Principio de filtración

La siguiente tabla resume los tamaños relativos de partículas pequeñas.

La filtración es una ciencia que se enriquece constantemente con información, terminología única y conocimiento exclusivo.Estos conceptos básicos se definen dentro de la industria, lo que nos permite comunicarnos con ustedes, nuestros clientes, sobre un entendimiento común de los fundamentos de la filtración.Introduciremos algunos elementos básicos relacionados con la tecnología de filtrado y sus interrelaciones.La filtración es el proceso de hacer pasar muestras de líquido, aire y gas a través de un medio permeable para eliminar partículas.Hay muchas características diferentes de los materiales de las membranas que afectan su rendimiento en diferentes aplicaciones, y las siguientes son características importantes que se deben considerar al elegir la mejor membrana para usted.

1.Bioseguridad

Estas pruebas se realizan de conformidad con ISO-10993 y USP Clase Vl. Las pruebas realizadas son: Citotoxicidad, Sensibilización, Irritación o Reactividad Intracutánea, Toxicidad Sistémica (Aguda), Hemocompatibilidad (Hemólisis).

2.Eficiencia de filtración y tamaño de poro de la membrana.

Filtrar a través de una película delgada significa que el material filtrante evitará partículas más grandes que la apertura nominal.Esto permite clasificar claramente el tamaño absoluto de los poros de la membrana.La retención bacteriana se puede determinar según el tamaño de los poros de la membrana.Las aperturas generalmente se miden en micrones o micrones (μm) y deben especificarse explícitamente como valores nominales o absolutos. La apertura nominal se refiere a la eficiencia de retención de retener la mayoría (60% -98%) de la partícula de un tamaño específico, y también depende de las condiciones del proceso, como la concentración, la presión de funcionamiento, etc. Los parámetros de clasificación pueden variar de un fabricante a otro.Cuando la tasa de apertura o retención es 'valor nominal', se debe expresar en tamaño de partícula y porcentaje, y cuando la tasa es 'valor nominal', se debe expresar en tamaño de partícula y porcentaje, es decir, el La tasa de retención de partículas de 0,3 um es del 99,97 %.Las condiciones de filtración, como la presión de trabajo y la concentración de contaminantes, tienen efectos obvios en la eficiencia de retención del filtro nominal. La apertura absoluta es la capacidad de retener el 100% de una partícula de un tamaño específico en condiciones de prueba específicas (tamaño de partícula, presión de desafío, concentración, detección). método).Tamaño de poro y organismo de desafío Tamaño de poro del organismo de desafío 0,1 micrones Chlamydia leydii, Monas de onda corta defectuosa 0,2 micrones Serratia marcescens 0,45 micrones 0,8 micrones especies de lactobacillus 1,2 micrones Candida albicans La tabla anterior muestra el tamaño de poro adecuado de la membrana hidrófila utilizada para retener las bacterias correspondientes. La membrana hidrofóbica es diez veces más efectiva para retener bacterias en el aire que en un líquido con el mismo tamaño de poro. La prueba DOP se utiliza para caracterizar la efi ciencia del filtro para eliminar partículas del aire y se basa en la retención de gotitas de aerosol formadas por partículas de aerosol oleosas (DOP) de 0,3 um, generalmente expresada como porcentaje.El filtro de aire de alta eficiencia (HEPA) tiene una eficiencia de retención de al menos 99,97 % para gotas DOP de 0,3 um (ASTM:D2986-95A). Se eligió el tamaño de partícula de 0,3 um para caracterizar porque la mayoría de los filtros de aire son difíciles de atrapar partículas de este tamaño. La eficiencia de filtración se utiliza para caracterizar la eficiencia de la membrana del filtro para eliminar partículas del líquido.Al filtrar un líquido, la eficiencia de filtración se basa en las partículas filtradas mayores o iguales a un determinado diámetro.Al filtrar gases, la eficiencia del filtro se basa en todas las partículas eliminadas, incluido el tamaño de partícula más fácilmente permeable (consulte el experimento DOP más arriba).Algunos fabricantes de filtros utilizan el porcentaje en peso de las partículas filtradas para indicar la eficiencia de la filtración, pero esto no puede representar realmente la cantidad de partículas que se pueden filtrar a través de la membrana del filtro, que es la precisión nominal del filtro.Los filtros Hepa suelen tener una clasificación B y la eficiencia de filtración se puede calcular utilizando los valores beta que se muestran a continuación:

% Eficiencia (η)= (β-1) /βx100

Los filtros con una precisión de 1 μm o menos a menudo se clasifican según la caída del título o el valor logarítmico.

