文|小彭的灿烂笔记

编辑|小彭的灿烂笔记

前言

过滤器在我们的日常生活中无处不在，安静地执行着从不想要的元素中分离出想要的元素的基本任务。

这些设备有着跨越几个世纪的丰富历史，它们的发展与科学、技术和工程的进步交织在一起 它有何发明历史？

发明历史

过滤器的历史可以追溯到古代文明，当时人们使用最基本的方法将固体从液体或气体中分离出来。

搅拌摩擦焊是一种通过摩擦热和机械搅拌连接材料的技术，这种方法越来越多地用于制造具有增强接头强度的紧固件，使其适用于铝和复合材料等轻质材料。

包括3D打印在内的增材制造允许创建针对特定应用定制的紧固件，这些紧固件可以具有复杂的几何形状、内部结构和轻质设计，这些在以前使用传统制造方法很难或不可能实现。

紧固件是产品开发和原型制作中必不可少的组件，增材制造实现了紧固件的快速原型制造，允许工程师和设计师在进入大规模生产之前快速测试和改进设计。

创新的紧固件设计现在融入了传感器和智能技术，传感器嵌入式紧固件可以实时监控张力、温度和应力等参数，为预测性维护和结构健康监控提供有价值的数据。

具有集成射频识别(RFID)标签的紧固件能够在制造和建筑等行业实现高效的跟踪和库存管理。

RFID技术增强了供应链的可视性，并降低了丢失或管理不当的紧固件的风险。

在材料、涂层、几何形状和制造技术进步的推动下，紧固件的创新设计经历了多年的显著变革。

从轻型航空紧固件到生态友好型和传感器嵌入式设计，紧固件不断发展，以满足不同行业不断变化的需求。

随着对高性能、可持续和专用紧固件的需求持续增长，持续的研发工作无疑将在未来带来更多突破性的设计。

紧固件仍将是工程和建筑中的基本元素，在我们日益互联的世界中，它将为无数应用的安全、效率和可靠性做出贡献。

大约在公元前2000年，古埃及人是最早使用过滤方法净化水的人之一。

他们使用沙子和砾石等简单材料来过滤从尼罗河收集的水中的杂质，这些早期的砂过滤系统能有效地去除较大的颗粒和沉积物。

在中国古代，陶瓷过滤器是用来过滤液体的，这些过滤器由多孔陶瓷罐或容器组成，允许液体通过，同时捕集固体颗粒。

这一创新标志着向更精确的过滤方法迈出了一大步，随着文明的进步，过滤技术也越来越先进，古代的下列发展促进了过滤方法的发展。

古希腊人和罗马人使用天然海绵作为早期过滤装置，通过允许液体通过而保留固体杂质，海绵在各种应用中充当原始过滤器。

在古代印度，现代袋式过滤器的前身被用来净化甘蔗汁，布袋装满碾碎的甘蔗，挂在容器上方，让汁液过滤，同时截留固体残渣。

文艺复兴时期带来了科学和技术的重大进步，为更系统的过滤和分离方法奠定了基础。

文艺复兴时期的炼金术士在过滤技术的发展中起到了至关重要的作用。

他们在实验中使用由棉花和羊毛等材料制成的滤纸来分离液体和固体，这标志着滤纸的最早使用记录，过滤器发明的历史证明了人类的聪明才智和对更清洁、更安全、更高效工艺的不懈追求。

