 50, 80, 100, 120, 150, 200, 250 e 300 Lm.
Porosidade: O volume dos poros abertos no produto, expresso como porcentagem do volume total V aberto / V total.
Permeabilidade K: a quantidade de gás seco (m³) que passa por uma cerâmica porosa com espessura de 1 cm e área de 1 m² em um intervalo de tempo de 1 h, sob uma diferença de pressão de 1 mm H₂O.
Resistência aos ácidos: A relação entre a resistência à flexão de produtos cerâmicos porosos e a resistência à flexão antes da corrosão, após serem submetidos a fervura em solução de ácido sulfúrico 20% por 1 hora.
Resistência aos álcalis: Após o produto cerâmico poroso ser submetido a tratamento térmico em solução de NaOH 20% por 1 hora, calcula-se seu grau de flexão e a porcentagem da resistência à flexão antes da corrosão.
Resistência à temperatura: A capacidade dos produtos cerâmicos porosos de resistir a variações de temperatura sem sofrer danos.

Características

Em comparação com outros materiais filtrantes, as cerâmicas porosas apresentam as seguintes características como materiais filtrantes.

O material cerâmico poroso para filtros apresenta alta porosidade, de até 60%. O tamanho dos poros é uniforme e fácil de controlar. Oferece alta precisão de filtração, de até 011Lm, sendo adequado para a filtração de precisão de diversos meios.
Boa resistência a ácidos e álcalis. Pode ser utilizado para filtrar ácidos fortes (ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorídrico), bases fortes (cloreto de sódio, etc.) e diversos solventes orgânicos.
Alta resistência mecânica, pressão de trabalho de até 6 MPa, pressão diferencial de até 1 MPa.
Resistência a altas temperaturas, boa têmpera e desempenho de têmpera em temperaturas de operação de até 800 ℃. Adequado para todos os tipos de filtragem de gases em altas temperaturas.
O próprio elemento filtrante está limpo, não é tóxico, é inodoro e não contém materiais estranhos. É adequado para operações de processamento asséptico.
O elemento filtrante tem uma longa vida útil; mesmo com o uso prolongado, a forma dos poros não se altera, o que facilita a limpeza e a regeneração.

Princípio da filtração por cerâmica porosa

Filtragem por cerâmica porosa é uma combinação de adsorção, filtração superficial e filtração profunda. No que diz respeito à filtração e à separação, que são mais sólidas do que nos sistemas líquido-sólido e gás-sólido, o mecanismo de filtração consiste principalmente em colisão inercial, difusão e interceptação.

Colisão inercial: As partículas de impureza presentes no fluido que flui pelos canais microporosos do elemento filtrante cerâmico poroso são capturadas pelo contato com as paredes desses canais devido à inércia. A colisão inercial é proporcional ao quadrado do diâmetro das partículas de impureza e inversamente proporcional à velocidade do fluxo e à viscosidade do fluido.

Difusão: As partículas de impureza saem da linha de corrente devido ao movimento browniano e entram em contato com as paredes dos canais microporosos, sendo assim capturadas. A captura por difusão é inversamente proporcional à vazão e à viscosidade do fluido.

Interceptação: As partículas de impureza são capturadas por serem maiores do que os poros do filtro microporoso, que é um filtro de superfície. A retenção está relacionada apenas ao tamanho das partículas de impureza, e não à vazão nem à viscosidade do fluido.

Quando o fluido passa pelo elemento filtrante cerâmico poroso, as partículas maiores do que o tamanho dos poros do elemento filtrante ficam retidas na superfície, formando uma camada de bolo de filtração. Algumas partículas ficam retidas na superfície ou se depositam nos canais porosos da cerâmica.