• filtration de l'eau

    La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les constituants d'un mélange qui possède une phase liquide et une phase solide au travers d'un milieu poreux.

    L'utilisation d'un filtre permet de retenir les particules du mélange hétérogène qui sont plus grosses que les trous du filtre (porosité). Le liquide ayant subi la filtration est nommé filtrat ou perméat, tandis que la fraction retenue par le filtre est nommé résidurétentat ou gâteau.

    La filtration peut aussi désigner le phénomène passif d'épuration naturelle ou de diminution de la turbidité qui se produit quand l'eau pénètre un lit de sable ou de sédiment pour rejoindre la nappe.
    La filtration est une technique très utilisée dans le domaine de l'agroalimentaire, de la chimie, de la pharmacie et par de nombreuses espèces animales, principalement aquatiques. Chez les animaux filtreurs (épongesbivalves...), c'est un mode actif d'alimentation. Le rein assure également une fonction de filtration.

    Il existe deux principales techniques de filtration :
    • La filtration frontale, la plus connue, consiste à faire passer le fluide à filtrer perpendiculairement à la surface du filtre. C'est la technique employée par exemple pour les filtres à café. Les particules étant retenues par le filtre, cette technique est limitée par l'accumulation des particules à sa surface, qui finissent peu à peu par le boucher (colmatage).

    • La filtration tangentielle, au contraire, consiste à faire passer le fluide tangentiellement à la surface du filtre. C'est la pression du fluide qui permet à celui-ci de traverser le filtre. Les particules, dans ce cas, restent dans le flux de circulation tangentiel, et le bouchage s'effectue ainsi beaucoup moins vite. Cependant, cette technique est réservée à la filtration des très petites particules, d'une taille allant du nanomètre jusqu'au micromètre.
    On peut aussi nommer différemment l'opération de filtration suivant la taille des pores du filtre :
    On parle de filtration stérilisante lorsque le diamètre des pores est inférieur à 0,22 µm (220 nm), permettant la rétention des micro-organismes

    Le criblage (ou tamisage)

    C'est un phénomène mécanique, autrement appelé filtration en surface. Le filtre est une membrane perforée par des pores calibrés et de diamètres voisins. Le filtre retient toutes les particules dont le diamètre est supérieur au diamètre des pores. On parle de filtre écran ou de filtre membrane.
    L'avantage de cette technique est qu'elle ne retient pas les liquides. Les inconvénients sont :
    • Pores d'un diamètre de l'ordre du micromètre.
    • Possibilité de colmatage du filtre.
    Pour pallier le problème de colmatage il existe trois types de solution :
    • L'augmentation du diamètre des pores du filtre, tant que les critères de filtration sont respectés.
    • La mise en place d'une pré-filtration, parfois par un filtre aux pores de diamètre plus important ou plus généralement par l'installation d'un cyclone ou d'un multi-cyclone en amont.
    • La mise en place d'un système de décolmatage, par secousse (de plus en plus rare) ou à air comprimé.
    On peut également noter que le colmatage du filtre, entraînant la formation d'un gâteau sur ce dernier est un élément important de la filtration car ce gâteau devient lui-même un élément filtrant. La maîtrise du colmatage/dé-colmatage du filtre en est d'autant plus importante.

    L’absorption

    Autrement appelée filtration en profondeur. Ce mécanisme consiste à retenir à l'intérieur du réseau poreux du filtre des particules dont la taille peut être inférieure au diamètre des pores.
    C'est un phénomène physique, avec 2 facteurs principaux :
    • Réseau poreux chargé électriquement
    • Constitué par de longs et fins canalicules fortement contournés.
    Filtres constitués de cellulose, laine, coton.
    L'avantage principal est la grande capacité de rétention.
    Les inconvénients sont :
    • Possibilité de relâcher les particules (relargage ou désorption).
    • Absorption de liquides.
    • Difficulté de définir la porosité.

    • L'osmose inverse
    • L'osmose inverse est un procédé de filtration à travers une membrane semi-perméable à l'inverse du gradient osmotique par application d'une pression sur le liquide à filtrer. Elle est utilisée pour le traitement de l'eau, notamment la dessalinisation de l'eau de mer et la production d'eau purifiée, et dans l'industrie agroalimentaire pour concentrer sirops de fruit, mélasses, moûts, lait...
    • Équipement

      Au niveau industriel, la filtration est largement utilisée notamment dans l'industrie chimique où la filtration est une méthode de séparation de choix après une cristallisation. Différents systèmes sont disponibles en fonction des conditions de la filtration.
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