Filtración de flujo tangencial
La filtración de flujo tangencial , que incluye flujo tangencial , flujo cruzado o filtración de flujo cruzado , es un método para filtrar líquidos. Se utiliza en las industrias química , alimentaria y farmacéutica . A diferencia de la filtración de torta , que también pertenece al grupo de filtración superficial , la filtración de flujo tangencial evita en gran medida la formación de una torta de filtración .
La diafiltración es una forma especial de filtración de flujo tangencial .
En la naturaleza, la filtración de flujo cruzado ocurre en animales que filtran plancton , p. Ej. B. en peces en la trampa branquial y cuando se extraen sustancias urinarias de la sangre a través del glomérulo de los riñones .
Una aplicación conocida es el filtro de bajante para la recogida de agua de lluvia . Aquí, parte de la pared de la tubería de bajada se reemplaza por un tamiz o una rejilla. El agua que corre por la pared de la tubería pasa a través de la rejilla y se recoge, mientras que las hojas y similares se drenan por la pantalla montada verticalmente y se descargan en el sistema de alcantarillado con el agua de lluvia restante.
principio
En la filtración de flujo cruzado, la suspensión a filtrar se bombea paralelamente a una membrana o medio filtrante a una velocidad de aproximadamente 2,5 a 3 m / sy el permeado (también llamado filtrado) se extrae transversalmente a la dirección del flujo. Las fuerzas de cizallamiento que se producen en la superficie del filtro debido al flujo turbulento se pueden variar según el flujo volumétrico .
La alta velocidad evita en gran medida que se forme una torta de filtración (capa de cobertura o suciedad ) en la membrana a partir de las partículas sólidas que se van a separar. Aumentaría la resistencia a la filtración y, por lo tanto, la pérdida de presión a través del filtro, lo que estaría asociado con un mayor gasto en equipo y energía.
Mientras que los sólidos a separar se obtienen como tortas de filtración con filtros convencionales , en la filtración de flujo cruzado los sólidos solo se pueden concentrar hasta tal punto que la suspensión todavía se puede bombear; el filtrado está libre de sólidos en ambos casos. La parte del flujo de líquido que no atraviesa la membrana se denomina retenido .
Métodos de construcción
A diferencia de las técnicas de filtración estática, la filtración de flujo tangencial puede clarificar líquidos con niveles relativamente altos de sedimentos .
Las fibras huecas (membranas capilares o filamentos huecos) son especialmente adecuadas para esto , cuyo rendimiento se mejora aún más por el efecto de pellizco . Una fibra hueca convencional tiene un diámetro interior de aproximadamente 1,5 mm (posible de 3,0 mm a 0,1 \ mu m ) y un tamaño de poro de 200 a 5 nm (posible de 2000 nm a 1,0 nm). Dependiendo de la aplicación, se combinan cientos o miles de capilares en módulos y se encapsulan (módulos de fibra hueca). Con la ayuda de una bomba de circulación , el producto sin filtrar se hace circular a través de los capilares hasta que el sedimento en el retenido está tan concentrado que es necesario vaciarlo y limpiarlo .
Areas de aplicación
Las áreas de aplicación preferidas son áreas en las que se debe esperar un gran volumen de partículas o grandes gradientes de concentración . La salida permanente del retenido da como resultado un valor de equilibrio que puede mantenerse durante mucho tiempo si la concentración ya no se lleva a cabo.
La filtración de flujo tangencial es de gran importancia en la
sino también en todas las demás áreas de la tecnología de membranas:
ciencias económicas
Las características de la filtración de flujo tangencial son la eliminación extensa de los auxiliares de filtración , i. H. su adquisición, almacenamiento, manipulación y eliminación, así como el procesamiento rápido, laborioso y que ahorra calidad.
Sin embargo, la filtración de flujo tangencial se ha comparado con otras técnicas de filtración, una baja eficiencia energética , una gran parte de la promoción de la energía de alimentación ( alimentación invertida) es a través de la pérdida de retención . Es por eso que se hace cada vez más uso de la filtración sin salida en lugares donde se puede prescindir de la filtración de flujo tangencial .
literatura
- Munir Cheryan: Manual de ultrafiltración . B. Behr's Verlag GmbH & Co, 1990, ISBN 3-925673-87-3 .
- Rautenbach, Robert: Conceptos básicos del proceso de membrana del diseño de módulos y sistemas . Springer-Verlag, 1997, ISBN 3-540-61573-3 .
- Staude, Eberhard: Membranas y procesos de membrana . VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1992, ISBN 3-527-28041-3 .