I principi fondamentali della filtrazione si concentrano sulla progettazione ottimale del mezzo filtrante e sulla selezione del mezzo appropriato per specifiche applicazioni di filtrazione. Esistono due tipi principali di filtrazione: filtrazione di profondità e filtrazione di superficie. La filtrazione di profondità comporta la cattura di particelle all'interno del mezzo, mentre la filtrazione superficiale comporta l'intrappolamento di particelle sulla superficie del filtro, formando materiali di scarto.
La filtrazione superficiale funziona principalmente come un meccanismo di filtrazione grossolana, separando le particelle più grandi della dimensione del mezzo filtrante sulla superficie del filtro per impedirne l'ingresso o il passaggio attraverso i pori. Man mano che le particelle si accumulano, si formano materiali di scarto, che aumentano di spessore man mano che più particelle fluiscono nel mezzo filtrante.
La filtrazione di profondità viene utilizzata principalmente per separare particelle di dimensioni micron, ad esempio per proteggere le apparecchiature da intasamenti e corrosione, proteggere i catalizzatori dall'avvelenamento e purificare i prodotti. Le particelle entrano nel mezzo e vengono catturate dalla sua struttura multistrato. Questa struttura previene l'intasamento prematuro e migliora la capacità del mezzo di trattenere lo sporco. Poiché le particelle rimangono intrappolate negli strati più profondi del supporto, diventa necessaria la pulizia offline. I metodi di pulizia offline possono comportare solventi, vibrazioni ultrasoniche, pirolisi, pulizia a vapore o pulizia con acqua circolante. I supporti pieghettati possono essere utilizzati per ridurre al minimo i requisiti di spazio e i costi.
Comprendere l'efficienza di un filtro nel rimuovere le particelle da un flusso di gas è fondamentale per una progettazione e un funzionamento efficaci del filtro. Per i fluidi che trasportano piccole impurità granulari, la cattura delle particelle attraverso mezzi porosi interni è fondamentale per ottenere un'efficace rimozione delle particelle. La struttura del metallo sinterizzato offre un percorso tortuoso in cui le particelle possono rimanere intrappolate, formando materiali di scarto solidi sulla superficie del supporto. Le particelle appena catturate si accumulano sopra quelle precedentemente depositate. La durata del filtro dipende dalla sua capacità di trattenere lo sporco e dalla conseguente caduta di pressione. Nei casi in cui i fluidi sono carichi di molte particelle, le attuali apparecchiature di filtraggio utilizzano la filtrazione solida. Il solido filtrante accumulato supera l'elemento filtrante, creando uno strato filtrante aggiuntivo e aumentando la caduta di pressione. La caduta di pressione aumenta con il carico di particelle. Una volta che il ciclo di filtrazione raggiunge la pressione finale, il filtro viene sottoposto a controlavaggio o lavaggio con gas pulito per rimuovere il solido filtrato.
Il rapporto di filtrazione è influenzato da fattori quali la concentrazione delle particelle di alimentazione, la viscosità e la temperatura. Le modalità di funzionamento del filtro possono essere impostate su pressione costante, portata costante o pressione crescente con portata decrescente durante la filtrazione. Se le particelle intasano rapidamente il sistema, raggiungendo il limite di pressione, o il filtro solido si riempie, il ciclo di filtrazione termina anche se la pressione limite non è stata raggiunta. Il tipo di filtro, la temperatura del fluido e il carico di solidi influiscono sulla permeabilità, espressa come portata relativa alla caduta di pressione.
