غشاء uf

أنواع أغشية الترشيح فوق الجزيئي

تُستخدم أغشية الترشيح فوق الجزيئي (UF) بشكل شائع في معالجة المياه. في هذا السياق، تهدف إلى فصل الجزيئات عن المياه ذات الأحجام المختلفة. إلى جانب أغشية الترشيح فوق الجزيئي الأنبوبية العادية المستخدمة في معالجة المياه، هناك أنواع أخرى من أغشية الترشيح فوق الجزيئي مصممة لتطبيقات متنوعة.

• أغشية أنبوبية: هي أنابيب مفتوحة النهايات مصنوعة من ألياف مجوفة أو أفلام رقيقة. تتميز أغشية أنبوبية بأقطار أكبر. يتدفق الماء عبرها من الخارج إلى الداخل. غالبًا ما تُستخدم أغشية الترشيح فوق الجزيئي الأنبوبية في معالجة المحاليل ذات اللزوجة العالية أو التلوث المنخفض.
• تكوينات أغشية ملفوفة: في تكوينات أغشية ملفوفة، يتم لف الغشاء داخل وعاء الضغط. ثم يتدفق الماء عبر الأقسام المستقيمة من الغشاء. يمكن تطبيق التكوينات الملفوفة في التناضح العكسي (RO) وترشيح النانو (NF)، وكذلك في الترشيح فوق الجزيئي.
• أغشية شعرية: أغشية شعرية هي ألياف مجوفة يتم تجميعها وتغطيتها. يشبه شكل أغشية شعرية شكل الغشاء الأنبوبي، لكن القطر أصغر، لا يزيد عن 1 سم. بالإضافة إلى معالجة المياه، يمكن أيضًا استخدام أغشية الترشيح فوق الجزيئي الشعرية لفصل السوائل البيولوجية، مثل بلازما الدم. مما يجعلها مناسبة للصناعة الطبية الحيوية.
• أغشية ملفوفة لولبية: في التصميم، تتكون أغشية ملفوفة لولبية من صفائح مسطحة من مادة الغشاء ومُفصِّل ملفوف بشكل لولبي حول أنبوب نفاذ. تُستخدم أغشية ملفوفة لولبية على نطاق واسع في تحلية مياه البحر وتليين المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي البلدية. غالبًا ما تُستخدم في التناضح العكسي (RO) وترشيح النانو (NF) وكذلك الترشيح فوق الجزيئي.

مواصفات وصيانة أغشية الترشيح فوق الجزيئي

• مادة الغشاء:

  تحدد مواصفات مادة الغشاء عادةً العنصر الذي صنعت منه الألياف، مثل بولي فينيلدين فلوريد (PDVF) أو بولياميد (PA) أو بوليسلفون (PS) وغيرها. تتمتع جميعها بمرونة قوية وانتقائية وقدرة تنقية وخصائص مضادة للبكتيريا وطول العمر وغيرها من المزايا.

• القطر الخارجي/القطر الداخلي:

  تأتي الأغشية بأقطار مختلفة للألياف، والتي تعتمد بشكل شائع على التكنولوجيا المتبعة في عملية معالجة المياه. تشمل الألياف المجوفة والأنبوبية والشعرية. في الألياف المجوفة، يوجد قطرين، الخارجي والداخلي، اللذان يؤثران على سعة الترشيح ومساحة سطح الغشاء. تتمتع الألياف ذات الأقطار الخارجية الكبيرة بمساحات سطح أكبر وسعة ترشيح أعلى.

• حجم المسام:

  يحدد حجم مسام غشاء الترشيح فوق الجزيئي أنواع الجسيمات المحددة التي يمكن فصلها. تُستخدم قيمة قطع الوزن الجزيئي (MWCO)، أو الحجم، عادةً لوصف أحجام مسام الغشاء. على سبيل المثال، سيزيل غشاء بقيمة قطع وزن جزيئي تبلغ 100000 البروتينات وبعض الكائنات الحية الدقيقة ولكنه سيسمح بمرور الماء والأملاح الذائبة.

• طول وحدة الغشاء:

  يشير طول وحدة الغشاء إلى حجم الأغشية. الأطوال النموذجية هي 1 و 2 و 3 و 4 و 6 و 8 و 10 قدم. تؤثر أطوال أغشية الترشيح فوق الجزيئي على معدلات التدفق وكفاءة الترشيح وعدد الأغشية في وعاء أو عربة معينة.

• مساحة سطح الغشاء:

  مساحة سطح الغشاء هي مساحة الغشاء المعرضة لمحلول التغذية أثناء التشغيل. تؤثر مساحة السطح المتاحة للترشيح بشكل مباشر على معدل التدفق وسعة الإنتاج لنظام الترشيح. تُقاس مساحات سطح الغشاء عادةً بالأقدام المربعة أو الأمتار المربعة.

