Microfiltração

Este tipo de filtração agrupa os filtros que retém partículas da ordem dos micrones, de peso moleculares maiores a 100.000 daltons.

São utilizados para remover sólidos em suspensão até bactérias da água a tratar. Parte da contaminação viral é retida, apesar de que os vírus são menores que os poros da membrana de microfiltração, já que podem acoplar-se às bactérias e ficarem retidos em conjunto. Conseguem reduzir significativamente a turbidez da água. 

A retenção pode ser produzida pela passagem da água através de um material poroso ou de uma membrana; e pode ser produzida em duas formas de fluxo distintas: “dead end” ou “crossflow”. Os filtros dead end funcionam da mesma forma que os filtros multicamadas: quando uma corrente de água passa através deles, são acumulados sólidos sobre a superfície e o interior do meio filtrante, e é obtido uma corrente de água produto. Os filtros crossflow (sempre de membranas) permitem obter duas correntes ao passar uma vazão de água através do filtro: uma que flui paralela à membrana arrastando os sólidos retidos, e a outra purificada que passa através dela. 

Os filtros de cartucho (tipo dead end) são muito utilizados como proteção para equipamentos que estejam águas abaixo, como por exemplo uma osmose ou uma nanofiltração, e posteriores a equipamentos de filtração por meios, por exemplo um multicamadas. Isto acontece porque se a água tivesse um grande conteúdo de sólidos, seriam tapados com facilidade, devido ao fato de não servirem como método de remoção de sólidos dissolvidos, senão que, somente removem partículas em suspensão como bactérias, macromoléculas, sólidos em suspensão, deixando passar coloides, virus, dureza, cor, pesticidas e sais.

São muito simples, já que não necessitam nenhum tipo de manutenção, somente são trocados a cada certo período de tempo (a cada 3 meses é um período razoável) sempre dependendo das condições da água que esteja alimentando; um critério para a troca dos filtros de cartucho, é realizar-la quando a caída de pressão supere um valor determinado que esteja dado pelas características construtivas do filtro.

O meio filtrante, é construído em polipropileno, celulosa, fibra de vidro e nylon e as carcaças dos filtros de cartucho podem estar construídas em aço inoxidável, plástico, acrílico, de acordo com as pressões e vazões que necessitam. Podem ser sanitários, múltiplos, absolutos, nominais, etc.
Um filtro absoluto de por exemplo 5 micras, retém de 99,99% das partículas deste diâmetro; enquanto que um filtro nominal de 5 micras retém ao redor de 90%. Esta diferença é devido a que, para o filtro nominal, o tamanho de retenção é um valor estatístico, que surge de uma distribuição de poros, diferente do filtro absoluto cuja distribuição de poros é mais ou menos uniforme e o valor limite de retenção é obtido em condições de laboratório como o diâmetro da maior partícula que passa através dele.

Por outro lado, os fltros de membranas, são caracterizados por trabalharem de modo tangencial; quer dizer que o fluido que ingressa, é dividido em duas correntes, uma que passa através da membrana que atravessa a mesma de forma perpendicular, e outra que circula paralela à superfície da mesma. Esta, ajuda a remover os sólidos que não filtram através da membrana, concentrando-se neles, o mesmo é chamado de “concentrado” ou corrente de rejeito. Mesmo asim, em algumas aplicações como a produção de sucos por exemplo, esta corrente pode ser o produto desejado. Para que a água filtre efetivamente através da membrana, é necessário gerar uma pressão de trabalho, )(pode ser mediante o uso de uma bomba); os equipamentos de microfiltração podem trabalhar com pressões entre 1 e 25 kg/cm2, dependendo do fluido a filtrar. A pressão que trabalha os meios filtrantes, determina não somente o tipo de filtro a ser selecionado, como também o material da carcaça do filtro, de forma que possa trabalhar com estas pressões sem complicações.

Normalmente na microfiltração, são utilizadas membranas com configuração de fibra oca, já que esta é a configuração que requer menor pressão de trabalho e portanto um menor custo de bombeamento. O fluido circula através de membranas do tamanho de capilares que variam entre os 0,5 e 8mm de diâmetro. Dependendo da construção se trabalha de dentro para fora ou vice-versa apresentando em cada caso, vantagens e desvantagens. Quando o fluido circula desde o interior do filtro para fora, não existe risco de deformação da fibra que se apresenta em outro caso, já que a pressão externa pode compactar as fibras, reduzindo sua capacidade de filtração da mesma. Por outro lado, ao passar água de fora para dentro, as partículas filtradas ficam depositadas na superfície externa e sua remoção é bem mais simples que no caso contrário.          

A vazão de água que passa através da membrana é proporcional à pressão exercida, proporcional à superfície da membrana, e inversamente proporcional ao espessor da mesma. Podem estar construídas com materiais diversos, sempre que sejam compatíveis com a solução alimentada e com os agentes de limpeza; são fabricados com acetatos de celulose (CA), PCV poliacrilonitrilo, policarbonato e polisulfna. A polisulfona tem especial interesse porque resiste até 93 ºC, pHs desde 0,5 até 13 e grande variedade de agentes químicos.

As membranas de microfiltração têm poros de entre 0,3 e 10 micrones, e devido a seu carácter aberto, não sofrem os efeitos de polarização da concentração em forma tão acentuada como os equipamentos de nanofiltração ou osmose reversa.
As lavagens são realizadas em contra-corrente com água filtrada como primeira etapa, mas na maioria das aplicações, é necessário aplicar outros métodos para limpar completamente a membrana. Devido a que algumas substâncias podem ficar aderidas por meio de um processo chamado adsorção (principalmente substâncias de origem orgânica ou microbiana), é necessário recorrer a aplicação de contra-lavagem com limpadores químicos, os quais variam dependendo do processo considerado. As membranas são lavadas in-situ, quer dizer, que não é necessário retirá-las de sua instalação, isso simplifica o processo de lavagem.