Dans les deux articles précédents, nous avons présenté les trois principaux mécanismes de filtration et les différences entre la filtration de surface et les milieux de filtration de profondeur.Comment jugez-vous sa performance?? Comment déterminer le moment de remplacer l'élément filtrant? Cela nécessite de comprendre trois indicateurs de performance fondamentaux: pression différentielle, durée de vie et précision.
Ces trois indicateurs constituent le "triangle d'or" de l'évaluation des performances des filtres.
Pression différentielle (ΔP): le "baromètre de santé" d'un filtre
La pression différentielle (DP ou ΔP) désigne la différence de pression entre le filtrage en amont (du côté de l'alimentation) et le filtrage en aval (du côté du filtrage) pendant le fonctionnement.Il s'agit du paramètre le plus direct et le plus critique pour évaluer l'état de fonctionnement d'un filtre..
[Figure 1: Différentielle de pression typique du filtre par rapport à la courbe de durée de vie]
Trois concepts clés de pression différentielle
Pression différentielle propre: La chute de pression initiale à travers un nouveau filtre avant qu'il ne capte des contaminants.Le ΔP propre reflète la résistance de débit inhérente au filtre lui-même, plus la valeur est basse, plus le fluide passe librement.
Pression différentielle de fonctionnement: au fur et à mesure que le filtre fonctionne, les contaminants sont progressivement retenus, les pores des médias sont progressivement bloqués et ΔP augmente en conséquence.Le ΔP de fonctionnement est une valeur en évolution dynamique.
Pression différentielle maximale admissible: limite ΔP maximale à laquelle la structure du filtre peut résister sans défaillance mécanique.il y a un risque de rupture du filtre ou de fuite des supports, et le filtre doit être remplacé immédiatement.
Conseil pratique: en fonctionnement réel, il est recommandé de régler le ΔP de remplacement à 80%/90% du ΔP maximal admissible,réserver une marge de sécurité pour empêcher les pics de pression soudains d'endommager le filtre et de contaminer le processus en aval.
Curve de vie du filtre
La durée de vie du filtre est généralement décrite par une courbe ΔP par rapport au temps.
Phase initiale: ΔP est faible et augmente lentement.
Phase intermédiaire: Au fur et à mesure que les contaminants s'accumulent, un gâteau filtrant se forme et s'épaissit progressivement, provoquant une augmentation de la ΔP à un rythme accéléré.
Phase terminale: la plupart des pores sont obstrués, le ΔP augmente fortement vers la valeur maximale admissible et l'élément filtrant doit être remplacé.
Les principaux facteurs qui influent sur la durée de vie du filtre sont: la concentration de contaminants dans l'alimentation, la répartition de la taille des particules, la viscosité du fluide, le débit et la capacité de retenue des saletés du filtre lui-même.
La porosité: le code de performance caché dans les " vides "
La porosité se réfère au rapport entre le volume du vide ouvert et le volume total du filtre.la porosité affecte profondément plusieurs aspects des performances du filtre.
L'augmentation de la porosité procure les avantages suivants:
Vitesse de flux linéaire réduite: plus d'espace vide signifie une vitesse réelle inférieure par unité de surface, ce qui donne aux particules plus de possibilités d'être interceptées.
Pression différentielle inférieure: le fluide passe par des canaux plus ouverts, ce qui réduit à la fois la ΔP initiale et de fonctionnement.
Durée de vie prolongée: un plus grand volume de stockage accueille plus de contaminants, ralentissant le taux d'augmentation de ΔP.
Le diamètre de la fibre est essentiel pour la porosité et la capacité de retenue de la saleté.améliorer simultanément l'efficacité de la filtration et la capacité de retenue des saletésC'est pourquoi les filtres à haute performance utilisent universellement des matériaux en fibres microfines.
Rating absolu contre Rating nominal: arrêtez de les confondre
[Figure 2: Illustration de la cote absolue (à gauche) par rapport à la cote nominale (à droite) ]
Dans la sélection des filtres, la " précision " est l'un des concepts les plus mal compris.
