Filtrowanie

Filtrowanie to proces rozdziału polegający na przepuszczaniu cieczy lub gazu przez porowaty filtr w celu zatrzymania zawieszonych cząstek lub związków oraz uzyskania klarowności.

Możliwe mechanizmy to mechaniczne zatrzymanie cząstek na powierzchni i w porach filtra, adhezja zanieczyszczeń do materiału filtracyjnego, a w niektórych układach także procesy adsorpcyjne na powierzchni filtra. W praktyce filtracja prowadzi do ograniczenia zawartości zawiesin w przepływającej fazie oraz ochrony urządzeń przed zanieczyszczeniami.

Rodzaje filtracji obejmują filtrację mechaniczna, która polega na zatrzymaniu cząstek stałych; filtrację membranową obejmującą mikro-, ultrafiltrację i nanofiltrację oraz odwróconą osmozę; oraz filtrację adsorpcyjną, wykorzystującą materiały o dużej powierzchni do usuwania rozpuszczonych związków chemicznych. W praktyce wiele systemów łączy kilka z tych metod, by osiągnąć żądany poziom czystości.

Media filtracyjne dzielą się na filtry głębokie, wykonane z włóknin lub materiałów porowatych, filtry powierzchniowe, gdzie warstwa filtrująca znajduje się na nośniku, oraz membrany o właściwościach selekcyjnych. Wybór medium zależy od wielkości cząstek, składu zanieczyszczeń i wymaganego przepływu.

Zastosowania filtrowania obejmują przetwórstwo spożywcze i chemiczne, uzdatnianie wody i oczyszczanie ścieków, ochronę powietrza w przemysłowych instalacjach, farmację oraz laboratoria. W codziennym życiu popularne są także domowe zastosowania, takie jak filtracja kawy i herbaty.

Podstawowe wyzwania operacyjne to fouling, czyli zanieczyszczenie filtra ograniczające przepływ, konieczność płukania lub wymiany filtrów oraz energia potrzebna do utrzymania przepływu i ciśnienia. Filtrowanie stanowi kluczowy element procesów separacyjnych, wpływający na jakość produktu, ochronę urządzeń i efektywność energetyczną systemów.