Princípio de filtragem

A tabela a seguir resume os tamanhos relativos de pequenas partículas

A filtragem é uma ciência constantemente enriquecida com informações, terminologia única e conhecimento proprietário.Esses conceitos básicos são definidos na indústria, permitindo-nos comunicar com vocês, nossos clientes, sobre um entendimento comum dos fundamentos da filtração.Apresentaremos alguns elementos básicos relacionados à tecnologia de filtragem e suas inter-relações.Filtração é o processo de passagem de amostras de líquido, ar e gás através de um meio permeável para remover partículas.Existem muitas características diferentes dos materiais de membrana que afetam seu desempenho em diferentes aplicações, e as seguintes são características importantes que devem ser consideradas ao escolher a melhor membrana para você.

1. Biossegurança

Esses testes são realizados em conformidade com a ISO-10993 e USP Classe Vl. Os testes realizados são: Citotoxicidade, Sensibilização, Irritação ou Reatividade Intracutânea, Toxicidade Sistêmica (Aguda), Hemocompatibilidade (Hemólise)

2. Eficiência de filtragem e tamanho dos poros da membrana

Filtrar através de uma película fina significa que o material filtrante evitará partículas maiores que a abertura nominal.Isto permite que o tamanho absoluto dos poros da membrana seja claramente classificado.A retenção bacteriana pode ser determinada de acordo com o tamanho dos poros da membrana.As aberturas são geralmente medidas em mícrons ou mícrons (μm) e devem ser explicitamente especificadas como valores nominais ou absolutos. A abertura nominal refere-se à eficiência de retenção de reter a maioria (60% -98%) da partícula de um tamanho específico, e também depende das condições do processo, como concentração, pressão operacional, etc. Os parâmetros de classificação podem variar de fabricante para fabricante.Quando a taxa de abertura ou retenção for 'valor nominal', deverá ser expressa em tamanho de partícula e porcentagem, e quando a taxa for 'valor nominal', deverá ser expressa em tamanho de partícula e porcentagem, ou seja, o a taxa de retenção de partículas de 0,3um é de 99,97%.As condições de filtração, como pressão de trabalho e concentração de poluentes, têm efeitos óbvios na eficiência de retenção do filtro nominal. A abertura absoluta é a capacidade de reter 100% de uma partícula de tamanho específico sob condições de teste especificadas (tamanho de partícula, pressão de desafio, concentração, detecção método).Tamanho dos poros e organismo de desafio Organismo de desafio tamanho dos poros0,1 mícron Chlamydia leydii, Monas de ondas curtas defeituosas 0,2 mícrons Serratia marcescens 0,45 mícrons 0,8 mícrons espécies de lactobacillus 1,2 mícrons Candida albicans A tabela acima mostra o tamanho de poro adequado da membrana hidrofílica usada para reter as bactérias correspondentes.A membrana hidrofóbica é dez vezes mais eficaz na retenção de bactérias no ar do que em um líquido com o mesmo tamanho de poro.O teste DOP é usado para caracterizar a eficiência do filtro na remoção de partículas do ar e é baseado em a retenção de gotículas de aerossol formadas por partículas oleosas de aerossol (DOP) de 0,3um, geralmente expressa em porcentagem.O filtro de ar de alta eficiência (HEPA) tem uma eficiência de retenção de pelo menos 99,97% para gotículas de DOP de 0,3um (ASTM:D2986-95A). O tamanho de partícula de 0,3um foi escolhido para caracterização porque a maioria dos filtros de ar são difíceis de reter partículas deste tamanho .A eficiência de filtração é usada para caracterizar a eficiência da membrana do filtro na remoção de partículas do líquido.Ao filtrar um líquido, a eficiência da filtração é baseada nas partículas filtradas maiores ou iguais a um determinado diâmetro.Ao filtrar gases, a eficiência do filtro é baseada em todas as partículas removidas, incluindo o tamanho de partícula mais facilmente permeável (ver experimento DOP acima).Alguns fabricantes de filtros usam a porcentagem em peso das partículas filtradas para indicar a eficiência da filtração, mas isso não pode representar verdadeiramente o número de partículas que podem ser filtradas através da membrana do filtro, que é a precisão nominal do filtro.Os filtros Hepa são frequentemente classificados como B e a eficiência de filtração pode ser calculada usando os valores beta mostrados abaixo:

% Eficiência (η)= (β-1) /βx100

Filtros com precisão de 1 μm ou menos são frequentemente classificados pela queda do título ou valor de log

3.Área de Filtragem Eficaz (EFA)

Esta é a área filtrada real do dispositivo que está sendo filtrado.Por exemplo, em filtros tubulares, as molduras de plástico devem ser excluídas do cálculo do dispositivo EFA.Em um filtro de malha, você deve eliminar apenas as áreas seladas.

