مبدأ عمل مساعد ترشيح الدياتوميت
تتمثل وظيفة مواد الترشيح المساعدة في تغيير حالة تكتل الجسيمات، وبالتالي تغيير توزيع أحجامها في الراشح. تتكون مواد الترشيح المساعدة المصنوعة من الدياتوميت بشكل أساسي من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) المستقر كيميائيًا، والذي يحتوي على مسامات دقيقة داخلية وفيرة، مكونًا هياكل صلبة متنوعة. خلال عملية الترشيح، يشكل التراب الدياتومي أولًا طبقة مسامية من مادة الترشيح المساعدة (طبقة أولية) على لوحة الترشيح. عند مرور الراشح عبر مادة الترشيح المساعدة، تتكتل الجسيمات الصلبة في المعلق، ويتغير توزيع أحجامها. تُحجز شوائب الجسيمات الكبيرة على سطح المادة المساعدة، مكونة طبقة ذات توزيع حجمي ضيق. وتستمر هذه الشوائب في حجب واحتجاز الجسيمات ذات الأحجام المماثلة، مكونة تدريجيًا طبقة ترشيح ذات مسامات محددة. مع تقدم عملية الترشيح، تدخل الشوائب ذات الأحجام الأصغر تدريجيًا إلى طبقة مادة الترشيح المساعدة المصنوعة من التراب الدياتومي المسامية، حيث يتم احتجازها. نظرًا لأن التراب الدياتومي يتميز بمسامية تبلغ حوالي 90% ومساحة سطحية كبيرة، فعندما تدخل الجسيمات الصغيرة والبكتيريا إلى المسام الداخلية والخارجية للمادة المساعدة في الترشيح، غالبًا ما يتم احتجازها بسبب الامتزاز وأسباب أخرى، مما يقلل من إزالة الجسيمات الدقيقة والبكتيريا من المحلول، ويحقق تأثير ترشيح جيد. تتراوح جرعة المادة المساعدة في الترشيح عادةً بين 1% و10% من كتلة المواد الصلبة المحتجزة. وإذا كانت الجرعة عالية جدًا، فقد يؤثر ذلك سلبًا على سرعة الترشيح.
تأثير التصفية
يتم تحقيق تأثير الترشيح لمادة الدياتوميت المساعدة في الترشيح بشكل أساسي من خلال الإجراءات الثلاثة التالية:
1. تأثير الفرز
هذا تأثير ترشيح سطحي، فعندما يتدفق السائل عبر التراب الدياتومي، تكون مسام التراب الدياتومي أصغر من حجم جزيئات الشوائب، فلا تستطيع هذه الجزيئات المرور وتُحجز. يُسمى هذا التأثير بالغربلة. في الواقع، يمكن اعتبار سطح كعكة الترشيح سطحًا منخلًا بمسام متوسطة الحجم. عندما يكون قطر الجزيئات الصلبة مساويًا (أو أقل بقليل) لقطر مسام التراب الدياتومي، تُفصل هذه الجزيئات عن المعلق، مما يُسهم في الترشيح السطحي.
2. تأثير العمق
يُعرف تأثير العمق بتأثير الاحتجاز في الترشيح العميق. في هذا النوع من الترشيح، تحدث عملية الفصل داخل الوسط فقط. بعض جزيئات الشوائب الصغيرة التي تمر عبر سطح طبقة الترشيح تُعاق بسبب القنوات الدقيقة المتعرجة داخل التراب الدياتومي والمسام الأصغر داخل طبقة الترشيح. غالبًا ما تكون هذه الجزيئات أصغر من المسام الدقيقة في التراب الدياتومي. عند اصطدام الجزيئات بجدار القناة، قد تنفصل عن تدفق السائل. ومع ذلك، يعتمد حدوث ذلك على التوازن بين قوة القصور الذاتي ومقاومة الجزيئات. يتشابه هذا الاعتراض والفرز في طبيعتهما وينتميان إلى العمليات الميكانيكية. ترتبط قدرة الترشيح على فصل الجزيئات الصلبة بشكل أساسي بالحجم والشكل النسبيين للجزيئات الصلبة والمسام.
3. تأثير الامتزاز
يختلف تأثير الامتزاز تمامًا عن آليتي الترشيح المذكورتين سابقًا، ويمكن اعتباره في الواقع تجاذبًا كهروكينيتيكيًا، يعتمد أساسًا على خصائص سطح الجسيمات الصلبة والتراب الدياتومي نفسه. فعندما تصطدم الجسيمات ذات المسام الداخلية الصغيرة بسطح التراب الدياتومي المسامي، فإنها تنجذب بفعل الشحنات المتعاكسة أو تُشكّل تجمعات متسلسلة من خلال التجاذب المتبادل بين الجسيمات، وتلتصق بالتراب الدياتومي، وكل ذلك يندرج تحت الامتزاز. يُعد تأثير الامتزاز أكثر تعقيدًا من التأثيرين السابقين، ويُعتقد عمومًا أن سبب احتجاز الجسيمات الصلبة ذات أقطار المسام الأصغر يعود أساسًا إلى:
(1) القوى بين الجزيئية (المعروفة أيضًا باسم جاذبية فان دير فالس)، بما في ذلك تفاعلات ثنائي القطب الدائمة، وتفاعلات ثنائي القطب المستحثة، وتفاعلات ثنائي القطب الآنية؛
(2) وجود جهد زيتا؛
(3) عملية التبادل الأيوني.
تاريخ النشر: 1 أبريل 2024