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摘要：包括膜分离在内的传统过滤方法采用由滤材过滤掉微粒的直接过滤方法，但存在由于滤饼形成和堵塞而导致性能降低的固有问题，研究小组着眼于滤液中的颗粒带有微弱的负电荷，开发出电场过滤法，利用叠层结构电极过滤板上形成的电场势垒的电斥力驱动带电粒子从而实现过滤功能。

关键词：过滤器、电场、电斥力、带电粒子、Ele-Fil

日本名古屋大学大学院工学研究科向井研究室与三菱化工机株式会社共同发表了一种电场过滤器“Ele-Fil”，其采用了全球首创技术——电场过滤法。

包括膜分离在内的传统过滤方法采用由滤材过滤掉微粒的直接过滤方法，但存在由于滤饼形成和堵塞而导致性能降低的固有问题。因此，由于滤液中的颗粒带有微弱的负电荷，两家机构着眼于库仑定律的利用并开发出了Ele-Fil。

电场过滤法是一种利用叠层结构电极过滤板上形成的电场势垒的电斥力的非接触型过滤方法。通过电场过滤法，可以将供给到过滤室的浆液（原液）精确地分离为滤液和浓缩液，并适合过滤纳米（nm）级的细小颗粒。

传统的过滤在过滤比孔隙更小的颗粒的过程中，细小颗粒可能会穿透，并有可能出现滤饼形成和滤材堵塞等问题。而使用Ele-Fil进行过滤时，在电泳与电极滤板之间的排斥力下，与电极滤板表面分离的带电粒子受到电相互作用力的影响移动，从而完成过滤。带电粒子与电极滤板之间在电相互作用力下保持非接触状态，从而提高过滤精度。

通过利用Ele-Fil，有望实现多重过滤功能，例如：利用电斥力可以实现比滤材孔隙更小的微细颗粒的过滤；抑制由于滤材孔隙大导致的孔隙堵塞；采用滤纸和滤布作为电极滤板，过滤精度达到MF膜和UF膜的水平；通过调整外部电源的施加电压，实现过滤精度调整；以及无需施加高过滤压力即可兼容生物质过滤，具有过滤对象的广泛选择性。

具有独特的三维网络结构的纳米纤维滤材可以比一般滤材更精确、更稳定地进行过滤操作，如果长时间进行过滤，会导致与一般滤材一样，在表面形成滤饼层。此外，在清洗并重复利用功能已经下降的滤材时，要完全清除滤材内部的颗粒极其困难。

然而，通过与电场过滤相结合，颗粒不会停留在纳米纤维滤材的内部或表面，并且由于在过滤的同时会去除颗粒，因此可以利用大的内部空间允许滤液高速流动。还可以分离比纳米纤维滤材原始分离精度更细的颗粒。

三菱化工机主要开发采用电场过滤法的过滤技术并实现装置化，名古屋大学向井研究室则将纳米纤维滤材整合到三菱化工机所开发的技术中，以进一步提高Ele-Fil的性能。所开发的过滤技术已申请了专利，并将其命名为Ele-Fil（Electric Filter的缩写）。

以电源、电极和滤材构成为核心技术的电场过滤法是一种将分离操作技术与知识相结合的融合技术，适用于含有纳米颗粒的各种物质的分离。此外，还可以通过与现有的分离装置相结合，扩展功能和提高能力，同时该技术还可以用于实验分析设备。

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采用全球首创技术——电场过滤法的电场过滤器