4. Ponto de bolha

Normalmente, o teste é realizado em uma membrana hidrofílica e tem como objetivo verificar a integridade da membrana através do nadador.O teste geralmente é realizado com água, porém pode ser realizado sobre um filme hidrofílico, utilizando um líquido diferente de água para molhar o filme.A PA é um indicador do tamanho dos poros da membrana e está relacionada à retenção bacteriana real.Membrana hidrofílica - A membrana hidrofílica tem permeabilidade à solução aquosa, uma vez embebida pode parar o gás.Isto significa que a solução aquosa passa através da membrana hidrofílica, mas o gás é interrompido quando a membrana está molhada até que a pressão aplicada exceda o 'ponto de bolha', momento em que o ar drenará para fora do orifício, o líquido é expelido e o gás passará.A membrana hidrofílica seca permite a passagem do gás.Nossa membrana de poliéter sulfona é uma membrana hidrofílica.O ponto de bolha também é frequentemente usado para testar se a membrana tem um tamanho de poro de 0,2 ou 1,2 mícrons. O ponto de bolha é a pressão do ar necessária para que o líquido passe através da abertura máxima da membrana do filtro umectante, que pode medir indiretamente a abertura e avaliar a capacidade da membrana do filtro para filtrar partículas.O ponto de bolha depende do líquido da membrana do filtro umectante.Para um tamanho de poro específico do filtro, os líquidos com maior tensão superficial (como a água) têm pontos de bolha mais elevados do que os líquidos com menor tensão superficial (como o álcool isopropílico).A classificação do ponto de bolha é usada para determinar o tamanho máximo dos poros quando as bolhas são geradas.Quanto maior a abertura, menor a pressão necessária para produzir bolhas, e a unidade do ponto de bolha da membrana é expressa em psi ou bar [ASTMF316-03 Método de teste padrão para características de abertura]

5. Taxa de fluxo de água (WFR)

Normalmente, o teste é realizado em uma membrana hidrofílica. O objetivo do WFR é medir o fluxo de líquido através de uma membrana hidrofílica umedecida a uma pressão e tempo de teste fixos.O teste geralmente é realizado com água;Porém, desde que o processo de filtração seja compatível com o líquido, também pode ser realizado com outros fluidos

6. Avanço da Água (WBT)

As membranas hidrofóbicas são permeáveis ​​a gases, mas bloqueiam soluções aquosas.Em outras palavras, fazem o oposto quando comparadas às membranas hidrofílicas.Isso significa que o gás passará por essas membranas, mas a solução aquosa será impedida. Este teste é realizado em uma membrana hidrofóbica e também está relacionado ao tamanho dos poros da membrana.A pressão WBT (às vezes chamada de pressão de intrusão de água) é a pressão necessária para forçar uma solução aquosa através de uma membrana hidrofóbica.

A pressão de ruptura da água é a pressão necessária para que a água passe através do tamanho máximo dos poros da membrana do filtro hidrofóbico seco, o que identifica a capacidade do filtro de atuar como uma barreira contra líquidos.Quanto maior a abertura, menos pressão será necessária para forçar a água através do microfuro.A indústria de filtração usa libras por pé quadrado (psi) ou bar para indicar a pressão de penetração da água de um dispositivo.

7. Fluxo de ar (AF)

Esta é a taxa de fluxo normalmente associada às membranas hidrofóbicas.É a quantidade de ar que passa através de uma membrana para manter uma superfície a uma pressão específica.

