一、核心过滤原理：多机制协同作用

烧结滤芯的过滤本质是流体通过三维多孔介质时颗粒物被截留的过程，其作用机制包括：

物理拦截（筛分效应）

原理：流体中的颗粒物因尺寸大于滤芯孔径被直接拦截在表面或孔隙入口。

示例：若滤芯孔径为5μm，则直径≥5μm的颗粒（如铁锈、泥沙）将被完全拦截。

关键点：孔径均匀性直接影响拦截效率，金属烧结滤芯的孔隙一致性优于传统编织网。

深层截留（吸附与滞留）

原理：微小颗粒（＜孔径）进入滤芯内部后，因布朗运动、范德华力或静电作用被吸附在孔隙表面或滞留于曲折通道中。

类比：类似“迷宫效应”，颗粒在曲折路径中多次碰撞壁面后被捕获。

数据：PE烧结滤芯的曲折孔道结构可使对0.1μm颗粒的截留率提升至99%以上。

表面吸附（电荷效应）

原理：滤芯表面带电基团（如金属氧化物）可吸附带相反电荷的颗粒（如细菌、胶体）。

应用：不锈钢滤芯经氧化处理后，表面电荷可增强对有机物的吸附能力。

惯性碰撞（大流量场景）

原理：高速流体中的颗粒因惯性偏离流线，撞击滤芯表面被捕获。

场景：高流量气体过滤（如压缩空气）中，惯性碰撞对10μm以上颗粒的截留效率可达95%。

二、结构特性对过滤效率的影响

烧结滤芯的孔隙结构、材料密度及表面特性直接决定其过滤性能：

孔隙结构

孔径分布：金属烧结滤芯的孔径梯度设计（如外层大孔、内层微孔）可实现分级过滤，延长寿命。

孔隙率：高孔隙率（如PE烧结滤芯可达40%）降低压降，但需平衡机械强度（如钛烧结滤芯孔隙率通常≤35%）。

连通性：三维贯通孔道确保流体均匀分布，避免局部堵塞。

材料特性

金属滤芯：

优势：耐高温（不锈钢650℃）、耐高压（10MPa以上）、可反洗再生。

应用：石油化工高温催化反应器中催化剂颗粒的拦截。

非金属滤芯（PE/陶瓷）：

优势：耐腐蚀（PE耐酸碱）、质轻（陶瓷密度3.2g/cm³）、成本低。

应用：食品医药行业的超纯水终端过滤。

表面改性

亲水/疏水处理：通过涂层或氧化工艺改变表面能，增强对特定颗粒的亲和力。

抗菌涂层：银离子负载的陶瓷滤芯可抑制细菌滋生，适用于饮用水净化。

三、关键影响因素分析

流体特性

粘度：高粘度流体（如润滑油）需降低流速以避免压降过大。

颗粒浓度：高浓度悬浮液需定期反洗（如不锈钢滤芯在线反洗压力≤0.3MPa）。

温度：金属滤芯耐高温，但非金属滤芯（如PE）在120℃以上可能软化。

操作条件

压差：初始压差≤0.05MPa，终末压差建议≤0.2MPa（以避免滤芯变形）。

流速：推荐面流速0.5-2m/min，过高的流速会导致颗粒穿透。

反洗强度：反洗流量为过滤流量的2-3倍，脉冲式反洗效率更高。

颗粒特性

硬度：硬颗粒（如石英砂）可能磨损滤芯表面，需选择高硬度材料（如碳化硅陶瓷）。

形貌：纤维状颗粒（如纸浆）易堵塞孔道，需增大孔径或预涂层处理。

电荷：同种电荷颗粒易形成二次絮凝，可利用滤芯表面异性电荷吸附。