فرآيند فيلتراسيون به عنوان يكي از مهمترين و شناخته شده‌ترين روش‌ها در تصفيه و زلال سازي مایعات كاربرد دارد. اساس كار صافي‌ها، تصفيه فيزيكي با به دام انداختن ذرات معلق در لايه‌هاي بستر فيلتر مي‌باشد. آب و یا مایعاتی كه مي‌بايست تصفيه شود، از قسمت فوقاني دستگاه وارد و پس از عبور از لايه هاي بستر صافي و انجام فرآيند زلال سازي، از قسمت زيرين فيلتر خارج مي‌شود. فیلترهای شنی کاربرد مؤثری در تصفیه مایعات دارند و کاربرد مؤثری در استخرهای شنا، صنایع شیشه، صنایع رنگ، صنایع غذایی، صنایع نساجی، صنایع شیمیایی، صنایع کاغذ سازی، صنایع فولاد و فلزات، صنایع لاستیک و پلاستیک، تصفیه خانه‌های آب و فاضلاب، کلیه سیستم‌های حرارتی و برودتی، نیروگاهها، پتروشیمی و پالایشگاهها دارند.

در تصفیه یکی از متداولترین و پرکاربردترین دستگاهها، فیلتر شنی می باشد. اساس کار این فیلترها، از طبیعت الهام گرفته شده است. در طبیعت، آب با عبور از لایه های مختلف خاک تصفیه می گردد که نهایتاً به صورت چشمه یا چاه توسط انسان برداشت می گردد. در فیلترهای شنی عمودی، آب با عبور از بستر فیلتر که معمولاً از جنس سیلیس می باشد، ذرات معلق خود را در لابلای حفره های موجود در بستر جا گذاشته و آب زلال از پایین فیلتر جمع آوری می گردد.

بایدتوجه داشت که فیلتراسیون در فیلترهای شنی عمودی صرفاً یک فرایند فیزیکی بوده و تنها میتواند باعث حذف کدورت (Turbidity) ناشی از حضور مواد معلق (SS) در آب گردد. پس از گذشت مدت معین از عملکرد فیلتر، فیلترهای شنی نیازمند عمل شستشوی معکوس (Back Wash) می باشند تا با عبور برعکس آب از فیلتر ، مواد معلق حذف شده در فیلتر از بستر شسته شده و بستر آماده استفاده مجدد گردد. عمل بکواش معمولاً به صورت دستی یا اتوماتیک بر حسب تعریف زمانی یاتعریف اختلاف فشار (Differential Pressure) (∆P)توسط اپراتور به طور خودکار صورت می گیرد. در صورتیکه بجای یک نوع بستر، از دو یا چند نوع بستر استفاده شود، مثلاً ترکیب سیلیس و آنتراسیت یا سیلیس و آنتراسیت و گارنت (Garnite)، به این فیلترها به ترتیب Dual Media Filter و Multi Media Filter اتلاق می گردد.

فیلتر شنی دستگاهی است که با فیلتراسیون فیزیکی آب باعث حذف ذرات معلق موجود در آن نظیر گل، رنگ، مواد آلی، پلانکتون، باکتری ها و ذرات حاصل از خوردگی می شود.

در این دستگاه، آب حاوی ذرات معلق را از بستری از ذرات سیلیس (یا شن) عبور می دهند. در اثر عبور آب از خلل و فرج بین ذرات شن، مواد معلق آب گیر کرده و آب تقریبا عاری از مواد معلق، به دست می آید. فیلتر شنی برای تصفیه آب های سطحی، چاه، دریا ، استخر ها و … استفاده می شود.

همان طور که می دانید سیلیس خاصیت اسیدی دارد و می تواند به راحتی واکنش دهد. سیلیس مقاومت زیادی در برابر آب و اسید ها دارد. البته توجه داشته باشید که اسید هیدروفلوئوریک جزء این دسته از اسید ها نیست. به همین دلیل سیلیس نمی تواند در برابر این اسید مقاومت بالایی داشته باشد. به صورت کلی می توان گفت که سیلیس در آب تحت هیچ شرایطی حل نمی شود به همین دلیل است که واکنش سیلیس با آب امکان پذیر نخواهد بود. حل شدن سیلیس در آب کاملا به محیط بستگی دارد. به صورت کلی می توان گفت سیلیس در محیط های قلیایی خیلی کم می تواند در آب حل شود.

واکنش سیلیس در آب، یکی از مواردی است که در آزمایشگاه ها توجه بسیاری به آن می شود. با توجه به استانداردهای مربوطه، تکنیک اندازه‌گیری سیلیس با روش مولیبدات سیلیس طبق شماره SiO2.C 4500 و تکنیک اندازه‌گیری سیلیس به همراه تجهیزات، مواد و محلول‌های مورد نیاز می باشد. حلالیت سیلیس در آب، می تواند کاربردهای بسیار زیادی داشته باشد. سیلیس به عنوان یکی از طبیعی ترین مواد معدنی که در طبیعت به وفور یافت می شود، می تواند کاربردهای بسیار زیادی داشته باشد. واکنش سیلیس با آب و حلالیت سیلیس در آب، هر کدام به نحوی می توانند این تاثیرگذاری و کاربردها را افزایش دهند.