应用场景

空气过滤器最常见的应用之一是在供暖、通风和空调(HVAC)系统中，空气过滤器去除空气中的灰尘、花粉、过敏原和其他颗粒物，确保室内空气质量清洁健康。

它们还可以保护HVAC系统的部件，如盘管和风扇，防止污垢堆积，从而提高效率和使用寿命。

制药、电子制造和生物技术等行业的洁净室和实验室依靠高效微粒空气(HEPA)和超低渗透空气(ULPA)过滤器来保持超净环境。

这些过滤器可去除亚微米颗粒和微生物，确保敏感过程和实验的完整性。

汽车座舱空气过滤器为乘客提供车内清洁的空气，它们捕捉花粉、灰尘、污染物和气味，提高居住者的舒适度和健康。

机舱空气过滤器还保护HVAC系统并延长其寿命，城市水处理厂使用各种过滤技术，包括沙子、活性炭和膜过滤，来去除饮用水中的杂质、微生物和污染物。

这些过滤器确保自来水是安全的，符合监管标准，发电、化学制造和食品加工等行业使用水过滤器来净化工艺用水和冷却水。

过滤可防止设备腐蚀、结垢和污染，优化系统性能和效率，家庭水过滤系统，从简单的沉淀物过滤器到反渗透装置，提供安全清洁的饮用水。

它们可以去除氯、重金属、沉淀物和污染物，改善味道并消除健康风险，酿造和饮料行业依靠过滤器来净化液体、去除固体并确保产品质量。

过滤器，如硅藻土过滤器和筒式过滤器，用于酿造、发酵和装瓶过程中，在食品加工业中，过滤器对于从液体中分离固体、杀菌或澄清配料是必不可少的。

过滤器有助于在乳制品加工、果汁生产和食用油净化等应用中保持产品的一致性和质量。

制药和生物技术工业中的生物加工和发酵需要无菌和受控的环境，过滤器，包括薄膜过滤器和深度过滤器，用于去除细菌、病毒和颗粒，确保生物制药产品的纯度。

无菌过滤在制药过程中至关重要，可确保药物和静脉注射液的无菌性，孔径小于细菌的过滤器用于消除微生物污染。

发动机空气过滤器车辆和工业机械中的发动机空气过滤器防止污垢、灰尘和碎屑进入发动机进气口。

清洁的空气滤清器可提高发动机性能、燃油效率并减少排放，汽车和飞机中的燃料过滤器去除燃料中的污染物和杂质，保护发动机免受损坏并确保可靠运行。

重型机械和飞机中的液压和润滑系统使用过滤器来去除颗粒并延长液压油和润滑剂的寿命。

干净的液体提高了关键部件的性能和寿命，废水处理厂使用各种类型的过滤器，包括活性污泥系统和砂滤器，从污水和工业废水中去除固体、有机物和污染物。

清洁的水然后被安全地释放到环境中或重新使用，过滤器在空气污染控制系统中是必不可少的，例如袋滤室和静电除尘器。

这些过滤器可以捕获工业排放物中的颗粒物、重金属和有害气体，从而改善空气质量并减少对环境的影响。

在石油和天然气钻井过程中，过滤器用于去除钻井液中的固体颗粒，防止设备磨损并保持井筒稳定。

炼油厂和石油化工厂使用过滤器来净化原油和工艺流体，过滤器去除杂质、污染物和催化剂粉末，确保产品质量和设备可靠性。

飞机机舱空气过滤器为乘客和机组人员提供清洁的空气，它们可以去除过敏原、气味和污染物，确保飞行环境舒适健康。

航天器和登月舱使用先进的过滤器为宇航员提供可呼吸的空气并清除污染物，在太空的恶劣环境中保护生命支持系统。

半导体制造中的洁净室需要超净空气，高效过滤器去除亚微米颗粒，确保微电子生产的质量和可靠性。

滤光器在半导体制造中的光刻和蚀刻工艺中起着至关重要的作用，它们去除污染物和颗粒，防止微芯片生产中的缺陷。

制作过程

选择合适的过滤介质至关重要，常见的材料包括纸、织物、薄膜、陶瓷、金属和聚合物。

选择取决于颗粒大小、化学相容性、温度和流速等因素，过滤器外壳的设计，包括其形状、尺寸和配置，起着重要的作用。

设计过滤器时，工程师必须考虑压降、过滤面积和维护方便性等因素，一旦设计和规格确定，流程的下一步就是采购材料。

过滤器制造需要符合严格的性能和安全标准的高质量材料，在设计阶段选择的过滤介质必须根据所需的规格进行采购。

例如，如果过滤器需要特定的微米等级，过滤介质必须满足这些要求，

过滤器外壳和任何附加部件，如垫圈、密封件和支撑结构，也必须按照精确的规格采购，这些材料必须与过滤介质和预期应用兼容。

一旦材料被采购，他们经历了一个过程中的切割和成型，以准备他们的过滤器装配，确切的方法取决于过滤器的类型和所用的材料。

可以是片状、卷状或褶状结构的过滤介质被切割成所需的尺寸和形状，精确切割确保介质完全适合过滤器外壳。

过滤器外壳通常由不锈钢、塑料或铝等材料制成，它们的形状和结构为过滤介质提供了一个耐用和防漏的外壳。

过滤器装配是制造过程中的一个关键步骤，所有的部件组合在一起形成一个功能性的过滤装置。

在具有多层或多级的过滤器(例如空气过滤器)中，不同类型的介质被小心地分层以实现期望的过滤效率。

介质的布置对于确保有效过滤至关重要，安装垫圈、密封件和O形圈，在过滤介质和外壳之间形成安全和气密的密封。

适当的密封可防止旁路，并确保所有流体或气体通过介质，一些过滤器可能需要支撑结构或网格来保持介质的完整性。

这些结构通常由塑料或金属等材料制成，并小心地放置在过滤器外壳内，采用粘合剂和粘接技术来固定部件，并形成粘合的过滤器组件。

使用特殊的粘合剂将各种部件连接在一起，粘合剂的选择对于确保与被粘合材料和预期操作条件的相容性至关重要。

一旦施加了粘合剂，就允许过滤器组件固化或凝固，这一过程确保粘合牢固、耐用，并能抵抗温度和化学暴露。

质量控制是过滤器制造不可或缺的一部分，以确保每个过滤器符合严格的标准并按预期运行。

过滤器接受目视检查，以检查缺陷、不规则性或任何与组件对齐和密封相关的问题。

泄漏测试对于验证过滤器及其密封件的完整性至关重要，过滤器经过压力或流量测试，以确保没有泄漏或旁路。

性能测试包括评估过滤器去除污染物或杂质的能力，测试可能包括颗粒计数、压降测量和流速评估。

一旦过滤器通过质量控制和测试，它们就被包装并贴上标签，以便销售和使用。

随着技术进步和环境问题的增加，创新的过滤器设计和材料将继续发展，提供更有效和可持续的解决方案，以满足快速变化的世界不断发展的需求。

过滤器，往往看不见，但总是必不可少的，对我们的生活质量和环境保护有重大贡献。

参考文献

【1】《新型实用过滤技术（第3版）》丁启圣冶金工业出版社2011年6月

【2】《过滤器--设计、制造和使用》戴天翼化学工业出版社2009年5月1日

【3】《实用过滤器技术》戴天翼化学工业出版社2014年1月1日