11個日常生活中的過濾例子
過濾是通過允許液體移動通過稱為過濾器的多孔材料從液體中去除懸浮固體物質(zhì)的機制。術(shù)語“過濾”適用于任何機械的、生物的或物理的過濾器。濾液稱為流過過濾器的液體。這是我們在日常生活中遇到的最常見的分離方法。從早茶或咖啡到睡前放松淋浴，我們在日常生活中會遇到幾個過濾過程。紙、織物、棉毛、石棉、礦渣或玻璃毛、無釉陶器、沙子或其他多孔材料可以用作過濾器。
從技術(shù)上講，對于任何用作過濾器的材料，多孔膜的尺寸都應(yīng)該小于要去除的雜質(zhì)。根據(jù)雜質(zhì)的大小或所需濾液的大小，可以確定合適的過濾器的大小。但是，不應(yīng)將過濾與篩分混淆，其中分離發(fā)生在單個穿孔層（篩子）上。更具體地說，篩子設(shè)置了閾值校準，所有與其他同相的尺寸過小的材料都可以通過該閾值校準，而過濾器根據(jù)材料的質(zhì)量（例如尺寸、相位、反應(yīng)性和極性）來分離材料。由于這些特性，過濾非常普遍，使我們的日常生活更加輕松。讓我們討論一些日常生活中的例子：
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1. 咖啡過濾器
咖啡是世界上最受歡迎的飲料之一。它是一種磨碎或烘焙的咖啡豆，因其味道和香氣而備受推崇。此外，它的咖啡因含量在其受歡迎程度中起著重要作用。當(dāng)人們想到咖啡時，他們通常會想到它提供能量提升的能力。然而，研究表明，咖啡會對人體健康產(chǎn)生各種副作用。因此，建議飲用過濾咖啡。咖啡過濾器是一種咖啡沖泡設(shè)備，通常由一次性紙制成。它有助于捕獲咖啡渣并允許液體咖啡流過該設(shè)備。與未過濾的咖啡相比，過濾咖啡與死于心血管疾病、缺血性心臟病或中風(fēng)的風(fēng)險較低有關(guān)。未經(jīng)過濾的咖啡含有增加血液膽固醇的物質(zhì)。在過濾器的幫助下，我們得到過濾咖啡，減少心臟病和過早死亡的機會。
2. 茶包
幾個世紀以來，茶的放松、提神和改變心情的品質(zhì)已為世人所熟知。眾所周知，由植物“Camellia sinensis”的葉子制成的飲料具有鎮(zhèn)靜作用，有助于冥想和舒緩神經(jīng)，從而改善心理健康。茶一直是我們?nèi)粘Ｉ钪绣e綜復(fù)雜的一部分，因此，為了跟上現(xiàn)代化的步伐，茶的制備方法已經(jīng)取得了一些進步。最初用于從液體茶中分離干茶葉的設(shè)備是泡茶器，現(xiàn)在已被方便的茶包所取代。茶包是一種小的、多孔的、密封的袋子或小包，通常包含茶葉，當(dāng)浸入水中時充當(dāng)過濾器以允許茶葉進行輸液。
3. 濾水器
隨著人口的增長、工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境污染，如今純凈安全的飲用水并不容易獲得。雖然眾所周知水是一種自我凈化器，但仍有一些雜質(zhì)無法通過自然過程去除。得益于這項技術(shù)，我們在供水系統(tǒng)上安裝了多種類型的濾水器。濾水器通過使用精細的物理屏障、化學(xué)過程或生物過程降低水的污染來去除雜質(zhì)。過濾器根據(jù)多種目的對水進行不同程度的凈化，例如提供農(nóng)業(yè)灌溉、可獲得的飲用水、公共和私人水族館以及池塘和游泳池的安全使用。對于家庭使用，水過濾器有多種，包括顆粒活性炭過濾器 (GAC)、深層過濾器、金屬合金過濾器、微孔陶瓷過濾器和帶有微濾和超濾膜的碳塊樹脂 (CBR) 過濾器。一些過濾器使用不止一種過濾方法，即多屏障系統(tǒng)。
4.砂過濾
砂濾是一種通過砂層的“多孔”性質(zhì)對水進行處理的過程，砂層會捕獲水中存在的顆粒。世界各地的廢水管理設(shè)施廣泛使用這項技術(shù)。砂濾器通常分為三種主要類型，快速（重力）砂濾器、向上流動砂濾器和慢速砂濾器。雖然前兩個包括使用絮凝劑化學(xué)品來有效發(fā)揮作用，但慢砂過濾器可提供非常優(yōu)質(zhì)的水，去除 90% 至 >99% 的病原體（取決于菌株），無需化學(xué)助劑。但是，慢速砂濾器和快速砂濾器的主要區(qū)別在于，沙子的頂層在生物上與慢速砂濾器中的微生物物種有關(guān). 推薦并廣泛使用0.9到1.5米的過濾深度。在該過程開始后的 10-20 天內(nèi)，會形成一個微生物層，從水中去除病原體。一段時間后，過濾器會充滿顆粒，必須進行清潔以防止其完全堵塞。