Notation absolue
La notation absolue fait référence à la taille de particules qu'un filtre peut retenir à 100% dans des conditions d'essai spécifiées (généralement selon les normes industrielles telles que ISO ou NAS).Les particules plus grandes que cette taille seront complètement éliminées..
La définition de la cote absolue est très stricte, généralement vérifiée par des méthodes telles que les essais de point de bulle.Les filtres à valeur nominale absolue conviennent aux applications nécessitant des exigences de pureté extrêmement élevées., tels que la filtration de l'eau pour injection pharmaceutique et la production d'eau ultrapure par semi-conducteurs.
Rating nominal
La valeur nominale est un indicateur relatif, exprimant généralement qu'un filtre atteint un certain pourcentage d'efficacité d'élimination (par exemple, 95% ou 98%) pour une taille de particules donnée.La qualification nominale ne garantit pas une élimination de 100%.
La notation nominale est généralement quantifiée à l'aide de la valeur bêta (β):
β ((x) = N_en amont / N_en aval
où N_en amont est le nombre de particules supérieures à x microns en amont, et N_en aval est le nombre de particules supérieures à x microns en aval.
β10 = 1000 → 99,9% d'efficacité d'élimination pour les particules de 10 microns
β5 = 100 → 99% d'efficacité d'élimination pour les particules de 5 microns
β1 = 20 → 95% d'efficacité d'élimination des particules de 1 micron
Généralement, une valeur de bêta égale ou supérieure à 5000 (c'est-à-dire une efficacité d'élimination ≥ 99,98%) est considérée comme s'approchant des performances de notation absolue.
Le tableau
Niveau de précision de l'efficacité de suppression de la valeur bêta
1 0% Aucun effet de filtration
2 50% Filtration grossière
20 95% Titres généraux
100 99% Plus de précision
1000 99,9% Haute précision
5000 99,98% Nombre presque absolu
10000 99,99% Notation absolue
Remarque importante: lors de la comparaison des produits filtrants de différents fabricants, vérifiez toujours si la valeur nominale est absolue ou nominale.Un filtre étiqueté "10 microns nominaux" peut être beaucoup moins performant qu'un filtre étiqueté "10 microns absolus"L'écart de performance entre les deux peut s'étendre sur un ordre de grandeur entier.
Vue d'ensemble des gammes de processus de filtration
En fonction de la précision de filtration, les procédés de filtration/séparation industriels courants peuvent être largement classés comme suit:
Le tableau
Type de procédé Cibles amovibles à plage de précision typique
Filtre à tissu / Filtres de profondeur 1 ‰ 100 μm Solides en suspension, impuretés de gros particules
Microfiltration (MF) 0, 1 ‰ 10 μm Bactéries, levures, solides en suspension
Ultrafiltration (UF) 0,001 ∼0,1 μm Protéines, enzymes, colloïdes et virus
Nanofiltration (NF) 0,001×0,01 μm Ions multivalents, matières organiques et pigments
Osmose inverse (RO) < 0,001 μm Sels dissous, ions métalliques
Résumé complet de l'article
Résumé de la série Principes de filtration:
Partie 1: Les trois principaux mécanismes de filtration interception directe, impact inertiel et capture de diffusion plus le rôle auxiliaire de l'adsorption.
Partie 2: Différences entre les milieux de filtration de surface et de profondeur; comparaison des risques entre les structures à pores fixes et non fixes.
Partie 3: la pression différentielle est l'indicateur clé de l'état du filtre; la porosité et le diamètre de la fibre déterminent la capacité de retenue de la saleté;la distinction entre les valeurs absolues et nominales est essentielle toujours confirmer la méthodologie de notation lors de la sélection du produit.
La filtration peut sembler simple, mais elle incarne de riches principes physiques et une sagesse d'ingénierie.Nous espérons que cette série en trois parties vous a aidé à acquérir une compréhension systématique de la technologie de filtration et à prendre des décisions de filtration plus scientifiquement fondées dans votre travail réel.
