1．过滤概念

过滤是在外力作用下，利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去/分离目标物质。其中多孔介质称为过滤介质或滤材，所处理的进料气体/液体为污染介质；被过滤材料截留的固体颗粒称为滤饼或滤渣，通过过滤材料后的流体称为洁净流体。驱使流体通过过滤介质的推动力可以有重力、压力（或压差）和离心力。过滤操作的目的可能是为了获得清净的流体产品，也可能是为了得到流体中的部分成分。

2. 过滤机制

过滤根据机理的不同可以分为直接拦截、惯性碰撞和扩散拦截。过滤介质的过滤/分离效率由三种机理共同作用而增强，最终效率为三者共同作用的结果。

直接拦截：当颗粒物大于过滤介质中流道孔径时，该颗粒物将被拦截去除，这就是直接拦截。过滤介质能够截留的颗粒物越多则容污量越强，而弯曲的流道结构可以显著增加过滤介质的容污能力，筛网型的材料因为没有弯曲流道从而不能增加容污能力，只能讲颗粒物截留在表面一层。值得说明的是，当两个较小的颗粒物同时通过流道时有可能因为彼此碰撞在一起形成搭桥的作用，两者相加的尺寸不能通过过滤介质的流道而被截留。

       直接拦截

惯性碰撞：当流体在过滤介质中改变运动方向时，惯性使运动的颗粒撞击到滤材表面失去了动力，因吸附力的存在颗粒便停留在撞击表面，这就是惯性碰撞。如果流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进，这将增加该过滤机理的有效性。

惯性碰撞

扩散拦截：因为布朗运动，气体分子(作随机运动) 碰撞小颗粒或雾滴，这种原理增加了颗粒碰撞过滤介质的被截留的几率，这种就是扩散拦截。布朗运动特指气体，因此扩散拦截的机理适用于气体的过滤，不能适用于液体过滤。被随机运动的气体分子碰撞的颗粒，撞击到过滤介质上并被吸附截留，弯曲通道增加过滤机制的有效性。

          扩散拦截

静电吸引：高分子纤维带有静电。粗纤维的静电是在生产过程中产生的。用这种材料制成的过滤器采用静电吸附原理，而不是以上所述的机械原理。静电效应取决于纤维和灰尘的电荷，在气流速度降低时增强。大气中的气溶胶（细固体微粒、液滴或气体）会很快削弱静电，并且因为纤维粗，它们的效率会急剧下降。一些研究表明，这些空气过滤器过滤微粒的能力，在实际工作条件下会迅速下降。

3. 过滤精度

谈到过滤精度，需要首先解释两组概念，第一，表面过滤和深层过滤，第二，绝对精度和相对精度。

1）表面过滤和深层过滤

表面过滤主要采用筛网材料，深度过滤则采用毛毡材料，它们的区别如下：

a.表面过滤（尼龙单丝、金属单丝）将过滤中杂质直接截留在材料表面。

优点：单丝结构可反复清洗，消耗成本较低；

缺点：表面过滤模式，易造成滤袋表面堵塞，该类型产品最适用于精度较低的粗滤场合，过滤精度25-1200μm。

b.深层过滤（针刺布、溶喷无纺布）是较大的颗粒杂质被截留在纤维表面，

细微颗粒则被捕捉于滤材深层中，常见的过滤材料是高过滤效率深层渐变孔径结构。

特点：过滤介质有一定厚度，纤维组织疏松，高空隙率增加了杂质的容截量，如果孔径或密度不变，流体中的颗粒物将在外层被拦截形成一层滤饼，而当过滤介质的孔径由大逐渐变小或密度变小，流体流经过滤介质时较大的颗粒物在外层被捕捉，较小的颗粒物在中间层被捕捉，大多数更小的颗粒物穿过外层和中间层到达更精密的内存被捕捉，这种材料的捕捉能力远远大于前者，这就是过滤材料渐变孔径的重要意义。

缺点：相同精度数值下，深层过滤材料的寿命比表面过滤的短。

概括的说，表面过滤筛网类材料可直接测定所得孔径数值，即为滤材的精度。而深层过滤是无法测定得到确切的数值的，故常规的标定方法是将一类具有相应克重，厚度及透滤性的材料标定为某个额定精度。

2）绝对精度和相对精度

绝对精度：是指能100%滤除所标示精度之颗粒。对任何一种过滤器而言，这几乎是一个不可能达到，而且不实际的标准，因为100%是一个无穷大的值。市面上通称的绝对过滤器如薄膜等，严格地说，只能称"趋近于绝对“

相对精度：是指一定非100%拦截所标示精度的杂质颗粒。公称精度并没有一个业者共同认定并遵行的标准。也就是说甲公司可以把公称精度订在85-95%，而乙公司却宁可订在50-70%。换句话说，甲公司的25微米过滤精度可能等于乙公司的10微米，或者更细。对此问题，选择合适过滤精度时的根本解决之道是"试用"。

4. 压差

过滤器使用时上游和下游之间的压力差别称为压差。新的过滤器开始使用未捕集任何污染物之前时的压差称为净压差或初始压差。过滤器结构不受破坏的最大压差极限值称为最大允许压差。压差由流体的阻力产生，净压差由滤孔产生。常用的压差单位有兆帕MPa，bar或psi。

5. 过滤器的寿命曲线

在流体的流速恒定的时候，洁净的过滤器净压差较小，随着过滤时间的上升压差缓慢上升可能长达数小时或数天，直到过滤器的流道大部分被颗粒物堵塞后，压差会陡然以极快的速度上升如果更换过滤器可能在半小时内达到能够承受的最大压差，如果仍然未更换过滤器则可能导致过滤器破损，过滤失效且原本被过滤器截留的颗粒物杂质会泄露至洁净的流体中造成严重后果，这个曲线拐点就是过滤器建议更换压差。

6. 过滤面积

过滤器的过滤介质和流体接触的面积叫过滤面积，过滤面积越大过滤器寿命越长，容污量越大。过滤器的过滤器面积增加一倍其寿命远大于一倍，例如一个具有10孔的过滤器当其中5个孔被堵塞时压差为1 psid，而另一个20孔的过滤器其中5个孔被堵塞时压差仅为1/3 psid，直到15个孔被堵塞剩下5个孔此时压差才能达到1 psid，因此其使用寿命增加了3倍。

7. 渐变孔径

有一定厚度的过滤介质，如果孔径或密度不变，流体中的颗粒物将在外层被拦截形成一层滤饼，而当过滤介质的孔径由大逐渐变小或密度变小，流体流经过滤介质时较大的颗粒物在外层被捕捉，较小的颗粒物在中间层被捕捉，大多数更小的颗粒物穿过外层和中间层到达更精密的内存被捕捉，这种材料的捕捉能力远远大于前者，这就是过滤材料渐变孔径的重要意义。