با انجام آزمایشات در خصوص حلالیت سیلیس در آب، تولید کنندگان توانسته اند بهترین محصولات را تولید کنند و همچنین توانسته اند بیشترین کاربرد را صنایع به کار بگیرند. یکی از مهم ترین مواردی که در آن از سیلیس استفاده شده است و تا به الان حلالیت سیلیس توانسته است پاسخگو باشد، خودروهایی است که ما امروزه از آنها استفاده می کنیم. آسایش در سرعت و راحتی شما به دلیل وجود سیلیس در صنعت خودروسازی می باشد.

یکی از عمده روش های موجود جهت حذف سختی آب، استفاده سختی گیرهاي رزینی می باشد. عمده دستگاههاي سختی گیر مورد کاربرد در تصفیه آب، بیشتر به صورت استوانه و از جنس فلزي هستند. به صورتیکه که در داخل آن، ذرات رزین کاتیونی قرار می گیرد و داخل سطوح آن با اپوکسی پوشش داده شده است. تا از خوردگی آن جلوگیري و باعث افزایش عمر دستگاه گردد.

براي نگهداري و جلوگیري از خروج رزین ها در قسمت پایین دستگاه و در زیر رزین ها یک صفحه مشبک و یک بستر از سیلیس استفاده می شود. عمق رزین معمولاً بین 5/0 تا 3 متر انتخاب میگردد و بر حسب نوع رزین، 50تا 100درصد از حجم رزین، فضاي خالی براي انبساط رزین در نظر گرفته می شود.

ساده ترین نوع فیلتراسیون، عبور آب از لایه های خاک می باشد که در طبیعت به طور دائم در حال انجام است. این عمل در تصفیه خانه های آب شهری و تصفیه خانه های آب صنعتی از طریق فیلتر شنی صورت می پذیرد، با این تفاوت که در فیلترهای شنی به جای خاک، سیلیس وجود دارد و معمولاً با بهره گیری از پمپ، آب از فیلترهای شنی با فشار عبور داده می شود. در حقیقت سیلیس از اکسیژن و سیلیکون تشکیل شده و بر اساس اطلاعات موجود، مقادیر بسیار زیادی از آن در پوسته زمین موجود است.

به صورت کلی، در یکی از مراحل پیش تصفیه آب، می توان از بسترهایی برای تمیز کردن آب استفاده نمود که آب از میان آن ها عبور کند. آلودگی های آب به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

1. ذرات معلق شامل گل و لای، جلبک ها، میکرو ارگانیسمها، باکتری ها و ویروس ها و…
2. 2-      ذرات محلول در آب شامل عناصر شیمیایی مانند کلسیم، سدیم، کلراید، آهن و…

برای جدا سازی بخش نخست (ذرات معلق) ، از بسترهای شنی و یا ترکیب شن و آنتراسیت و کرین اکتیو به صورت گسترده استفاده می شود. عامل مهمی که در طراحی این بسترها موثر هستند، عبارتند از جنس ماده موجود در بستر، عمق بستر و سایز آن است. یکی از پر کاربردترین بسترهای مورد استفاده در تصفیه آب، سیلیس (به صورت شن) است. هر چه اندازه ذرات سیلیس کوچکتر بوده و عمق بستر بیشتر باشد، تصفیه بهتری انجام خواهد شد. ولیکن افت فشار و زمانِ مورد نیاز نیز افزایش خواهد یافت. تصفیه توسط سیلیس تصفیه فیزیکی است. به این معنا که ذرات معلق در آب لا به لای ذرات شن گیر کرده و بدین سان آب تمیز می گردد. از طرفی، سیلیس هیچ گونه تصفیه شیمیایی انجام نمی دهد. به عبارتی، فقط ذرات معلق توسط سیلیس تصفیه می شوند. هیچ یک از مولکول های محلول و یون ها توسط سیلیس حذف نمی گردند.

فیلتر شنی دستگاهی است که با فیلتراسیون فیزیکی آب باعث حذف ذرات معلق موجود در آن نظیر گل، رنگ، مواد آلی، پلانکتون، باکتری ها و ذرات حاصل از خوردگی می شود. در این دستگاه، آب حاوی ذرات معلق را از بستری از ذرات سیلیس (یا شن) عبور می دهند. در اثر عبور آب از خلل و فرج بین ذرات شن، مواد معلق آب گیر کرده و آب تقریبا عاری از مواد معلق، به دست می آید. فیلتر شنی برای تصفیه آب های سطحی، چاه، دریا ، استخر ها و … استفاده می شود.