الانتشار: تظهر الجزيئات الصغيرة في السائل، وخاصة تلك الموجودة في نطاق حجم النانومتر، حركة براونية عشوائية بسبب الطاقة الحرارية. وعندما تتحرك هذه الجزيئات عبر شبكة الترشيح، فإنها تصطدم بالألياف. قد تنحصر بعض الجسيمات عندما تصطدم بالألياف وتلتصق بسطحها بسبب القوى الجزيئية. يلعب الانتشار دورًا مهمًا في التقاط الجزيئات متناهية الصغر.
الاعتراض: يمكن التقاط الجزيئات الأكبر حجمًا والتي تكون أكبر من الفجوات الموجودة بين الألياف من خلال آلية الاعتراض. وعندما تتحرك هذه الجزيئات عبر السائل وتقترب من الألياف، فقد تتلامس مع الألياف ويتم اعتراضها، تمامًا مثل الذبابة التي تحلق في شبكة العنكبوت. يتم تغيير مسار الجسيم من خلال وجود الألياف، مما يؤدي إلى الالتقاط.
التأثير: هذه الآلية فعالة بشكل خاص بالنسبة للجزيئات ذات الحجم الأكبر والزخم الأعلى. عندما يتدفق السائل عبر شبكة المرشح، تستمر الجسيمات ذات الزخم الكافي في السير على طول طريقها وتتصادم مع الألياف، حيث تتعثر. وتتأثر الجسيمات بشكل أساسي بالألياف عن طريق تدفق السوائل.
الالتصاق: قد تلتصق بعض الجزيئات بالألياف بسبب القوى الكهروستاتيكية أو غيرها من التفاعلات الجذابة. على سبيل المثال، إذا كانت ألياف المرشح مشحونة أو لها كيمياء سطحية معينة، فيمكنها جذب واحتجاز الجسيمات ذات الشحنات المعاكسة أو الخصائص الكيميائية التكميلية.
ترشيح العمق: السمة الرئيسية للعديد من شبكات مرشحات الألياف هي ترشيح العمق. وهذا يعني أن الجزيئات لا تنحصر على سطح الألياف فحسب، بل تخترق أيضًا عمق مصفوفة المرشح. تخلق الألياف المترابطة بنية تشبه المتاهة التي يجب على الجسيمات التنقل فيها، مما يزيد من فرص الالتقاط ومنع الانسداد.
حجم المسام وتوزيعها: يلعب حجم وتوزيع الفجوات أو المسام بين الألياف دورًا حاسمًا في تحديد حجم الجزيئات التي يمكن التقاطها. ستلتقط المسام الأصغر الجزيئات الأصغر بشكل فعال، بينما تسمح المسام الأكبر بمرور الجزيئات الأكبر حجمًا.
ديناميكيات التدفق: يؤثر معدل تدفق السائل الذي يمر عبر شبكة الفلتر أيضًا على عملية الترشيح. يتيح معدل التدفق المعتدل وقتًا كافيًا للاتصال بين الجزيئات والألياف، مما يعزز كفاءة الالتقاط.
إن الجمع بين هذه الآليات، إلى جانب خصائص الألياف المستخدمة والتصميم العام لشبكة الفلتر، يحدد كفاءة وفعالية الترشيح. تجدر الإشارة إلى أن شبكات الترشيح غالبًا ما تكون مصممة لتحسين آليات محددة بناءً على التطبيق المقصود. على سبيل المثال، قد يتم تصميم بعض المرشحات بحيث تتفوق في التقاط الجسيمات الدقيقة، بينما قد يعطي البعض الآخر الأولوية لالتقاط الجسيمات الأكبر أو سعة تدفق الهواء.
