11个日常生活中的过滤例子

过滤是通过允许液体移动通过称为过滤器的多孔材料从液体中去除悬浮固体物质的机制。术语“过滤”适用于任何机械的、生物的或物理的过滤器。滤液称为流过过滤器的液体。这是我们在日常生活中遇到的最常见的分离方法。从早茶或咖啡到睡前放松淋浴,我们在日常生活中会遇到几个过滤过程。纸、织物、棉毛、石棉、矿渣或玻璃毛、无釉陶器、沙子或其他多孔材料可以用作过滤器。

从技术上讲,对于任何用作过滤器的材料,多孔膜的尺寸都应该小于要去除的杂质。根据杂质的大小或所需滤液的大小,可以确定合适的过滤器的大小。但是,不应将过滤与筛分混淆,其中分离发生在单个穿孔层(筛子)上。更具体地说,筛子设置了阈值校准,所有与其他同相的尺寸过小的材料都可以通过该阈值校准,而过滤器根据材料的质量(例如尺寸、相位、反应性和极性)来分离材料。由于这些特性,过滤非常普遍,使我们的日常生活更加轻松。让我们讨论一些日常生活中的例子:

文章索引(点击跳转)

1. 咖啡过滤器

咖啡是世界上最受欢迎的饮料之一。它是一种磨碎或烘焙的咖啡豆,因其味道和香气而备受推崇。此外,它的咖啡因含量在其受欢迎程度中起着重要作用。当人们想到咖啡时,他们通常会想到它提供能量提升的能力。然而,研究表明,咖啡会对人体健康产生各种副作用。因此,建议饮用过滤咖啡。咖啡过滤器是一种咖啡冲泡设备,通常由一次性纸制成。它有助于捕获咖啡渣并允许液体咖啡流过该设备。与未过滤的咖啡相比,过滤咖啡与死于心血管疾病、缺血性心脏病或中风的风险较低有关。未经过滤的咖啡含有增加血液胆固醇的物质。在过滤器的帮助下,我们得到过滤咖啡,减少心脏病和过早死亡的机会。

2. 茶包

茶包

几个世纪以来,茶的放松、提神和改变心情的品质已为世人所熟知。众所周知,由植物“Camellia sinensis”的叶子制成的饮料具有镇静作用,有助于冥想和舒缓神经,从而改善心理健康。茶一直是我们日常生活中错综复杂的一部分,因此,为了跟上现代化的步伐,茶的制备方法已经取得了一些进步。最初用于从液体茶中分离干茶叶的设备是泡茶器,现在已被方便的茶包所取代。茶包是一种小的、多孔的、密封的袋子或小包,通常包含茶叶,当浸入水中时充当过滤器以允许茶叶进行输液。

3. 滤水器

水

随着人口的增长、工业的发展和环境污染,如今纯净安全的饮用水并不容易获得。虽然众所周知水是一种自我净化器,但仍有一些杂质无法通过自然过程去除。得益于这项技术,我们在供水系统上安装了多种类型的滤水器。滤水器通过使用精细的物理屏障、化学过程或生物过程降低水的污染来去除杂质。过滤器根据多种目的对水进行不同程度的净化,例如提供农业灌溉、可获得的饮用水、公共和私人水族馆以及池塘和游泳池的安全使用。对于家庭使用,水过滤器有多种,包括颗粒活性炭过滤器 (GAC)、深层过滤器、金属合金过滤器、微孔陶瓷过滤器和带有微滤和超滤膜的碳块树脂 (CBR) 过滤器。一些过滤器使用不止一种过滤方法,即多屏障系统。

4.砂过滤

砂滤是一种通过砂层的“多孔”性质对水进行处理的过程,砂层会捕获水中存在的颗粒。世界各地的废水管理设施广泛使用这项技术。砂滤器通常分为三种主要类型,快速(重力)砂滤器、向上流动砂滤器和慢速砂滤器。虽然前两个包括使用絮凝剂化学品来有效发挥作用,但慢砂过滤器可提供非常优质的水,去除 90% 至 >99% 的病原体(取决于菌株),无需化学助剂。但是,慢速砂滤器和快速砂滤器的主要区别在于,沙子的顶层在生物上与慢速砂滤器中的微生物物种有关. 推荐并广泛使用0.9到1.5米的过滤深度。在该过程开始后的 10-20 天内,会形成一个微生物层,从水中去除病原体。一段时间后,过滤器会充满颗粒,必须进行清洁以防止其完全堵塞。

