Els principis fonamentals de la filtració se centren en el disseny òptim dels mitjans de filtració i la selecció de mitjans adequats per a aplicacions de filtració específiques. Existeixen dos tipus principals de filtració: la filtració en profunditat i la filtració superficial. La filtració en profunditat implica la captura de partícules dins del medi, mentre que la filtració superficial implica atrapar partícules a la superfície del filtre, formant materials de rebuig.
La filtració superficial funciona principalment com un mecanisme de filtració gruixuda, separant partícules més grans que la mida del medi filtrant a la superfície del filtre per evitar la seva entrada o pas pels porus. A mesura que s'acumulen les partícules, es formen materials de rebuig, augmentant de gruix a mesura que flueixen més partícules al medi de filtre.
La filtració en profunditat s'utilitza principalment per separar partícules de mida micres, com ara protegir els equips de l'obstrucció i la corrosió, protegir els catalitzadors de l'enverinament i purificar els productes. Les partícules entren al medi i són capturades per la seva estructura multicapa. Aquesta estructura evita l'obstrucció prematura i millora la capacitat del suport per retenir la brutícia. A mesura que les partícules queden atrapades a les capes més profundes del suport, es fa necessària la neteja fora de línia. Els mètodes de neteja fora de línia poden incloure dissolvents, vibració ultrasònica, piròlisi, neteja amb vapor o neteja amb aigua circulant. Es poden utilitzar suports plisats per minimitzar els requisits d'espai i el cost.
Comprendre l'eficiència d'un filtre a l'hora d'eliminar partícules d'un corrent de gas és crucial per al disseny i el funcionament d'un filtre amb èxit. Per als fluids que porten petites impureses granulars, la captura de partícules a través de medis porosos interns és clau per aconseguir una eliminació eficient de partícules. L'estructura del metall sinteritzat ofereix un camí tortuós on les partícules poden quedar atrapades, formant residus sòlids a la superfície del medi. Les partícules recentment capturades s'acumulen a sobre de les dipositades anteriorment. La vida útil del filtre depèn de la seva capacitat de retenció de brutícia i de la caiguda de pressió resultant. En els casos en què els fluids estan carregats de moltes partícules, l'equip de filtració actual empra filtració sòlida. El sòlid del filtre acumulat supera l'element del filtre, creant una capa de filtre addicional i augmentant la caiguda de pressió. La caiguda de pressió augmenta amb la càrrega de partícules. Una vegada que el cicle de filtració arriba a la pressió final, el filtre es sotmet a un retroflux o rentat amb gas net per eliminar el sòlid filtrat.
La relació de filtració està influenciada per factors com la concentració de partícules d'alimentació, la viscositat i la temperatura. Els modes de funcionament del filtre es poden configurar com a pressió constant, cabal constant o pressió creixent amb el cabal decreixent durant la filtració. Si les partícules obstrueixen el sistema ràpidament, arribant al límit de pressió, o el filtre sòlid s'omple, el cicle de filtració s'acaba fins i tot si no s'ha arribat al límit de pressió. El tipus de filtre, la temperatura del fluid i la càrrega de sòlids afecten la permeabilitat, expressada com el cabal relatiu a la caiguda de pressió.
