Principe de filtration

Le tableau suivant résume les tailles relatives des petites particules

La filtration est une science constamment enrichie d’informations, d’une terminologie unique et de connaissances exclusives.Ces concepts de base sont définis au sein de l'industrie, nous permettant de communiquer avec vous, nos clients, sur une compréhension commune des principes fondamentaux de la filtration.Nous présenterons quelques éléments de base liés à la technologie de filtrage et à leurs interrelations.La filtration est le processus consistant à faire passer des échantillons de liquide, d'air et de gaz à travers un milieu perméable pour éliminer les particules.Il existe de nombreuses caractéristiques différentes des matériaux de membrane qui affectent leurs performances dans différentes applications, et voici les caractéristiques importantes qui doivent être prises en compte lors du choix de la membrane qui vous convient le mieux.

1. Biosécurité

Ces tests sont effectués conformément aux normes ISO-10993 et ​​USP Classe Vl. Les tests effectués sont : Cytotoxicité, sensibilisation, irritation ou réactivité intracutanée, toxicité systémique (aiguë), hémocompatibilité (hémolyse).

2. Efficacité de filtration et taille des pores de la membrane

Le filtrage à travers un film mince signifie que le matériau filtrant empêchera les particules plus grandes que l'ouverture nominale.Cela permet de classer clairement la taille absolue des pores de la membrane.La rétention bactérienne peut être déterminée en fonction de la taille des pores de la membrane.Les ouvertures sont généralement mesurées en microns ou microns (μm) et doivent être explicitement spécifiées sous forme de valeurs nominales ou absolues. L'ouverture nominale fait référence à l'efficacité de rétention consistant à retenir la majorité (60 % à 98 %) des particules d'une taille spécifique, et cela dépend également des conditions du procédé telles que la concentration, la pression de fonctionnement, etc. Les paramètres d'évaluation peuvent varier d'un fabricant à l'autre.Lorsque l'ouverture ou le taux de rétention est une « valeur nominale », il doit être exprimé en taille de particule et en pourcentage, et lorsque le taux est une « valeur nominale », il doit être exprimé en taille de particule et en pourcentage, c'est-à-dire la le taux de rétention des particules de 0,3 um est de 99,97 %.Les conditions de filtration telles que la pression de service et la concentration de polluants ont des effets évidents sur l'efficacité de rétention du filtre nominal. L'ouverture absolue est la capacité à retenir 100 % d'une particule de taille spécifique dans des conditions de test spécifiées (taille des particules, pression de défi, concentration, détection). méthode).Taille des pores et organisme de défi Taille des pores de l'organisme de défi0,1 microns Chlamydia leydii, monas à ondes courtes défectueux 0,2 microns Serratia marcescens 0,45 microns 0,8 microns espèces de lactobacilles 1,2 microns Candida albicans Le tableau ci-dessus montre la taille de pores appropriée de la membrane hydrophile utilisée pour retenir les bactéries correspondantes. La membrane hydrophobe est dix fois plus efficace pour retenir les bactéries dans l'air que dans un liquide de même taille de pores. Le test DOP permet de caractériser l'efficacité du filtre à éliminer les particules de l'air et est basé sur la rétention des gouttelettes d'aérosol formées par des particules d'aérosol huileux (DOP) de 0,3 µm, généralement exprimées en pourcentage.Le filtre à air à haute efficacité (HEPA) a une efficacité de rétention d'au moins 99,97 % pour les gouttelettes de DOP de 0,3 um (ASTM : D2986-95A). La taille des particules de 0,3 um a été choisie pour la caractérisation car la plupart des filtres à air sont difficiles à piéger les particules de cette taille. L'efficacité de la filtration est utilisée pour caractériser l'efficacité de la membrane filtrante à éliminer les particules du liquide.Lors de la filtration d'un liquide, l'efficacité de la filtration repose sur les particules filtrées supérieures ou égales à un certain diamètre.Lors du filtrage des gaz, l'efficacité du filtre est basée sur toutes les particules éliminées, y compris la taille des particules les plus facilement perméables (voir l'expérience DOP ci-dessus).Certains fabricants de filtres utilisent le pourcentage pondéral de particules filtrées pour indiquer l'efficacité de la filtration, mais cela ne peut pas véritablement représenter le nombre de particules pouvant être filtrées à travers la membrane filtrante, qui correspond à la précision nominale du filtre.Les filtres Hepa sont souvent classés B et l'efficacité de filtration peut être calculée à l'aide des valeurs bêta indiquées ci-dessous :

% d'efficacité (η)= (β-1) /βx100

Les filtres avec une précision de 1 μm ou moins sont souvent évalués en fonction de la chute de titre ou de la valeur logarithmique

3. Zone de filtration efficace (EFA)

Il s'agit de la zone réellement filtrée de l'appareil filtré.Par exemple, dans les filtres tubulaires, les cadres en plastique doivent être exclus du calcul de l'EFA de l'appareil.Dans un filtre à mailles, vous ne devez éliminer que les zones scellées.