5. HEPA 空氣過濾器
HEPA 代表高效微粒空氣。HEPA 過濾器是一種機械空氣過濾器，它通過細網(wǎng)過濾空氣，收集花粉、寵物皮屑、塵螨和煙草煙霧等危險顆粒。事實上，高能紫外線系統(tǒng)或抗菌層板通常包括 HEPA 過濾系統(tǒng)，以消除粘在過濾介質(zhì)上的活細菌和病毒。一些最高效的 HEPA 系統(tǒng)具有 99.995 % 的性能等級，可確保高標準的安全性，防止空氣傳播疾病的傳播。在您的家中使用 HEPA 過濾器可以去除大多數(shù)可能使過敏惡化的空氣中的顆粒。但懸浮在空氣中的顆粒并不是唯一的。您的地毯、床上用品、窗簾以及臺面和桌面上的東西要多得多。因此，該技術(shù)也用于真空吸塵器的制造。為了有效地工作，真空吸塵器中的 HEPA 過濾器必須以這樣一種方式構(gòu)建，即它只分散從過濾器吸入機器的空氣，而不是雜質(zhì)。
6. 汽車濾清器
過濾器通過保護車輛免于過早磨損，在延長車輛使用壽命方面發(fā)揮著重要作用。汽車過濾器通常由纖維網(wǎng)狀材料組成，可防止顆粒物進入車輛并造成任何損壞。大多數(shù)車輛主要配備四種濾清器：空氣濾清器、燃油濾清器、駕駛室濾清器和機油濾清器。了解它們可能會變得很復(fù)雜，但重要的是要知道每個人都做了什么來保持車輛處于最佳狀態(tài)。
空氣過濾器： 就像人類需要氧氣來呼吸一樣，汽車在燃燒過程中也需要氧氣。空氣濾清器可防止任何昆蟲、灰塵顆粒、沙子或碎屑進入發(fā)動機，并確保空氣和燃料的良好混合，從而提高車輛的性能。汽車空氣濾清器有不同形狀的面板，例如圓形或圓柱形。
駕駛室過濾器： 駕駛室空氣過濾器旨在過濾進入車輛駕駛室的空氣。打開車內(nèi)空氣時，空氣在進入車輛之前通過過濾器。未能更換車輛的駕駛室空氣過濾器可能會導(dǎo)致 HVAC 效率降低，從而導(dǎo)致車內(nèi)空氣污染。
燃料過濾器：當(dāng)燃料從煉油廠出來時，它是干凈的。然而，在它到達汽車之前，它會進入卡車和加油站的油箱，在那里可能會受到污染。燃油濾清器可防止發(fā)動機污垢、污垢和水進入。燃油濾清器是位于燃油管路中的濾芯。在墨盒內(nèi)部，有一個濾網(wǎng)可以在燃油進入噴油器之前捕獲燃油中的污垢、鐵銹和其他碎屑。
機油濾清器： 另一種常見的汽車濾清器是機油濾清器。機油濾清器用于去除發(fā)動機機油中的污染物。當(dāng)機油從滴油盤流向發(fā)動機時，它會通過過濾器，去除碎屑。當(dāng)您將車輛送去維修時，大多數(shù)機械師和汽車商店都會在您的車輛更換發(fā)動機機油時更換機油濾清器。
然而，隨著時間的推移，過濾器可能會限制空氣或液體的流動。由于顆粒物在過濾器上積聚，過濾器可能會造成堵塞，從而影響車輛的性能。
7. 帶式過濾器
帶式過濾機，有時稱為帶式壓濾機或帶式壓濾機，是一種工業(yè)機器，用于固/液分離過程，特別是化學(xué)工業(yè)、采礦和水處理中的污泥脫水。過濾過程主要是通過將一對濾布和濾帶穿過輥系統(tǒng)來實現(xiàn)的。污泥或漿料被系統(tǒng)作為進料，分為濾液和固體濾餅。濾布由合成材料制成，例如聚丙烯或聚酯，帶有單絲或復(fù)絲紗線，并具有復(fù)雜的編織和層數(shù)。帶式過濾器也用于蘋果醋的制造和釀酒。
8. 透析
健康的腎臟可以清潔您的血液并以尿液的形式去除多余的液體。它們還制造保持身體健康的物質(zhì)。當(dāng)您的腎臟由于某些不幸的醫(yī)療狀況而不再工作時，透析是一種替代其中一些功能的過程。透析的工作原理是溶質(zhì)擴散和流體通過半透膜超濾。半透膜是一層薄薄的材料，其中包含各種大小的孔或孔。較小的溶質(zhì)和液體可以通過膜，但它會阻止較大物質(zhì)（例如紅細胞和大蛋白質(zhì)）的通過。血管將您的血液從您的身體輸送到透析器。像腎臟一樣，過濾器從血液中去除廢物。過濾后的血液然后通過另一根導(dǎo)管返回患者體內(nèi)。
