Technique de filtration
Technique de filtration
Techniques
Technique de filtration
Introduction technologie de filtration
L’air ambiant est l’un des éléments fondamentaux à la viabilité de tous les êtres vivants sur notre planète. Des influences externes viennent toutefois modifier et perturber l’équilibre de l’air que nous respirons. Il est donc indispensable de s’assurer que l’air intérieur est au moins de même qualité, voire meilleur que l’air extérieur. La filtration représente une bonne méthode mécanique de séparation pour purifier l’air et en améliorer la qualité. L’objectif est d’éliminer les éléments polluants contenus dans l’air sous la forme de gaz toxiques ou de particules de poussière.Séparation des particules dans le filtre
Contrairement à l’idée reçue, le filtre ne retient pas seulement les particules plus grandes que la taille de ses pores. Il est aussi capable de séparer les particules plus petites. Ces dernières sont elles aussi arrêtées grâce à différents procédés. Il existe quatre effets de séparation fondamentaux à différentier : l’effet de tamis, l’effet d’inertie, l’effet de blocage et l’effet de diffusion. La théorie de la séparation prend uniquement en compte les différentes fibres (point gris) et les différentes particules de poussière (point coloré). L’effet de tamis joue un rôle mineur dans notre filtration de l’air. Les effets d’inertie et de blocage ont des similarités importantes. Ils sont ainsi parfois conjointement désignés comme « séparation directe ». L’effet électrostatique est expliqué pour aider à une compréhension globale. Cet effet est comparable à l’effet de diffusion, mais il est obtenu artificiellement et fonctionne seulement jusqu’à un maximum physique. Au-delà, la poussière est de nouveau libérée dans l’air.
Effet de tamis > 50/100 μm
On parle d’effet de tamis lorsque le diamètre des particules est supérieur à l’écartement des fibres. Dans nos domaines de filtration de l’air, les particules de poussière sont à 99 % plus petites que l’écartement des fibres. Par conséquent, l’effet de tamis n’est pas particulièrement significatif.
Effet d’inertie > 1 – 10 μm
Cet effet est également appelé « impaction ». Les particules se déposent en raison de leur « inertie ». Elles ne parviennent pas à éviter la fibre car elles sont trop « lourdes » ou trop lentes. Plus la particule est grande et plus la vitesse d’approche est élevée, plus les effets d’inertie et de blocage sont importants.
Effet de blocage 0,5 – 5 μm
Cet effet est également appelé « interception ». Là aussi, c’est en raison d’une inertie que la particule se dépose. La particule circule dans le flux d’air autour des fibres, mais elle est encore trop lente pour contourner les fibres et finit par être séparée sur le côté par les fibres. La transition entre l’effet d’inertie et l’effet de blocage est continue. Il en va de même pour l’effet de diffusion.
Effet de diffusion < 1 μm
Les petites particules se déplacent grâce à leur propre impulsion et aux collisions avec des molécules. Un « mouvement de diffusion » (oscillation) naît alors dans le flux d’air. La probabilité que la particule soit captée par une fibre est très élevée en raison de ce mouvement permanent. Toutefois, pour cela, il faut beaucoup de fibres très fines sur toute la profondeur du média. En outre, la vitesse d’approche doit être inférieure à 5 cm/s. Si une particule est captée sur la fibre, elle est retenue par les « forces de van der Waals » (tension de surface créée par des forces moléculaires actives entre les molécules neutres). Ces forces sont très élevées. Éliminer ces particules fines est pratiquement impossible.
Effet électrostatique
Les champs électrostatiques peuvent être exercés par des condensateurs qui servent d’élément de filtre actif. Mais on peut aussi en imprégner les fibres des médias filtrants synthétiques lors de leur fabrication. Cela permet d’obtenir un champ statique autour de la fibre ou du collecteur qui attire les particules chargées. La force électrostatique chargée au moment de la fabrication des médias filtrants diminue au fil de l’utilisation. Des facteurs externes peuvent favoriser (air sec) l’effet, ou au contraire l’entraver (air humide).