4. Point de bulle

Généralement, le test est effectué sur une membrane hydrophile et son objectif est de vérifier l'intégrité de la membrane à travers le nageur.Le test est généralement réalisé avec de l'eau, cependant, il peut être réalisé sur un film hydrophile, en utilisant un liquide autre que l'eau pour mouiller le film.La pression artérielle est un indicateur de la taille des pores de la membrane et est liée à la rétention bactérienne réelle.Membrane hydrophile - La membrane hydrophile a la perméabilité d'une solution aqueuse, une fois trempée, elle peut arrêter le gaz.Cela signifie que la solution aqueuse passe à travers la membrane hydrophile, mais que le gaz est arrêté lorsque la membrane est humide jusqu'à ce que la pression appliquée dépasse le « point de bulle », auquel cas l'air s'écoulera du trou, le liquide est expulsé et le gaz passera à travers.La membrane hydrophile sèche laisse passer le gaz.Notre membrane en polyéther sulfone est une membrane hydrophile.Le point de bulle est également souvent utilisé pour tester si la membrane a une taille de pores de 0,2 ou 1,2 microns. Le point de bulle est la pression de l'air nécessaire pour que le liquide passe à travers l'ouverture maximale de la membrane filtrante mouillante, qui peut mesurer indirectement l'ouverture. et évaluer la capacité de la membrane filtrante à filtrer les particules.Le point de bulle dépend du liquide de la membrane filtrante mouillante.Pour une taille de pores particulière du filtre, les liquides ayant une tension superficielle plus élevée (comme l'eau) ont des points de bulle plus élevés que les liquides ayant une tension superficielle plus faible (comme l'alcool isopropylique).L'évaluation du point de bulle est utilisée pour déterminer la taille maximale des pores lorsque des bulles sont générées.Plus l'ouverture est grande, plus la pression requise pour produire des bulles est faible, et l'unité du point de bulle de la membrane est exprimée en psi ou en bar [ASTMF316-03 Méthode de test standard pour les caractéristiques de l'ouverture]

5. Débit d'eau (WFR)

Généralement, le test est effectué sur une membrane hydrophile. Le but du WFR est de mesurer le débit de liquide à travers une membrane hydrophile mouillée à une pression et une durée de test fixes.Le test est généralement effectué avec de l'eau ;Cependant, tant que le processus de filtration est compatible avec le liquide, il peut également être réalisé avec d'autres fluides.

6. Percée de l'eau (WBT)

Les membranes hydrophobes sont perméables aux gaz mais bloquent les solutions aqueuses.En d’autres termes, elles font le contraire des membranes hydrophiles.Cela signifie que le gaz traversera ces membranes, mais que la solution aqueuse en sera empêchée. Ce test est effectué sur une membrane hydrophobe et est également lié à la taille des pores de la membrane.La pression WBT (parfois appelée pression d'intrusion d'eau) est la pression nécessaire pour forcer une solution aqueuse à travers une membrane hydrophobe.

La pression de passage de l'eau est la pression requise pour que l'eau traverse la taille maximale des pores de la membrane filtrante hydrophobe sèche, ce qui identifie la capacité du filtre à agir comme une barrière contre les liquides.Plus l’ouverture est grande, moins il faut de pression pour forcer l’eau à travers le microtrou.L'industrie de la filtration utilise les livres par pied carré (psi) ou bar pour indiquer la pression de pénétration de l'eau d'un appareil.

7. Débit d'air (AF)

C'est le débit normalement associé aux membranes hydrophobes.C'est la quantité d'air qui traverse une membrane pour maintenir une surface à une pression spécifique.

