Die Grundprinzipien der Filtration konzentrieren sich auf das optimale Filtermediendesign und die Auswahl geeigneter Medien für spezifische Filtrationsanwendungen. Zwei Haupttypen der Filtration sind die Tiefenfiltration und die Oberflächenfiltration. Bei der Tiefenfiltration werden Partikel im Medium eingefangen, während bei der Oberflächenfiltration Partikel auf der Filteroberfläche eingefangen werden, wodurch Abfallstoffe entstehen.
Die Oberflächenfiltration fungiert in erster Linie als Grobfiltrationsmechanismus und trennt Partikel, die größer als die Größe des Filtermediums sind, auf der Filteroberfläche ab, um ihr Eindringen oder Durchdringen durch die Poren zu verhindern. Wenn sich Partikel ansammeln, bilden sich Abfallstoffe, deren Dicke zunimmt, je mehr Partikel in das Filtermedium strömen.
Tiefenfiltration wird hauptsächlich zur Abtrennung mikrometergroßer Partikel eingesetzt, beispielsweise zum Schutz von Geräten vor Verstopfung und Korrosion, zum Schutz von Katalysatoren vor Vergiftung und zur Reinigung von Produkten. Partikel gelangen in das Medium und werden von dessen mehrschichtiger Struktur eingefangen. Diese Struktur verhindert ein vorzeitiges Verstopfen und erhöht die Fähigkeit des Mediums, Schmutz aufzunehmen. Da Partikel in den tieferen Schichten des Mediums eingeschlossen sind, ist eine Offline-Reinigung erforderlich. Offline-Reinigungsmethoden können Lösungsmittel, Ultraschallvibrationen, Pyrolyse, Dampfreinigung oder Reinigung mit zirkulierendem Wasser sein. Zur Minimierung des Platzbedarfs und der Kosten können plissierte Medien verwendet werden.
Das Verständnis der Effizienz eines Filters bei der Entfernung von Partikeln aus einem Gasstrom ist für eine erfolgreiche Filterkonstruktion und -bedienung von entscheidender Bedeutung. Bei Flüssigkeiten, die kleine körnige Verunreinigungen enthalten, ist das Einfangen von Partikeln durch interne poröse Medien der Schlüssel zur effizienten Partikelentfernung. Die Struktur von Sintermetall bietet einen gewundenen Weg, auf dem Partikel eingefangen werden können und auf der Oberfläche des Mediums feste Abfallstoffe bilden. Die neu eingefangenen Partikel sammeln sich über den zuvor abgelagerten an. Die Lebensdauer des Filters hängt von seiner Schmutzaufnahmekapazität und dem daraus resultierenden Druckabfall ab. In Fällen, in denen Flüssigkeiten mit vielen Partikeln beladen sind, nutzen die aktuellen Filteranlagen die Feststofffiltration. Der angesammelte Filterfeststoff übersteigt das Filterelement, wodurch eine zusätzliche Filterschicht entsteht und der Druckabfall zunimmt. Der Druckabfall steigt mit der Partikelbeladung. Sobald der Filtrationszyklus den Enddruck erreicht, wird der Filter einer Rückspülung oder Spülung mit Reingas unterzogen, um den gefilterten Feststoff zu entfernen.
Das Filtrationsverhältnis wird durch Faktoren wie die Konzentration der Zufuhrpartikel, die Viskosität und die Temperatur beeinflusst. Die Filterbetriebsmodi können als konstanter Druck, konstante Durchflussrate oder steigender Druck bei abnehmender Durchflussrate während der Filtration eingestellt werden. Wenn Partikel das System schnell verstopfen und die Druckgrenze erreichen oder der Feststofffilter voll wird, bricht der Filtrationszyklus ab, auch wenn der Grenzdruck nicht erreicht wurde. Der Filtertyp, die Flüssigkeitstemperatur und die Feststoffbeladung beeinflussen die Durchlässigkeit, ausgedrückt als Durchflussrate im Verhältnis zum Druckabfall.