تُعد صيانة غشاء الترشيح فوق الجزيئي أمرًا بالغ الأهمية لأنها تضمن عمل النظام بكفاءة، وتُعد فعالة من حيث التكلفة على المدى الطويل، وتطيل عمر المعدات. يمكن أن يؤدي الاستخدام الإهمالي للأغشية إلى التلوث السريع وزيادة الضغط عبر الغشاء وفشل الغشاء المبكر. فيما يلي بعض نصائح الصيانة المفيدة لأغشية الترشيح فوق الجزيئي:

• التنظيف المنتظم:

من المهم تنظيف الأغشية بشكل منتظم لإزالة الرواسب التي تتراكم بمرور الوقت. يساعد ذلك على الحفاظ على أدائها. ستعتمد وتيرة التنظيف على نوع الغشاء المستخدم وميل السائل المرشح للتلوث وظروف التشغيل.

• منع فرط التحميل:

يمكن أن يؤدي فرط تحميل الأغشية إلى التلوث السريع وتقليل عمرها الافتراضي. يشير فرط التحميل إلى استخدام الغشاء لترشيح سائل يحتوي على أحمال تلوث عالية أو إنتاجيات عالية، مما يعني، بمعنى آخر، "كثرة". لمنع فرط التحميل، تأكد من أن سعة الغشاء المحدد كافية للحمل المحتمل.

• كيمياء التنظيف المناسبة:

اختر مواد كيميائية تنظيف مناسبة لتسبق مادة الغشاء ومقاومتها. أجرِ دراسة تجريبية قبل التطبيق على نطاق واسع. يمكن أن تتسبب المواد الكيميائية الخاطئة في أضرار لا يمكن إصلاحها للغشاء.

• مراقبة الأداء:

راقب باستمرار معلمات أداء نظام الغشاء وحلل الاتجاهات بمرور الوقت. تشمل معلمات المراقبة الضغط عبر الغشاء ومعدلات التدفق ونوعية المرشح والطاقة المستهلكة في الضخ. اتخذ إجراءً فوريًا عند أدنى انحراف عن الاتجاه لمنع المزيد من التدهور وتجنب الكارثة. إذا كان هناك ارتفاع في استهلاك الطاقة في نظام الغشاء، فتحقق منه واتخذ الخطوات اللازمة دون تأخير.

• التخزين المناسب:

عند الضرورة، احتفظ بالأغشية بشكل صحيح لمنع التلف. اتبع إرشادات الشركة المصنعة لإجراء التخزين المناسب. وإلا، فقد تجف الأغشية، مما يؤدي إلى التشقق أو التلف. كما يجب تخزين الأغشية في بيئة مناسبة خالية من التلوث.

تطبيقات أغشية الترشيح فوق الجزيئي

• محطات معالجة المياه

  في معالجة مياه الشرب، يعمل غشاء الترشيح فوق الجزيئي من السليلوز كحاجز لفصل العوامل الممرضة والكيسات والعكارة عن المياه الخام. يمكن بعد ذلك استخدام المياه النقية التي تم جمعها بعد عملية ترشيح الترشيح فوق الجزيئي للتلميع النهائي، وهي آمنة للاستهلاك البشري. تشمل الملوثات النموذجية التي تُزال بواسطة مرشح غشاء الترشيح فوق الجزيئي البكتيريا والبيروجينات والكولويدات والمواد العضوية.

• معالجة مياه الصرف الصناعي

  يمكن للصناعات استخدام عملية الترشيح فوق الجزيئي لتقليل حجم مياه الصرف الصحي الخاصة بها. يمكن بعد ذلك نقل تيارات المياه المركزة للخارج للمعالجة الإضافية. يسمح ذلك للصناعات بإعادة استخدام المياه لتطبيقات أخرى، مما يحفظ المياه لعمليات التصنيع لخفض التأثير البيئي.

  معالجة الأغذية والمشروبات

  تعد تكنولوجيا غشاء الترشيح فوق الجزيئي في صناعة الأغذية حلاً مستدامًا للتركيز والفصل. تمكن الصناعة من الحفاظ على المياه والطاقة مع الحفاظ على سلامة المنتج. تشمل التطبيقات الشائعة في صناعة الأغذية والمشروبات تركيز بروتين مصل اللبن وإزالة المعادن من الحليب وتوضيح العصير واستعادة البيرة والنبيذ وتركيز محلول السكر والملح واستعادة الإنزيمات ومعالجة مياه الشرب واستعادة المنتجات الثانوية القيمة في صناعة الأغذية.

• الصناعات الدوائية والتكنولوجيا الحيوية

  في التكنولوجيا الحيوية، يكون مرشح غشاء UL مسؤولًا عن فصل وتركيز الجزيئات الحيوية القيمة. في الصناعة الدوائية، تساعد أغشية الترشيح فوق الجزيئي في تعقيم وتنقية المياه والمذيبات الأخرى المستخدمة في عملية تصنيع الأدوية لضمان الامتثال للمعايير التنظيمية الصارمة.

