اختبار تخثر البوليمر الكهربائي

يقدم

تُمثل معالجة المياه ومياه الصرف الصحي تحديًا كبيرًا في مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك الكيماويات والتعدين والأغذية والرعاية الصحية. يُعدّ التخثر (التكتل) طريقةً فعّالة لفصل الجسيمات الغروانية والعالقة من الماء. كما تجذب البوليمرات الكهربائية اهتمامًا كبيرًا نظرًا لكفاءتها العالية واستهلاكها المنخفض للطاقة. تُجرى اختبارات تخثر البوليمرات الكهربائية لتحديد النوع والجرعة الأمثل لهذه المواد. ستتناول هذه المقالة مبادئ وتطبيقات ومزايا طريقة الاختبار هذه.

ما هي البوليمرات الكهربية؟

البوليمرات الكهربائية هي بوليمرات قابلة للذوبان في الماء، تحتوي في بنيتها على مجموعات مشحونة إيجابياً أو سلبياً. تُصنف هذه المواد إلى ثلاث فئات:

بوليمرات إلكتروليتية كاتيونية (مشحونة إيجابيا) : تستخدم لتحييد الجسيمات المشحونة سلبًا.
بوليمرات إلكتروليتية أنيونية (سلبية) : تستخدم لتحييد الجسيمات المشحونة إيجابيا.
البوليمرات الكهربائية غير الأيونية (المحايدة) : تعمل عن طريق آليات الامتزاز والربط.

أثناء عملية التكتل، تقوم هذه المواد بربط الجسيمات الدقيقة معًا لتشكيل تكتلات يمكن فصلها بسهولة في خطوات لاحقة، مثل الترسيب أو الترشيح.

محطة تحضير البوليمر REM srl-stpl-es-0910

غرض اختبار تكتل البوليمر الكهربائي

الغرض من هذا الاختبار هو:

تحديد النوع المناسب من البوليمر الكهربائي (الكاتيوني، الأنيوني، أو غير الأيوني) لعينة معينة من المياه أو مياه الصرف الصحي.
تحديد الجرعة المثلى من البوليمر الكهربائي لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.
يدرس مدى سرعة تشكل جلطات الدم ومدى استقرارها.
تقليل العكارة والمواد الصلبة العالقة في منافذ محطة المعالجة.

طريقة إجراء اختبارات تخثر البوليمر الكهربائي

المواد والمعدات اللازمة

عينة من المياه أو مياه الصرف الصحي المراد تحليلها
مجموعة متنوعة من البوليمرات الكهربائية (الكاتيونية، الأنيونية، غير الأيونية)
جهاز اختبار الخزان
الماصات وأجهزة قياس الحجم
جهاز قياس الرقم الهيدروجيني وجهاز قياس المواد الصلبة الذائبة
جهاز قياس العكارة (مقياس العكارة)

خطوات الاختبار

إعداد العينة: قم بتحريك عينة الماء أو مياه الصرف الصحي بالتساوي بحيث يتم توزيع الجزيئات العالقة بالتساوي.
ضبط درجة الحموضة: في بعض الحالات، من الضروري ضبط درجة حموضة الماء لتحسين أداء البوليمر الكهربائي.
اختيار البوليمر الكهربائي: تمت إضافة كميات مختلفة من البوليمر الكهربائي المختلفة إلى العينة.
الخلط السريع (التخثر): قم بخلط العينة بسرعة عالية ( حوالي 150-200 دورة في الدقيقة) لمدة 1-2 دقيقة لتحييد الشحنة الموجودة على الجسيمات.
التحريك البطيء (التكتل): قم بخفض سرعة التحريك إلى 30-50 دورة في الدقيقة حتى تتكون الكتل (حوالي 15-20 دقيقة).
الراحة: توقف عن التحريك واترك الخثارة تتماسك (عادة لمدة 30 دقيقة).
تحليل النتائج: قياس العكارة، ومجموع المواد الصلبة العالقة، ووضوح عينات العوالق.

تحديد الجرعة المثالية

الجرعة المثلى للبولي إلكتروليت هي التي تُقلل العكارة وإجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS)، مع تقليل استهلاك المواد الكيميائية. تُقاس هذه الجرعة عادةً بالمليغرام لكل لتر (ppm).

العوامل المؤثرة على اختبارات التخثر

نوع وتركيز البوليمر الكهربائي : قد تستجيب كل عينة ماء بشكل أفضل لنوع معين من البوليمر الكهربائي.
يؤثر الرقم الهيدروجيني للماء بشكل مباشر على الشحنة السطحية للجسيمات وخصائص البوليمر الكهربائي.
سرعة الخلط والوقت : الخلط كثيرًا أو قليلًا جدًا قد يؤدي إلى تكوين جلطة ضعيفة.
كمية المواد العالقة والغروانية : كلما زاد تركيز الجسيمات، كلما زادت الجرعة المطلوبة من البوليمر الكهربائي.

التطبيقات الصناعية للبوليمرات الكهربائية

محطات معالجة المياه والصرف الصحي البلدية والصناعية
صناعات التعدين ومعالجة المواد (فصل المواد الصلبة عن الماء أثناء التعويم)
صناعة الورق (جمع الألياف وخفض الطلب البيولوجي البيوكيميائي)
صناعة الأغذية (معالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على الدهون والبروتينات)
إزالة المعادن الثقيلة من مياه الصرف الصناعي

مزايا استخدام البوليمرات الكهربائية

مقارنةً بمواد التخثر التقليدية، مثل الشبة أو كلوريد الحديديك، يكون استهلاك المواد الكيميائية أقل.
تتكثف الكتل بسرعة، مما يُقصّر وقت الترسيب.
ينخفض حجم الحمأة مقارنةً بالطرق التقليدية.
تتحسن جودة المياه العادمة، مع انخفاض كبير في العكارة.

ختاماً

اختبار تكتل البوليمرات الكهربائية هو طريقة علمية تُستخدم لتحديد النوع والكمية الأمثل للبوليمرات المستخدمة في عمليات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي. دقة هذا الاختبار تُقلل من تكاليف التشغيل وتُحسّن كفاءة المعالجة. تُستخدم البوليمرات الكهربائية على نطاق واسع في مختلف الصناعات نظرًا لكفاءتها العالية وتوافقها الحيوي الجيد نسبيًا.

إذا كنت تريد تحسين نظام الترشيح الخاص بك، فقد يكون إجراء اختبار تكتل البوليمر الكهربائي هو الحل الأفضل.

المصدر:

معايير ASTM وEPA لطرق اختبار التخثر.
دراسة حالة لمصنع عمليات صناعية.