空氣過濾五種過濾機理：濾除、攔截、擴散、慣性分離以及靜電吸引。
每種機理分別適用一定粒度范圍，這是分子過濾技術的主要因素。對于直徑大于0.2μm的微粒來說，主要采用慣性分離與攔截機制進行收集過濾，而對于直徑小于0.2μm的微粒來說，則主要采用擴散機制進行收集過濾。其中，靜電吸引機制是通過對過濾介質負載電荷實現的，是制造工藝流程的一個組成部分。
濾除效應
當介質組成（纖維、篩孔、波紋金屬等）之間的缺口尺寸小于粒子直徑時，過濾器經過設計捕捉這些顆粒。這種原理廣泛應用于大多數過濾器設計中，完全取決于顆粒的直徑大小、介質間距和介質密度。

慣性效應
利用空氣方向的快速變化和慣性原理將大量（粒子）從氣流中分離出來。處于某個速度的微粒子趨向于保持這種速度，并保持相同的方向繼續前進。如果過程粒子濃度很高，一般應用這種原理。并且，在很多情況下，預過濾器模式和更高效的終過濾器均采用這種原理。

攔截效應
為了實現攔截，一個粒子必須從一個纖維半徑距離內進入。顆粒因此與纖維接觸并附著其中。攔截原理與嵌入原理相比，不同之處在于被攔截的顆粒較小，且其慣性不能足夠使顆粒繼續直線運行。因此隨空氣流動直至與纖維接觸。

擴散效應
當一個顆粒無規則運動（布朗運動）時，該顆粒碰撞到一根纖維而被捕捉。當一個顆粒逃離介質中的某個區域，通過吸引和捕捉，它在介質中創造一個較低濃度的區域，另一個粒子擴散至該區域將被捕捉。為提高這種吸引的可能性，過濾器的擴散效應要在較低濾速和/或者高密度的微細纖維下起作用，纖維一般為玻璃纖維或者其它纖維材質。粒子在“捕捉區”的時間越多，收集介質（纖維）的表面區域較大，捕捉的機會越大。根據此過濾效應，過濾器制造商采用兩種不同的方法——采用更大面積的細玻璃纖維板類型介質或者采用更小面積的高蓬松玻璃纖維介質。

靜電效應
使用大直徑纖維介質的過濾器依靠靜電電荷來提高細小顆粒的去除效率。一般情況下選擇大直徑纖維介質是因為較低的成本和較低的氣流阻力。然而，通常隨著時間的推移，這些過濾器將失去它們的靜電電荷，因為它們表面捕捉的顆粒占據了帶電荷基，從而抵消了它們的靜電電荷。

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