كيفية اختيار أغشية الترشيح فوق الجزيئي

قبل اختيار أغشية الترشيح فوق الجزيئي للتطبيقات المطلوبة، من الضروري مراعاة بعض العوامل المهمة:

• نوعية المياه الخام

  من الضروري فهم طبيعة وتكوين المياه الخام. بشكل عام، تحتوي المياه الخام على جسيمات ذائبة ومعلقة مثل الطمي والكائنات الحية الدقيقة. يعتمد اختيار غشاء الترشيح فوق الجزيئي المناسب على هذه العوامل.

• معدل التدفق والنفاذية

  تحتاج الشركات إلى تحديد معدل التدفق المطلوب للمياه المرشحة. تؤثر نفاذية غشاء الترشيح فوق الجزيئي النموذجي على معدل التدفق. اعتمادًا على معدل التدفق المطلوب، يجب عليهم اختيار غشاء ذو نفاذية مناسبة.

• تكوين الوحدة

  يجب مراعاة الوحدات مثل أغشية شعرية أو ألياف مجوفة أو صفائح مسطحة بناءً على تصميم النظام. تعتبر قابلية التكيف مع البنية التحتية الحالية واحتياجات الأداء أيضًا من الاعتبارات المهمة للشركات.

• ظروف التشغيل

  يجب مراعاة نطاق درجة الحرارة والضغط التشغيلية عند اختيار غشاء الترشيح فوق الجزيئي. يجب على المشترين اختيار الأغشية التي يمكنها تحمل ظروف التشغيل في النظام وضمان الاستقرار والأداء.

• التنظيف والصيانة

  يجب تقييم متطلبات تنظيف وصيانة أغشية الترشيح فوق الجزيئي. يمكن أن يؤثر اختيار الغشاء على وتيرة تعقيد إجراءات التنظيف. كما أنه يؤثر على تكاليف الصيانة على المدى الطويل. يجب على المشترين اختيار الأغشية المصنوعة من مواد متينة ويمكن تنظيفها بسهولة باستخدام مواد كيميائية تنظيف قياسية.

أسئلة شائعة حول غشاء الترشيح فوق الجزيئي

س1: ما الفرق بين غشاء الترشيح فوق الجزيئي والغشاء الأخرى؟

ج1: يشبه غشاء الترشيح فوق الجزيئي غشاء الترشيح الدقيق. كلاهما أغشية ترشيح متقاطعة التدفق تسمح بمرور الماء بينما تحجب الملوثات. يستخدم غشاء الترشيح الدقيق مسامًا أصغر، والتي يمكن أن تفلتر بعض البكتيريا، ولكن ليس الفيروسات. يتمتع غشاء الترشيح فوق الجزيئي بمسام أرق من غشاء الترشيح الدقيق، مما يسمح له بتصفية الجسيمات الذائبة الأكبر والكولويدات والبكتيريا، بما في ذلك تلك ذات الأحجام الصغيرة مثل الفيروسات، مما يجعله أكثر فعالية من غشاء الترشيح الدقيق. غالبًا ما يُستخدم غشاء الترشيح الدقيق في عملية dang حيث تكون المواد الصلبة المعلقة أكبر من 0.1 ميكرون. يستخدم غشاء التناضح العكسي (RO) تقنية مختلفة. يستخدم جانبي نفاذ وتركيز لترشيح المياه. تمتلك أغشية الترشيح فوق الجزيئي مسامًا أصغر من غشاء الترشيح الدقيق، مما يسمح لها بتصفية الجسيمات الصغيرة مثل 0.01 ميكرون، بما في ذلك بعض الجزيئات الكبيرة (البروتينات والفيروسات). يمكن لغشاء RO تصفية الأملاح، تاركًا وراءه مياه نقية.

س2: ما هو عمر مرشحات الترشيح فوق الجزيئي؟

ج2: يبلغ عمر مرشح الترشيح فوق الجزيئي المتوقع 20 عامًا، على الرغم من أنه قد يختلف بناءً على الاستخدام والصيانة ونوعية المياه. يجب أن تدوم 20 عامًا عند استخدامها في المناطق الريفية وتتم معالجتها بشكل جيد؛ إذا تم استخدامها في المناطق الحضرية ذات التلوث العالي وعدم معالجتها بشكل جيد، فقد ينخفض عمرها الافتراضي.

س3: هل يمكن تشغيل غشاء الترشيح فوق الجزيئي بدون كهرباء؟

ج3: نعم، بخلاف بعض تقنيات تنقية المياه الأخرى التي تتطلب الضغط، يمكن تركيب أنظمة الجاذبية في الأماكن ذات الارتفاعات العالية، مما يسمح بمرور الماء عبر الغشاء.

س4: هل يمكن ترشيح الزيت بأكمله؟

ج4: لا، في حين أن أغشية الترشيح فوق الجزيئي يمكنها تصفية مجموعة واسعة من الملوثات بفعالية، إلا أنها لا تستطيع تصفية الزيت. الزيت عبارة عن مستحلب، والمستحلب يتطلب طرق معالجة متخصصة مثل الطرد المركزي أو الامتصاص ليتم فصله.