Que sont les filtres à membrane ? Découvrons leur fonction et leurs utilisations.

Qu’est-ce qu’une membrane ? La membrane agit comme une barrière qui permet la séparation. S’ils peuvent ressembler à une feuille de papier, les filtres à membrane sont constitués de nombreux pores de taille micrométrique, dans lesquels les particules plus grandes qu’une valeur définie sont retenues lorsqu’un liquide ou un gaz passe à travers.

Les filtres à membrane sont disponibles en différentes tailles et formes, à partir de cartouches, capsules, disques, etc. Fujifilm propose une large gamme de cartouches à membrane plissée et de capsules.

Les filtres peuvent être classés en différentes catégories, et notamment en types « absolu » et « nominal », selon leur méthode de filtration et leur structure. Les filtres nominaux sont bien connus comme des filtres dits « profonds », dans lesquels les microfibres sont emmêlées de manière aléatoire. Lorsque le liquide est filtré à travers le milieu, les particules sont retenues par adhérence sur la fibre. D’autre part, le type absolu possède généralement de nombreux pores micro-dimensionnés à l’intérieur d’un film ou d’une membrane en résine synthétique, ce qui permet de piéger des particules plus grandes qu’une taille définie. Dans le cas des filtres en profondeur, les conditions de procédé telles que la pression de fonctionnement ou la concentration de contaminant ont un effet significatif sur la rétention du filtre. Par conséquent, les filtres en profondeur sont principalement utilisés comme pré-filtration, tandis que les filtres à membrane sont utilisés comme filtration absolue, où des particules plus grandes que la valeur nominale définie doivent être conservées. Dans certains cas, plusieurs étapes de filtration sont installées, par exemple pour l’eau minérale. Des filtres de type absolu sont utilisés juste avant l’emballage pour en garantir la sécurité, en s’assurant que les organismes nocifs ou les contaminants soient éliminés de l’eau en bouteille. Cependant, les filtres nominaux sont généralement placés à l’avance pour éliminer d’abord les particules plus grosses et épargner les filtres finaux. Il est recommandé d’utiliser le filtre approprié qui suit le type de filtration requis dans le processus.

Une filtration membranaire peut servir de nombreux objectifs allant de la réduction des coûts d’exploitation à l’amélioration de la qualité du produit. Les systèmes de filtration membranaire sont souvent très simples, ce qui les rend moins chers que d’autres systèmes alternatifs. Non seulement pendant l’installation, mais aussi après, les filtres à membrane ne laissent pas de résidus tels qu’une boue de filtration, ce qui réduit les coûts d’élimination. En outre, l’installation d’un système de filtration de haute qualité entraîne une amélioration de la qualité des produits, permettant ainsi de distribuer des produits sûrs et stables aux clients.

• Aliments et boissons (bière, vin, eau en bouteille, produits laitiers, etc.)
• Biotechnologie (acides aminés, enzymes, etc.)
• Pharmaceutique (eau de procédé, eau pure)
• Électronique, semi-conducteurs (eau industrielle, eau pure)

La microfiltration (MF) est définie comme un processus de séparation de membrane qui élimine les particules de tailles variant de 0,01 à 10 μm. Le microfiltre est un autre terme utilisé pour décrire les filtres utilisés aux fins de microfiltration.

Outre la microfiltration, il existe différents types de filtres à membrane utilisés dans les processus de séparation. Ils sont classés en fonction de leur capacité à filtrer certaines particules. L’ultrafiltration (UF) a une taille de pores de 0,01 μm, ciblée pour éliminer les virus ainsi que les micro-organismes. La nanofiltration (NF) élimine non seulement les virus, mais également les ions divalents avec des pores membranaires mesurant 0,001 μm. Les filtres à osmose inverse (OI) sont principalement utilisés pour la dessalinisation et la purification de l’eau avec une plage de tailles de pores allant jusqu’à 0,0001 μm, l’eau étant le seul matériau à pouvoir passer à travers la membrane.

La filtration par membrane est l’une des méthodes de stérilisation utilisables lorsqu’il n’est pas possible de stériliser par la chaleur. Comme la taille des bactéries varie de 0,3 μm à 0,5 μm, la taille des pores d’un filtre à membrane stérile est généralement de 0,2 μm, car il convient pour éliminer les micro-organismes contaminants. Les matériaux membranaires tels que le polysulfone (PS/PSF), le polyéthersulfone (PES), le fluorure de polyvinylidène (PVDF), le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et le nylon sont couramment utilisés. Les propriétés de la membrane varient selon ses caractéristiques physiques et de sa distribution des pores. Par conséquent, il est important de sélectionner le type de membrane qui convient à ses conditions d’utilisation.

Les membranes en polysulfone (PSF) et en polyéthersulfone (PES) partagent des caractéristiques similaires, où elles ont une résistance aux solutions acides et alcalines à faible teneur en extractibles. Elles sont également connues pour leur stabilité thermique et leur faible liaison aux protéines. Elles sont couramment utilisées dans divers domaines industriels, de la restauration aux semi-conducteurs en passant par les produits pharmaceutiques.

Les membranes en polytétrafluoroéthylène (PTFE) sont compatibles avec une large gamme de produits chimiques à haute résistance thermique. Grâce à leur résistance aux solutions chimiques, les membranes en PTFE hydrophile sont appliquées aux fluides filtrants tels que les solvants organiques et les solvants agressifs, tandis que les membranes en PTFE hydrophobe sont principalement utilisées pour filtrer les gaz. 

Les membranes en nylon résistent à une large gamme de solvants organiques. Elles se distinguent également par leur hydrophilie, leur flexibilité et leur faible taux d’élution. 

Les membranes en polyfluorure de vinylidène (PVDF) offrent durabilité et résistance dans des solutions chimiques étendues avec peu d’extractibles. Grâce à leur faible liaison aux protéines et à leurs propriétés hydrophiles, les filtres PVDF sont couramment utilisés comme filtres finaux pour la réduction de la charge microbienne dans les applications pharmaceutiques. 

Les membranes en polypropylène (PP) sont connues pour leur compatibilité avec les solutions alcalines et leur résistance thermique. Les filtres PP sont couramment utilisés pour la clarification générale ou la préfiltration, afin de capturer les particules pour réduire la charge de filtration finale qui suit. 

Fujifilm possède une longue expérience dans la fabrication de membranes en polysulfone et offre une large gamme de filtres à cartouche adaptés à chaque application.

Les filtres Fujifilm sont disponibles en différentes tailles et différents embouts qui s’adaptent au boîtier correspondant. Fujifilm a son propre code de capuchon d’extrémité, expliqué dans le tableau ci-dessous. 

• *1 Taille du joint torique (O-ring) : SAE AS568 (norme américaine) 
• *2 DOE : Double Open End (double extrémité ouverte) ・・・Filtre avec joints plats aux deux extrémités ouvertes.
• *3 SOE : Single Open End (extrémité ouverte unique)

Pour plus d’informations sur ses caractéristiques et ses spécifications, consultez le catalogue de produits.

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