9. RO 過濾器
如果您住在市區(qū)，您可能聽說過用于水凈化過程的 RO 設(shè)備。反滲透過濾系統(tǒng)的工作原理是將水壓過半透膜，以消除肉眼可能看不到的雜質(zhì)。水通過 RO 凈化器中的過濾器組合，例如沉淀物、碳過濾器、RO 膜、UV 燈、UF 膜和后置碳過濾器。所有這些過濾器都具有有助于去除特定種類雜質(zhì)的特定特性。反滲透膜具有阻止污染物但允許水分子流過的小孔。在滲透過程中，來自濃度較低（即不含雜質(zhì)）的水通過半透膜流向濃度較高（即含雜質(zhì)）的水。然而，在反滲透中，這種流動通過施加外部壓力而逆轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)在反滲透過程中對一定體積的鹽水施加壓力時，鹽會被留下，只有干凈的水流過。膜通常是一種合成塑料材料，可以阻止鈉、氯，甚至更大的分子，如尿素、細菌和病毒。反滲透飲用水系統(tǒng)還有助于去除鉛、砷、銅、鉻、硒、氟化物等。
10. 水族館過濾器
養(yǎng)一只水生寵物是一項相當(dāng)麻煩的責(zé)任。為了保持它們的棲息地清潔，魚缸過濾器安裝在它們的水箱或水族箱中。水族箱過濾器是淡水和海洋水族箱的重要組成部分。一般來說，水族箱中的水生動物會通過排泄物和呼吸作用產(chǎn)生廢物。另一個廢物來源是未食用的食物或植物。這些廢物收集在水箱中并污染水。隨著污染程度的增加，水族箱的健康風(fēng)險增加，去除污染變得至關(guān)重要。水族箱水的過濾由機械過濾、生物過濾和化學(xué)過濾三種工藝組成。
機械過濾： 機械過濾，也稱為物理過濾或顆粒過濾，是通過將水推過某種形式的過濾介質(zhì)來提供的，該過濾介質(zhì)充當(dāng)過濾器。某些雜質(zhì)從水柱中物理去除。這是通過海綿或泡沫、非常細的網(wǎng)眼或網(wǎng)（在某些過濾器設(shè)計中通常稱為“襪子”）、水箱中的礫石（使用礫石過濾器時）或其他類似方法來實現(xiàn)的. 水在其中循環(huán)，大的雜質(zhì)被截留。然后，您可以通過更換或清潔過濾介質(zhì)來去除它們，否則它們可能會分解并必須以其他方式去除。
生物過濾： 生物過濾是指有益細菌分解氨和亞硝酸鹽并將其轉(zhuǎn)化為危害較小的硝酸鹽化合物的機制。為了使有益細菌存活，需要富含氧氣的水，以及可以附著細菌的表面，例如巖石或沙子。所有的水族箱都應(yīng)該有一些生物過濾裝置，而且魚的數(shù)量非常有限，僅此一項就足以維持水族箱。
化學(xué)過濾： 化學(xué)過濾由從水中提取毒素的碳或化學(xué)樹脂提供。活性過濾碳從水中去除化學(xué)物質(zhì)，直到碳飽和。但是，您的過濾系統(tǒng)中的任何活性過濾碳都必須經(jīng)常更換。
11. 布氏漏斗
如果您有機會在化學(xué)實驗室工作，您可能會遇到這種被稱為 Büchner 漏斗的圓柱形實驗室設(shè)備。是實驗室最常用的真空過濾設(shè)備。傳統(tǒng)上，Büchner 漏斗由瓷器制成，但玻璃和塑料漏斗也可以在實驗室中找到。漏斗的頂部是一個圓柱體，帶有一個燒結(jié)玻璃盤/穿孔板，將其與漏斗隔開。Büchner 漏斗中的過濾過程與 Hirsch 漏斗或帶有濾紙的簡單漏斗非常相似。然而，使用 Büchner 漏斗的主要優(yōu)點是它比簡單地讓液體通過重力通過過濾介質(zhì)排出要快得多（幾個數(shù)量級）。與此相結(jié)合，真空抽吸使?jié)竦闹亟Y(jié)晶化合物徹底干燥。然而，在使用真空時需要非常小心，因為它也會吸取不需要的液體。它主要用于有機化學(xué)實驗室，以幫助收集重結(jié)晶化合物。這種漏斗還有一個更高級的版本，稱為 Nutsche 過濾器，主要用于工業(yè)，可以在真空或壓力下工作。
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