Suodatusta

Suodatusta tarkoittaa epätoivottujen aineiden tai ilmiöiden poistamista nesteestä, kaasusta tai signaalista siten, että jäljelle jää puhtaampi tai haluttu komponentti. Käsite kattaa sekä fyysisen ja kemiallisen/biologisen suodatuksen että tietojenkäsittelyssä tapahtuvan signaali- ja tiedon puhdistamisen. Tavoitteena on erottaa tai vähentää ei-toivottuja osia säilyttäen samalla hyödylliset osuudet.

Fyysinen suodatus tarkoittaa kiinteiden hiukkasten erottamista nesteestä tai kaasusta suodattimen, kalvon tai muun suodatustekniikan avulla. Sovelluksia ovat vedenkäsittely, jäteveden puhdistus sekä ilmanpuhdistus sekä elintarvike- ja juomateollisuus. Menetelmät käsittävät mekaanisen suodatuksen (hiukkaset pidetään kiinni suodatusväliaineen pintaan tai sen sisälle), syvyyssuodatuksen ja pintasuodatuksen. Materiaalit vaihtelevat hiekasta ja kuitukankaasta aktiivihiileen sekä kalvoihin; valinta riippuu halutusta suodatettavuudesta ja virtausnopeudesta.

Kemiallinen ja biologinen suodatus hyödyntävät kemiallisia tai biologisia mekanismeja epäpuhtauksien poistamiseen. Ioninvaihto, adsorptio ja kemiallinen saostuminen ovat yleisiä menetelmiä veden puhdistuksessa ja hajujen poistossa. Biologinen suodatus käyttää mikrobipohjaisia prosesseja (biofilmit ja bioreaktorit) orgaanisten aineiden hajottamisessa. Kalvoerottelut, kuten mikro-, ultra- ja nanofiltraatio sekä käänteisosmoosi, yhdistävät fyysisen ja kemiallisen suodatuksen.

Digitaalinen suodatus käsittelee signaaleja tai tietoja, poistaen kohinaa ja epäolennaista informaatiota. Tyyppiesimerkkejä ovat matalapäästösuodattimet, korkeapäästösuodattimet sekä alueelliset (band-pass) suodattimet, sekä FIR- ja IIR-suodattimet. Tilastolliset ja estimointi- menetelmät, kuten liikkuva keskiarvo, eksponentiaalinen suodatus ja Kalman-suodatin, parantavat arvojen luotettavuutta. Suodatusta käytetään laajasti sähköpostin roskapostin suodattamisesta, lääketieteellisessä signaalinkäsittelyssä sekä mittaus- ja tietojenkäsittelyjärjestelmissä.