Podstawowe zasady filtracji skupiają się na optymalnym projektowaniu mediów filtracyjnych i doborze odpowiednich mediów do konkretnych zastosowań filtracyjnych. Istnieją dwa podstawowe typy filtracji: filtracja wgłębna i filtracja powierzchniowa. Filtracja wgłębna polega na wychwytywaniu cząstek w medium, podczas gdy filtracja powierzchniowa polega na wychwytywaniu cząstek na powierzchni filtra, tworząc odpady.
Filtracja powierzchniowa działa przede wszystkim jako mechanizm filtracji zgrubnej, oddzielający cząstki większe niż rozmiar materiału filtracyjnego na powierzchni filtra, aby zapobiec ich przedostawaniu się lub przechodzeniu przez pory. W miarę gromadzenia się cząstek tworzą się odpady, których grubość wzrasta w miarę napływu większej liczby cząstek do materiału filtracyjnego.
Filtrację wgłębną stosuje się przede wszystkim do oddzielania cząstek o wielkości mikronów, na przykład do zabezpieczania sprzętu przed zatykaniem i korozją, ochrony katalizatorów przed zatruciem i oczyszczania produktów. Cząsteczki dostają się do ośrodka i są wychwytywane przez jego wielowarstwową strukturę. Taka struktura zapobiega przedwczesnemu zatykaniu się i zwiększa zdolność nośnika do zatrzymywania brudu. Ponieważ cząstki są uwięzione w głębszych warstwach mediów, konieczne staje się czyszczenie offline. Metody czyszczenia offline mogą obejmować rozpuszczalniki, wibracje ultradźwiękowe, pirolizę, czyszczenie parą lub czyszczenie wodą obiegową. Aby zminimalizować wymagania przestrzenne i koszty, można zastosować nośniki plisowane.
Zrozumienie skuteczności filtra w usuwaniu cząstek ze strumienia gazu ma kluczowe znaczenie dla pomyślnego zaprojektowania i działania filtra. W przypadku płynów zawierających małe ziarniste zanieczyszczenia wychwytywanie cząstek przez wewnętrzne porowate media jest kluczem do osiągnięcia skutecznego usuwania cząstek. Struktura spiekanego metalu oferuje krętą ścieżkę, w której cząstki mogą zostać uwięzione, tworząc stałe materiały odpadowe na powierzchni nośnika. Nowo wychwycone cząstki gromadzą się na wierzchu wcześniej osadzonych. Żywotność filtra zależy od jego zdolności zatrzymywania zanieczyszczeń i wynikającego z tego spadku ciśnienia. W przypadkach, gdy płyny są obciążone wieloma cząsteczkami, obecnie stosowany sprzęt filtrujący wykorzystuje filtrację ciał stałych. Nagromadzone ciało stałe filtra przewyższa element filtrujący, tworząc dodatkową warstwę filtrującą i zwiększając spadek ciśnienia. Spadek ciśnienia wzrasta wraz z obciążeniem cząstkami. Gdy cykl filtracji osiągnie ciśnienie końcowe, filtr zostaje poddany płukaniu zwrotnemu lub przepłukiwaniu czystym gazem w celu usunięcia przefiltrowanej substancji stałej.
Na współczynnik filtracji wpływają takie czynniki, jak stężenie cząstek surowca, lepkość i temperatura. Tryby pracy filtra można ustawić jako stałe ciśnienie, stałe natężenie przepływu lub rosnące ciśnienie wraz ze zmniejszaniem się przepływu podczas filtracji. Jeśli cząstki szybko zatykają system, osiągając granicę ciśnienia, lub jeśli filtr cząstek stałych zapełni się, cykl filtracji kończy się, nawet jeśli ciśnienie graniczne nie zostało osiągnięte. Typ filtra, temperatura płynu i zawartość cząstek stałych wpływają na przepuszczalność, wyrażoną jako natężenie przepływu w stosunku do spadku ciśnienia.