8.Profundidade vs Filtragem por Membrana

Um meio de profundidade é um filtro que consiste em múltiplas camadas ou em uma única camada de um meio com profundidade, que captura contaminantes dentro de sua estrutura, em vez de na superfície.Vantagens Custo mais baixo Alto rendimento Alta capacidade de retenção de sujeira Filtro final Remove vários tamanhos de partículas Desvantagens potenciais Migração de meio (derramamento) Tamanho nominal dos poros Descarga de partículas com pressão diferencial aumentada Um filtro de membrana normalmente retém contaminantes maiores que o tamanho dos poros na superfície do membrana.Contaminantes menores que o tamanho nominal dos poros podem passar através da membrana ou podem ser capturados dentro da membrana por outros mecanismos.Os filtros de membrana são normalmente usados ​​para aplicações críticas, como esterilização e filtração final.Vantagens Classificações de tamanho de poro submícron absoluto são possíveis Pode ser retentivo de bactérias e partículas (depende do tamanho dos poros) Extraíveis geralmente mais baixos Geralmente com integridade testável Desvantagens Potenciais Taxas de fluxo mais baixas que meios de profundidade Mais caros que meios de profundidade

9. Diferença de pressão (AP)

A diferença de pressão é a diferença entre a pressão no sistema antes do líquido entrar no filtro (pressão a montante) e a pressão no sistema depois que o líquido flui através do filtro (pressão a jusante).Em aplicações de corrente constante, a diferença de pressão aumenta gradualmente à medida que a membrana do filtro começa a entupir.

10. Estabilidade térmica

A estabilidade térmica refere-se à capacidade do filtro de manter a funcionalidade e a integridade sob condições de aumento de temperatura.A estabilidade térmica é importante quando os produtos precisam ser esterilizados, como autoclave de alta temperatura, e alguns filtros não podem ser autoclavados devido à instabilidade térmica.Deve-se notar que existe uma correlação entre compatibilidade química e estabilidade térmica.Muitos filtros são compatíveis com produtos químicos à temperatura ambiente, mas não a altas temperaturas.A estabilidade térmica do filtro pode ser caracterizada pela determinação da temperatura máxima de operação sob condições específicas

11.Porosidade

A porosidade (também chamada de “espaço aberto” ou “volume vazio”) é uma medida de todo o espaço aberto (microporos) dentro do filtro.Normalmente, a membrana do filtro tem 50-90% de espaço aberto.A vazão é proporcional à porosidade da membrana do filtro (para um tamanho de poro específico e espessura da membrana do filtro, mais poros = vazão mais rápida).

12.Velocidade de fluxo

O tamanho dos poros do filtro não apenas indica seu desempenho de retenção de partículas, mas também afeta seu desempenho, incluindo vazão e fluxo.Por exemplo, uma membrana de filtro com uma grande abertura terá uma taxa de fluxo mais rápida e um fluxo mais alto.É importante notar que a vazão e o fluxo de filtros com o mesmo tamanho de poro, mas feitos de polímeros e processos de fundição diferentes, também serão diferentes.

Da mesma forma, a taxa de fluxo e o desempenho do fluxo da membrana do filtro também são afetados pela porosidade.A porosidade é usada para caracterizar o número de aberturas ou microporos na membrana do filtro.A velocidade e o fluxo do fluxo foram positivamente correlacionados com a porosidade da membrana do filtro.

13. Eficiência de retenção de partículas transportadas pelo ar

Os filtros de ar Zhenfu usam métodos reconhecidos globalmente para determinar a eficiência de retenção de partículas

A tabela a seguir é o padrão internacional para classificação e classificação HEPA e ULPA

Filtrar categorias e classificações

Classificação Classe Teste o tamanho da partícula Eficiência de filtração%

EPA- Ar Particulado de Eficiência

Ar particulado de alta eficiência HEPA

ULPA - Ar Particulado Ultra Baixo

14. Testes bacterianos e virais

Isso normalmente é realizado em uma instalação de teste independente que desenvolve protocolos específicos para simular os tipos de desafios que um filtro pode enfrentar no ambiente clínico.Uma partícula de desafio é escolhida para simular o tamanho das bactérias e vírus que ocorrem comumente.Geralmente esses testes não são realizados usando um vírus “vivo” devido a questões de custo e segurança.A ZHENFU nomeou Nelson Laboratories, Utah, EUA, como sua instalação de testes independente.Seu protocolo de teste bacteriano usa Staphylococcus Aureus como organismo de desafio que tem um tamanho aproximado de 0,6 μm e o teste viral usa um bacteriófago X174 que tem um tamanho de 0,027 μm.Vale a pena notar que o vírus HIV tem 0,08 μm e a hepatite C é 0,03 μm, portanto o protocolo de teste oferece um reflexo clinicamente relevante de seu desempenho. Em outras palavras, a eficiência de filtração do vírus da hepatite C e do vírus HIV é maior do que a do vírus eficiência de filtração fornecida por Nelson Laboratories