5. HEPA 空气过滤器

HEPA 代表高效微粒空气。HEPA 过滤器是一种机械空气过滤器,它通过细网过滤空气,收集花粉、宠物皮屑、尘螨和烟草烟雾等危险颗粒。事实上,高能紫外线系统或抗菌层板通常包括 HEPA 过滤系统,以消除粘在过滤介质上的活细菌和病毒。一些最高效的 HEPA 系统具有 99.995 % 的性能等级,可确保高标准的安全性,防止空气传播疾病的传播。在您的家中使用 HEPA 过滤器可以去除大多数可能使过敏恶化的空气中的颗粒。但悬浮在空气中的颗粒并不是唯一的。您的地毯、床上用品、窗帘以及台面和桌面上的东西要多得多。因此,该技术也用于真空吸尘器的制造。为了有效地工作,真空吸尘器中的 HEPA 过滤器必须以这样一种方式构建,即它只分散从过滤器吸入机器的空气,而不是杂质。

6. 汽车滤清器

车

过滤器通过保护车辆免于过早磨损,在延长车辆使用寿命方面发挥着重要作用。汽车过滤器通常由纤维网状材料组成,可防止颗粒物进入车辆并造成任何损坏。大多数车辆主要配备四种滤清器:空气滤清器、燃油滤清器、驾驶室滤清器和机油滤清器。了解它们可能会变得很复杂,但重要的是要知道每个人都做了什么来保持车辆处于最佳状态。

  • 空气过滤器: 就像人类需要氧气来呼吸一样,汽车在燃烧过程中也需要氧气。空气滤清器可防止任何昆虫、灰尘颗粒、沙子或碎屑进入发动机,并确保空气和燃料的良好混合,从而提高车辆的性能。汽车空气滤清器有不同形状的面板,例如圆形或圆柱形。

  • 驾驶室过滤器: 驾驶室空气过滤器旨在过滤进入车辆驾驶室的空气。打开车内空气时,空气在进入车辆之前通过过滤器。未能更换车辆的驾驶室空气过滤器可能会导致 HVAC 效率降低,从而导致车内空气污染。

  • 燃料过滤器:当燃料从炼油厂出来时,它是干净的。然而,在它到达汽车之前,它会进入卡车和加油站的油箱,在那里可能会受到污染。燃油滤清器可防止发动机污垢、污垢和水进入。燃油滤清器是位于燃油管路中的滤芯。在墨盒内部,有一个滤网可以在燃油进入喷油器之前捕获燃油中的污垢、铁锈和其他碎屑。

  • 机油滤清器: 另一种常见的汽车滤清器是机油滤清器。机油滤清器用于去除发动机机油中的污染物。当机油从滴油盘流向发动机时,它会通过过滤器,去除碎屑。当您将车辆送去维修时,大多数机械师和汽车商店都会在您的车辆更换发动机机油时更换机油滤清器。

然而,随着时间的推移,过滤器可能会限制空气或液体的流动。由于颗粒物在过滤器上积聚,过滤器可能会造成堵塞,从而影响车辆的性能。

7. 带式过滤器

带式过滤机,有时称为带式压滤机或带式压滤机,是一种工业机器,用于固/液分离过程,特别是化学工业、采矿和水处理中的污泥脱水。过滤过程主要是通过将一对滤布和滤带穿过辊系统来实现的。污泥或浆料被系统作为进料,分为滤液和固体滤饼。滤布由合成材料制成,例如聚丙烯或聚酯,带有单丝或复丝纱线,并具有复杂的编织和层数。带式过滤器也用于苹果醋的制造和酿酒。

