Les filtres en profondeur

Les filtres en profondeur sont conçus pour retenir les particules à éliminer dans tout le média, pas uniquement à sa surface. Ils retiennent donc les contaminants au travers de toute la section transversale du filtre. Les particules les plus grosses sont retenues près de la surface alors que les plus fines s'enfoncent progressivement dans le média pour y être capturées progressivement, au fur-et-à mesure que leur taille diminue, grâce à la densité graduelle du filtre.

 

Le principal avantage des filtres en profondeur est leur grande capacité de filtration et leur bonne résistance au colmatage, par opposition aux filtres n'opérant qu'en surface. Ils sont également très utiles lorsque les particules à éliminer sont de tailles très variables.

Ils ont également une bonne capacité d’absorption des particules gélatineuses et présentent généralement une durée de vie plus longue que les filtres de surface, grâce à leur structure tridimensionnelle.

Parmi leurs inconvénients potentiels, citons la potentielle migration de particules de média dans le fluide et le relargage de particules filtrées.

Les domaines utilisant la filtration en profondeur sont nombreux : agroalimentaire, API, pigments, pétrochimie, industrie automobile  …

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Pour réaliser une filtration en profondeur, on utilise généralement des médias filtrants poreux de porosité variable : lorsque le fluide à traiter pénètre dans le filtre, les plus grosses particules sont piégées et ne peuvent pas continuer. Alors que le fluide progresse à travers le média, des pores de plus en plus petits empêchent progressivement le passage de toutes les particules, sauf celles dont le diamètre demeure inférieur à celui des pores. La filtration en profondeur n’est pas seulement réalisée par séparation mécanique des particules à la surface mais par filtration mécanique et adsorption à l’intérieur du média.

On peut utiliser des médias filtrants composés de fibres naturelles ou synthétiques : filtres cellulosiques, médias en polypropylène soufflé ou en polyester … ou des filtres métalliques. Certains filtres en profondeur contiennent en outre du charbon actif, pour décolorer ou désodoriser le fluide à traiter.

Dans certains cas (plaques filtrantes par exemple), le média contient aussi des diatomées naturelles et de la perlite, utilisées comme adjuvant, ou des agents de résistance à l'humidité, comme le polyamidoamine.

Selon les besoins et les applications industrielles, on peut utiliser des cartouches de filtration, des filtres à poches, des filtres à modules lenticulaires ou encore des bougies ou des plaques filtrantes pour réaliser une filtration en profondeur. La géométrie des dispositifs filtrants à mettre en œuvre dépend des conditions de pression régnant sur votre chaîne de production et de la configuration de votre installation.

Outre la géométrie des filtres, il convient également de spécifier dans votre cahier des charges les seuils de filtration désirés, en fonction des impuretés à éliminer et de vos exigences sur le produit final.

Contrairement aux membranes, les plaques filtrantes assurent une filtration dans toute la profondeur du média, ce qui garantit une grande capacité de rétention des impuretés. D'une épaisseur généralement comprise entre 2,5 et 4,5 mm, elles sont disponibles en plusieurs dimensions et grades adaptés à la réduction microbienne et aux applications nécessitant une filtration fine, une filtration clarifiante ou une filtration plus grossière. Les plaques filtrantes sont utilisées dans le domaine agroalimentaire, les industries chimique et pharmaceutique et en cosmétique-parfumerie.

Leur capacité de rétention des agents contaminants est particulièrement élevée, car elles combinent filtration de surface, filtration en profondeur et adsorption. Au cours du processus de filtration, le liquide à purifier s'écoule, sous l’effet d’une pression différentielle, à travers les fibres de la plaque. Les plus grosses particules à éliminer sont arrêtées dès la surface d'entrée par effet de tamisage. Les particules de tailles intermédiaires sont retenues mécaniquement dans les pores, de plus en plus petits. Les particules les plus fines, dont la taille est inférieure à celles des pores les plus petits, sont retenues par adsorption sur la face de sortie de la plaque.

Retrouvez des exemples de mises en œuvre de filtres en profondeur :

Plaques filtrantes : la garantie d’une filtration en profondeur