Revista


Un vistazo sobre los diferentes tipos de filtración

Por filtración se entiende la purificación o limpieza de sustancias líquidas o gaseosas mediante diversos procesos de filtrado. La filtración es un proceso de separación mecánica con base exclusivamente física. Términos como filtración y filtrado se usan indistintamente en este contexto.

Filtración del agua. El punto central es la higiene del agua

La filtración es esencial para el tratamiento del agua potable. Sólo así se puede garantizar una protección confiable contra patógenos y bacterias peligrosas para la salud humana. Adicionalmente, hormonas, pesticidas, nitratos, nitritos, residuos de medicamentos y eventualmente metales pesados se pueden eliminar del agua a través de la filtración. La selección de un proceso de filtración específico depende de la calidad del agua sin depurar y de los requisitos del producto final (agua potable, agua de proceso, agua para fines médicos).

Los filtros son usados por los proveedores de agua potable, por ejemplo, quienes los utilizan en el tratamiento del agua que llega a las comunidades. Esta debe tratarse de tal manera que cumpla las regulaciones estipuladas para el agua potable. Por razones de higiene se ha incrementado el uso de filtros adicionales para el agua en viviendas particulares.

Mecanismos de separación básicos para el proceso de filtración

En un proceso de filtración se diferencian dos tipos fundamentales de mecanismos de separación y una combinación entre los dos primeros: la filtración superficial, filtración profunda y la filtración por torta. 

Filtración superficial

En este caso el diámetro de partícula es mayor al diámetro de poro, es decir, las sustancias que se desean separar son retenidas por tamaño. El filtro es entonces de poca profundidad y está formado por membranas muy delgadas.

Ejemplos: filtros de membrana, velas de filtración, micro tamices, filtros de tela.

Los filtros de membrana se utilizan principalmente en la filtración estéril en el sector médico, debido a que el tamaño de poro es de solo 0.2 μm ofrecen una protección confiable contra los patógenos presentes en el agua. Los filtros de tela son utilizados en plantas de tratamiento de aguas residuales, entre otros.

Filtración profunda

En este caso, el diámetro de partícula es más pequeño que el diámetro de poro. Las partículas pasan a través de los poros y son retenidas dentro del medio de filtración.  Para separar las partículas se necesita un lecho de filtrado de gran profundidad (altura de capa) en donde se vierte un material granular en el que las partículas de la fase acuosa son retenidas. En la filtración profunda, generalmente se utilizan alturas de capa de 1 a 2 metros aproximadamente. Los filtros de profundidad se utilizan normalmente cuando los niveles de contaminación son elevados. Estos son casos en que otros tipos de filtros, como los de membrana, no pueden ofrecer una vida útil satisfactoria.

Filtración por torta

Es un proceso en el que se combina la filtración profunda y la superficial. Como filtración por torta se conocen todos los procesos a través de los cuales se acumula una pasta o "torta" sobre la superficie del medio filtrante, y que bien puede contribuir a la separación de partículas o puede convertirse en el medio filtrante en sí. Para llevar a cabo la filtración se requiere un medio filtrante que permita el paso del líquido y retenga las sustancias sólidas. Además, el proceso precisa una fuerza impulsora dada por una diferencia de presión. El medio filtrante puede ser plano (un textil o una malla de alambre, papel, cartón, etc.) o puede ser una capa (una capa de arena, una capa sintética, etc.). El sólido se deposita sobre el medio filtrante como una especie de "torta".

La filtración por torta es utilizada, por ejemplo, en plantas de aguas residuales.

Tipos especiales de procesos de filtración

Filtración por membrana

En el método de filtración por membrana, el agua se filtra a través de una pared delgada y de poros finos (la membrana) que, dependiendo de sus características, puede retener incluso partículas tan pequeñas como virus o bacterias. Este tipo específico de filtrado se denomina filtración estéril. Gran parte de los filtros de membrana se fabrican con materiales poliméricos. En algunos ámbitos también se utilizan membranas hechas con materiales cerámicos o con metales.

Existen diferentes tipos de filtración en los que se usan membranas: Microfiltración (MF), ultrafiltración (UF), nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (OI). Los primeros dos procesos pueden considerarse como de tamices finos de acción mecánica. Consisten en membranas producidas artificialmente con un diámetro de poro definido. Para que la membrana funcione es importante que los poros se hagan más grandes en dirección al agua pura. La nanofiltración y la ósmosis inversa utilizan membranas densas que permiten los procesos de difusión de partículas.

El principio de funcionamiento de la ósmosis inversa fue descubierto por primera vez en los años cincuenta en el proceso de desalinización del agua marina. Es un método comprobado a través del cual, por ejemplo, se obtiene agua potable prácticamente 100% pura a partir de agua de mar. En el proceso, se hace pasar agua a presión a través de una membrana sintética semipermeable que deja pasar exclusivamente las moléculas de agua en una sola dirección.

Las membranas pueden fabricarse en diferentes configuraciones, hay membranas de láminas planas, de fibra hueca, monocanales, multicanales, de discos y en forma de "bolsa plana". Para garantizar la higiene del agua en el sector médico se utilizan principalmente membranas de fibra hueca incorporadas en filtros de punto final.

Filtración con carbón activado

El proceso de filtración con carbón activado se basa principalmente en el principio de adsorción. Materiales dañinos como polvo o metales pesados son separados de gases o líquidos con ayuda de filtros con carbón activado. En el tratamiento de agua potable, se utilizan estos filtros para la retención por adsorción de sustancias orgánicas, aromas y sabores, o para filtrar los residuos de medicamentos en el agua.

El carbón activado se convierte en un material receptivo gracias a los mecanismos de adsorción. Una vez saturado, debe ser reemplazado o regenerado. Si no se hace a tiempo, se sobrecarga y el agua filtrada puede contener un número más elevado de sustancias indeseables que el agua sin depurar.

Por otro lado, el carbono también actúa como agente reductor y es por ello efectivo para la eliminación de agentes oxidantes como el ozono y el cloro presentes en el aire de salida, el agua de servicio o la residual. Los filtros de carbón activado se ofrecen también con un núcleo de membrana así se combinan las ventajas de las dos técnicas de filtrado.

Además de los mencionados, existen otros procesos químicos y biológicos para el tratamiento del agua, por ejemplo, la desinfección y la oxidación bioquímica. Cada uno de los diferentes procedimientos es válido y la selección depende de las sustancias específicas presentes en el agua a purificar y la calidad final deseada en el agua de salida.