8. Filtration en profondeur ou sur membrane

Un média de profondeur est un filtre composé soit de plusieurs couches, soit d'une seule couche d'un média profond, qui capture les contaminants dans sa structure plutôt qu'à la surface.Avantages Coût réduit Débits élevés Haute capacité de rétention des impuretés Filtre final Élimine diverses tailles de particules Inconvénients potentiels Migration du média (excrétion) Taille nominale des pores Déchargement des particules à une pression différentielle accrue Un filtre à membrane piège généralement les contaminants plus grands que la taille des pores à la surface du membrane.Les contaminants plus petits que la taille nominale des pores peuvent traverser la membrane ou être capturés à l'intérieur de la membrane par d'autres mécanismes.Les filtres à membrane sont généralement utilisés pour des applications critiques telles que la stérilisation et la filtration finale.Avantages Des tailles absolues de pores submicroniques sont possibles Peut retenir les bactéries et les particules (en fonction de la taille des pores) Généralement moins d'extractibles Généralement testable en intégrité Inconvénients potentiels Débits inférieurs à ceux des médias en profondeur Plus coûteux que les médias en profondeur

9. Différence de pression (AP)

La différence de pression est la différence entre la pression dans le système avant que le liquide n'entre dans le filtre (pression en amont) et la pression dans le système après que le liquide traverse le filtre (pression en aval).Dans les applications à courant constant, la différence de pression augmente progressivement à mesure que la membrane filtrante commence à se boucher.

10. Stabilité thermique

La stabilité thermique fait référence à la capacité du filtre à maintenir sa fonctionnalité et son intégrité dans des conditions de température croissante.La stabilité thermique est importante lorsque les produits doivent être stérilisés, comme dans un autoclave à haute température, et certains filtres ne peuvent pas être autoclavés en raison de l'instabilité thermique.Il convient de noter qu’il existe une corrélation entre compatibilité chimique et stabilité thermique.De nombreux filtres sont compatibles avec les produits chimiques à température ambiante, mais pas à haute température.La stabilité thermique du filtre peut être caractérisée en déterminant la température de fonctionnement maximale dans des conditions spécifiques

11.Porosité

La porosité (également appelée « espace ouvert » ou « volume vide ») est une mesure de tout l'espace ouvert (micropores) à l'intérieur du filtre.En règle générale, la membrane filtrante comporte 50 à 90 % d’espace ouvert.Le débit est proportionnel à la porosité de la membrane filtrante (pour une taille de pores et une épaisseur spécifiques de la membrane filtrante, plus de pores = débit plus rapide).

12. Vitesse d'écoulement

La taille des pores du filtre indique non seulement ses performances de rétention des particules, mais affecte également ses performances, notamment le débit et le flux.Par exemple, une membrane filtrante avec une grande ouverture aura un débit plus rapide et un flux plus élevé.Il convient de noter que le débit et le flux des filtres ayant la même taille de pores mais constitués de polymères et de procédés de coulée différents seront également différents.

De même, le débit et les performances de flux de la membrane filtrante sont également affectés par la porosité.La porosité est utilisée pour caractériser le nombre d'ouvertures ou de micropores dans la membrane filtrante.La vitesse d'écoulement et le flux étaient positivement corrélés à la porosité de la membrane filtrante.

13. Efficacité de rétention des particules aéroportées

Les filtres à air Zhenfu utilisent des méthodes mondialement reconnues pour déterminer l'efficacité de rétention des particules

Le tableau suivant constitue la norme internationale pour la classification et l'évaluation HEPA et ULPA.

Filtrer les catégories et les notes

Rang Classe Tester la taille des particules Efficacité de filtration %

EPA - Efficacité de l'air particulaire

Air particulaire HEPA-haute efficacité

ULPA - Air à très faible teneur en particules

14.Tests bactériens et viraux

Ceci est normalement effectué dans un centre de test indépendant qui développe des protocoles spécifiques pour simuler les types de défis qu'un filtre peut rencontrer en milieu clinique.Une particule de défi est choisie pour simuler la taille des bactéries et virus courants.Généralement, ces tests ne sont pas effectués à l'aide d'un virus « vivant » en raison de problèmes de coût et de sécurité.ZHENFU a désigné Nelson Laboratories, Utah, États-Unis, comme centre de test indépendant.Leur protocole de test bactérien utilise Staphylococcus Aureus comme organisme de provocation d'une taille d'environ 0,6 μm et le test viral utilise un bactériophage X174 d'une taille de 0,027 μm.Il convient de noter que le virus VIH mesure 0,08 μm et celui de l'hépatite C 0,03 μm, le protocole de test offre donc un reflet cliniquement pertinent de leurs performances. En d'autres termes, l'efficacité de filtration du virus de l'hépatite C et du virus VIH est supérieure à celle du virus. efficacité de filtration donnée par Nelson Laboratories