Filtragem com cerâmica porosa, filtro de espuma cerâmica para fundição

Filtragem por cerâmicas porosas

A cerâmica raramente é totalmente densa, pois, na maioria dos casos, não é possível evitar completamente a presença de poros. De fato, a existência de poros é um dos principais fatores que afetam a vida útil da maioria dos produtos cerâmicos de convecção (como louças, louças sanitárias e azulejos). No entanto, por outro lado, a filtração por cerâmicas porosas pode ser utilizada em muitas aplicações importantes para alcançar determinadas funções, sendo uma delas a filtração e a separação.

A filtração ou separação refere-se ao processo de fazer passar um líquido ou gás por substâncias porosas e separar, remover e coletar partículas de sólidos e substâncias em suspensão (partículas finas, microrganismos, moléculas de polímeros, névoa, aerossóis etc.) presentes no fluido. O material poroso utilizado nesse processo é chamado de “filtro de espuma cerâmica“.

De acordo com a posição de retenção das partículas, a filtração pode ser dividida em duas categorias: filtração superficial em cerâmica porosa e filtração em profundidade. Na filtração superficial, quaisquer partículas menores que o tamanho dos poros serão conduzidas através deles, enquanto as partículas maiores que o tamanho dos poros permanecerão na superfície a montante. Na filtração em profundidade, as partículas entram nos poros e percorrem um caminho sinuoso no meio filtrante até serem capturadas na superfície dos poros, seja porque os poros pelos quais entram são muito pequenos, seja por meio de um mecanismo de interceptação direta, inercial ou de difusão.

No caso de alta concentração de sólidos ou partículas (como ocorre em muitos processos de separação), forma-se um “bolo de filtração” ou ocorre polarização de escala e concentração na superfície a montante (principalmente no processo de membrana cerâmica), gerando assim uma resistência ao fluxo do líquido. A “filtração por bolo” pode ser considerada um tipo de filtração superficial, que se forma quando as partículas são retidas ao colidirem entre si na entrada de cada orifício, formando pontes entre si através da abertura do orifício e, então, atuando como meio filtrante. Na separação por membrana cerâmica, a filtração de fluxo cruzado é um método típico para reduzir o entupimento e/ou a polarização de concentração e aumentar o fluxo.

A filtração de fluxo cruzado (também conhecida como filtração tangencial) é um modo de filtração diferente, no qual o fluxo de alimentação é perpendicular ao fluxo de permeado, enquanto a filtração de fluxo direto (ou filtração de fluxo contínuo) ocorre na mesma direção do fluxo de alimentação e do fluxo retido. A filtração de fluxo cruzado utiliza forças de cisalhamento locais no fluxo do fluido para reduzir a espessura da camada limite das partículas retidas e aumentar o fluxo de permeação.