3.Área de filtración efectiva (EFA)

Esta es el área filtrada real del dispositivo que se está filtrando.Por ejemplo, en los filtros tubulares, los marcos de plástico deben excluirse del cálculo del EFA del dispositivo.En un filtro de malla, debes eliminar sólo las zonas selladas.

4.Punto de burbuja

Normalmente, la prueba se realiza en una membrana hidrófila y su propósito es verificar la integridad de la membrana a través del nadador.La prueba generalmente se realiza con agua, sin embargo, se puede realizar sobre una película hidrófila, utilizando un líquido distinto del agua para humedecer la película.La PA es un indicador del tamaño de los poros de la membrana y está relacionada con la retención bacteriana real.Membrana hidrófila: la membrana hidrófila tiene la permeabilidad de una solución acuosa; una vez empapada, puede detener el gas.Esto significa que la solución acuosa pasa a través de la membrana hidrófila, pero el gas se detiene cuando la membrana está mojada hasta que la presión aplicada excede el 'punto de burbuja', momento en el cual el aire se drenará por el orificio y el líquido se expulsado, y el gas pasará a través.La membrana hidrofílica seca permite el paso del gas.Nuestra membrana de poliéter sulfona es una membrana hidrófila.El punto de burbuja también se usa a menudo para probar si la membrana tiene un tamaño de poro de 0,2 o 1,2 micrones. El punto de burbuja es la presión del aire necesaria para que el líquido pase a través de la apertura máxima de la membrana del filtro humectante, que puede medir indirectamente la apertura. y evaluar la capacidad de la membrana filtrante para filtrar partículas.El punto de burbuja depende del líquido de la membrana del filtro humectante.Para un tamaño de poro particular del filtro, los líquidos con mayor tensión superficial (como el agua) tienen puntos de burbuja más altos que los líquidos con menor tensión superficial (como el alcohol isopropílico).La clasificación del punto de burbuja se utiliza para determinar el tamaño máximo de poro cuando se generan burbujas.Cuanto mayor es la apertura, menor es la presión requerida para producir burbujas, y la unidad del punto de burbuja de la membrana se expresa en psi o bar [ASTMF316-03 Método de prueba estándar para características de apertura]

5.Tasa de flujo de agua (WFR)

Normalmente, la prueba se realiza en una membrana hidrófila. El propósito de WFR es medir el flujo de líquido a través de una membrana hidrófila humedecida a una presión y tiempo de prueba fijos.La prueba suele realizarse con agua;Sin embargo, siempre que el proceso de filtración sea compatible con el líquido, también se puede realizar con otros fluidos.

6.Avance del agua (WBT)

Las membranas hidrófobas son permeables a los gases pero bloquean las soluciones acuosas.En otras palabras, hacen lo contrario que las membranas hidrófilas.Esto significa que el gas pasará a través de estas membranas, pero se impedirá la solución acuosa. Esta prueba se realiza en una membrana hidrófoba y también está relacionada con el tamaño de los poros de la membrana.La presión WBT (a veces llamada presión de intrusión de agua) es la presión necesaria para forzar una solución acuosa a través de una membrana hidrófoba.

La presión de irrupción del agua es la presión requerida para que el agua pase a través del tamaño máximo de poro de la membrana del filtro hidrofóbico seco, lo que identifica la capacidad del filtro para actuar como una barrera contra líquidos.Cuanto mayor es la apertura, menos presión se requiere para forzar el agua a través del microagujero.La industria de la filtración utiliza libras por pie cuadrado (psi) o bar para indicar la presión de penetración del agua de un dispositivo.

7.Flujo de aire (AF)

Este es el caudal normalmente asociado con las membranas hidrofóbicas.Es la cantidad de aire que pasa a través de una membrana para mantener una superficie a una presión específica.

8.Filtración de profundidad versus filtración de membrana

Un medio de profundidad es un filtro que consta de varias capas o de una sola capa de un medio que tiene profundidad, que captura los contaminantes dentro de su estructura en lugar de en la superficie.Ventajas Menor costo Altos rendimientos Alta capacidad de retención de suciedad Filtro final Elimina una variedad de tamaños de partículas Posibles desventajas Migración de medios (desprendimiento) Tamaño de poro nominal Descarga de partículas a mayor presión diferencial Un filtro de membrana generalmente atrapa contaminantes más grandes que el tamaño de los poros en la superficie del membrana.Los contaminantes más pequeños que el tamaño de poro nominal pueden pasar a través de la membrana o pueden ser capturados dentro de la membrana por otros mecanismos.Los filtros de membrana se utilizan normalmente para aplicaciones críticas como la esterilización y la filtración final.Ventajas Es posible obtener clasificaciones absolutas de tamaño de poro submicrónico. Puede retener bacterias y partículas (dependiente del tamaño de poro). Generalmente hay menos extraíbles. Generalmente se puede comprobar la integridad. Desventajas potenciales. Caudales más bajos que los medios profundos. Más costosos que los medios profundos.

