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聚結式濾油機的工作原理是根據油水比重與油水表面張力分離原理；不同的液體有着不同的表面張力，而液體流過小孔時，表面張力越小，所通過的速率就越快。
當不同的混合液體流入分離器後，首先進入聚結濾芯，聚結濾芯具有深層過濾介質，其孔徑逐層遞增。由于表面張力的差異，油液快速通過濾層，而水卻緩慢得多；由于聚結濾芯采用親水性材料，微小的水滴更是吸附在濾層表面從而形成大水滴的聚結。受動能的作用，小液滴競相通過開孔，逐漸彙成大的水滴，並在重力作用下沉降而與油液分離，通過聚結濾芯後的油液，仍有尺寸較小的水珠在慣性作用下向前至油水分離濾芯處。油水分離濾芯由特殊的疏水材料制成，在油液通過分離濾芯時，水珠被擋在分離濾芯的外面，而油液則通過分離濾芯，並從出口排出達到淨化效果。