8. 透析 

健康的肾脏可以清洁您的血液并以尿液的形式去除多余的液体。它们还制造保持身体健康的物质。当您的肾脏由于某些不幸的医疗状况而不再工作时,透析是一种替代其中一些功能的过程。透析的工作原理是溶质扩散和流体通过半透膜超滤。半透膜是一层薄薄的材料,其中包含各种大小的孔或孔。较小的溶质和液体可以通过膜,但它会阻止较大物质(例如红细胞和大蛋白质)的通过。血管将您的血液从您的身体输送到透析器。像肾脏一样,过滤器从血液中去除废物。过滤后的血液然后通过另一根导管返回患者体内。

9. RO 过滤器

如果您住在市区,您可能听说过用于水净化过程的 RO 设备。反渗透过滤系统的工作原理是将水压过半透膜,以消除肉眼可能看不到的杂质。水通过 RO 净化器中的过滤器组合,例如沉淀物、碳过滤器、RO 膜、UV 灯、UF 膜和后置碳过滤器。所有这些过滤器都具有有助于去除特定种类杂质的特定特性。反渗透膜具有阻止污染物但允许水分子流过的小孔。在渗透过程中,来自浓度较低(即不含杂质)的水通过半透膜流向浓度较高(即含杂质)的水。然而,在反渗透中,这种流动通过施加外部压力而逆转。例如,当在反渗透过程中对一定体积的盐水施加压力时,盐会被留下,只有干净的水流过。膜通常是一种合成塑料材料,可以阻止钠、氯,甚至更大的分子,如尿素、细菌和病毒。反渗透饮用水系统还有助于去除铅、砷、铜、铬、硒、氟化物等。

10. 水族馆过滤器

养一只水生宠物是一项相当麻烦的责任。为了保持它们的栖息地清洁,鱼缸过滤器安装在它们的水箱或水族箱中。水族箱过滤器是淡水和海洋水族箱的重要组成部分。一般来说,水族箱中的水生动物会通过排泄物和呼吸作用产生废物。另一个废物来源是未食用的食物或植物。这些废物收集在水箱中并污染水。随着污染程度的增加,水族箱的健康风险增加,去除污染变得至关重要。水族箱水的过滤由机械过滤、生物过滤和化学过滤三种工艺组成。

  • 机械过滤: 机械过滤,也称为物理过滤或颗粒过滤,是通过将水推过某种形式的过滤介质来提供的,该过滤介质充当过滤器。某些杂质从水柱中物理去除。这是通过海绵或泡沫、非常细的网眼或网(在某些过滤器设计中通常称为“袜子”)、水箱中的砾石(使用砾石过滤器时)或其他类似方法来实现的. 水在其中循环,大的杂质被截留。然后,您可以通过更换或清洁过滤介质来去除它们,否则它们可能会分解并必须以其他方式去除。

  • 生物过滤: 生物过滤是指有益细菌分解氨和亚硝酸盐并将其转化为危害较小的硝酸盐化合物的机制。为了使有益细菌存活,需要富含氧气的水,以及可以附着细菌的表面,例如岩石或沙子。所有的水族箱都应该有一些生物过滤装置,而且鱼的数量非常有限,仅此一项就足以维持水族箱。

  • 化学过滤: 化学过滤由从水中提取毒素的碳或化学树脂提供。活性过滤碳从水中去除化学物质,直到碳饱和。但是,您的过滤系统中的任何活性过滤碳都必须经常更换。

11. 布氏漏斗

EmbudO Büchner

如果您有机会在化学实验室工作,您可能会遇到这种被称为 Büchner 漏斗的圆柱形实验室设备。是实验室最常用的真空过滤设备。传统上,Büchner 漏斗由瓷器制成,但玻璃和塑料漏斗也可以在实验室中找到。漏斗的顶部是一个圆柱体,带有一个烧结玻璃盘/穿孔板,将其与漏斗隔开。Büchner 漏斗中的过滤过程与 Hirsch 漏斗或带有滤纸的简单漏斗非常相似。然而,使用 Büchner 漏斗的主要优点是它比简单地让液体通过重力通过过滤介质排出要快得多(几个数量级)。与此相结合,真空抽吸使湿的重结晶化合物彻底干燥。然而,在使用真空时需要非常小心,因为它也会吸取不需要的液体。它主要用于有机化学实验室,以帮助收集重结晶化合物。这种漏斗还有一个更高级的版本,称为 Nutsche 过滤器,主要用于工业,可以在真空或压力下工作。

相关阅读