9.Diferencia de presión (AP)

La diferencia de presión es la diferencia entre la presión en el sistema antes de que el líquido ingrese al filtro (presión aguas arriba) y la presión en el sistema después de que el líquido fluya a través del filtro (presión aguas abajo).En aplicaciones de corriente constante, la diferencia de presión aumenta gradualmente a medida que la membrana del filtro comienza a obstruirse.

10.Estabilidad térmica

La estabilidad térmica se refiere a la capacidad del filtro para mantener la funcionalidad y la integridad en condiciones de temperatura creciente.La estabilidad térmica es importante cuando es necesario esterilizar productos, como en el caso de un autoclave de alta temperatura, y algunos filtros no pueden esterilizarse en autoclave debido a la inestabilidad térmica.Cabe señalar que existe una correlación entre la compatibilidad química y la estabilidad térmica.Muchos filtros son compatibles con productos químicos a temperatura ambiente, pero no a altas temperaturas.La estabilidad térmica del filtro se puede caracterizar determinando la temperatura máxima de funcionamiento en condiciones específicas.

11.Porosidad

La porosidad (también llamada 'espacio abierto' o 'volumen vacío') es una medida de todo el espacio abierto (microporos) dentro del filtro.Normalmente, la membrana del filtro tiene entre un 50 y un 90 % de espacio abierto.El caudal es proporcional a la porosidad de la membrana del filtro (para un tamaño de poro y un grosor específicos de la membrana del filtro, más poros = caudal más rápido).

12.Velocidad del flujo

El tamaño de poro del filtro no sólo indica su rendimiento de retención de partículas, sino que también afecta su rendimiento, incluido el caudal y el flujo.Por ejemplo, una membrana de filtro con una gran apertura tendrá un caudal más rápido y un flujo mayor.Vale la pena señalar que el caudal y el flujo de filtros con el mismo tamaño de poro pero fabricados con diferentes polímeros y procesos de fundición también serán diferentes.

De manera similar, el caudal y el rendimiento del flujo de la membrana del filtro también se ven afectados por la porosidad.La porosidad se utiliza para caracterizar el número de aberturas o microporos en la membrana del filtro.La velocidad del flujo y el flujo se correlacionaron positivamente con la porosidad de la membrana del filtro.

13.Eficiencia de retención de partículas en el aire

Los filtros de aire Zhenfu utilizan métodos mundialmente reconocidos para determinar la eficiencia de retención de partículas

La siguiente tabla es el estándar internacional para la clasificación y calificación HEPA y ULPA.

Filtrar categorías y calificaciones

Clase de rango Pruebe el tamaño de partícula Eficiencia de filtración %

EPA- Aire de partículas de eficiencia

HEPA-Aire de partículas de alta eficiencia

ULPA - Aire con partículas ultra bajas

14.Pruebas bacterianas y virales

Normalmente, esto se realiza en una instalación de pruebas independiente que desarrolla protocolos específicos para simular los tipos de desafíos que un filtro puede enfrentar en el entorno clínico.Se elige una partícula de desafío para simular el tamaño de las bacterias y virus que ocurren comúnmente.Generalmente estas pruebas no se realizan utilizando un virus 'vivo' debido al costo y a cuestiones de seguridad.ZHENFU ha designado a Nelson Laboratories, Utah, EE. UU., como su centro de pruebas independiente.Su protocolo de prueba bacteriana utiliza Staphylococcus Aureus como organismo de desafío que tiene un tamaño aproximado de 0,6 μm y la prueba viral utiliza un bacteriófago X174 que tiene un tamaño de 0,027 μm.Vale la pena señalar que el virus del VIH mide 0,08 μm y el de la hepatitis C es de 0,03 μm, por lo que el protocolo de prueba ofrece un reflejo clínicamente relevante de su desempeño. En otras palabras, la eficiencia de filtración para el virus de la hepatitis C y el virus del VIH es mayor que la del virus. eficiencia de filtración dada por Nelson Laboratories