石英砂過濾器是一種重力式或壓力式的顆粒介質過濾器，核心是利用裝填的石英砂濾料層，通過多層截留、吸附、篩分等復合作用，實現對水體中懸浮物、膠體等雜質的凈化分離，廣泛應用于水處理預處理環節。
其截留凈化原理可拆解為以下 4 個核心機制，且這些機制會同時發生、協同作用：
1. 篩分截留（表層物理過濾）
這是石英砂過濾器最基礎的作用機制。石英砂濾料是具有一定粒徑級配的顆粒，濾料顆粒之間會形成大量不規則的孔隙通道。當水流自上而下穿過濾料層時，水中粒徑大于濾料孔隙尺寸的懸浮物（如泥沙、鐵銹、藻類顆粒），會被直接攔截在濾料表層或孔隙入口處，無法通過濾料層，從而實現固液分離。濾料的粒徑級配決定了篩分截留的精度，粒徑越小，孔隙越小，截留的雜質顆粒就越細小。

2. 慣性碰撞與攔截（深層物理截留）
對于粒徑略小于濾料孔隙的微小顆粒，篩分作用無法直接截留，此時會通過慣性碰撞和攔截實現去除。水流在濾料層的孔隙中流動時，路徑會因濾料顆粒的阻擋而不斷改變方向。水中的微小顆粒因自身慣性，無法及時跟隨水流改變運動軌跡，會撞擊到石英砂顆粒的表面，被濾料表面 “捕獲”；同時，這些顆粒在隨水流運動時，也可能被濾料表面的凸起或孔隙邊緣勾掛、攔截，從而脫離水體。
3. 吸附凝聚作用（物理 + 化學截留）
石英砂顆粒本身具有較大的比表面積，且表面帶有一定的電荷。一方面，水中的膠體顆粒、微小懸浮物會因范德華力被石英砂顆粒表面吸附；另一方面，水體中的膠體大多帶有負電荷，石英砂表面在水中通常帶正電，二者會因靜電吸附作用相互吸引，使膠體顆粒聚集在濾料表面。當這些被吸附的顆粒積累到一定程度時，還會形成一層黏性濾膜，這層濾膜又能進一步吸附和截留后續水中的雜質，提升過濾效果。

4. 沉淀作用（輔助凈化）
在石英砂過濾器內部，水流速度會被嚴格控制在較低水平。水中部分密度較大的懸浮顆粒，在重力作用下會自然沉降到濾料層的孔隙中，或者沉積在過濾器的底部集水區，從而被從水體中分離出來，這是對前三種機制的補充。
補充：濾料的粒徑級配與過濾效果的關系
石英砂過濾器的濾料并非單一粒徑，而是上粗下細的分層裝填方式：上層濾料粒徑大，孔隙大，主要截留大顆粒雜質，防止濾料層過快堵塞；下層濾料粒徑小，孔隙小，負責截留微小顆粒，保證出水水質。這種級配設計既延長了過濾周期，又提升了凈化精度。
過濾失效與再生
當濾料層截留的雜質達到飽和時，過濾阻力會急劇上升，出水水質變差，此時需要通過反洗操作再生：水流自下而上反向沖刷濾料層，使濾料顆粒松動、摩擦，將截留的雜質沖洗排出，之后濾料層恢復過濾能力，可重新投入使用。