من المراحل الأساسية في عملية معالجة مياه الصرف الصحي تخثر المواد الصلبة العالقة وترسيبها، وهي عملية تعتمد بشكل أساسي على مواد كيميائية تُسمى المُرَكِّبات. وفي هذا، تلعب البوليمرات دورًا حيويًا، ومن بينها البولي أمينات المتعددة (PAM). ستتناول هذه المقالة المواضيع الشائعةمواد البوليمر المُخَلِّطة, استخدام البوليمرات كمواد متخثرة في معالجة مياه الصرف الصحي، والوظائف التي تقوم بها.
ما هي المواد البوليمرية المخلوطة المستخدمة بشكل شائع؟
تشمل مُرَكِّبات البوليمر الشائعة الاستخدام البوليمرات الكاتيونية والأنيونية وغير الأيونية. يمكن الحصول على هذه البوليمرات بطرق تركيبية مختلفة، وتتميز بتركيبات كاتيونية ومتفرعة مختلفة. في التطبيقات العملية، من الضروري اختيار مُرَكِّبات بوليمرية مناسبة وفقًا للظروف الخاصة لمياه الصرف الصحي للحصول على أفضل نتائج معالجة. يُستخدم بولي دادماك (PAM)، وهو بوليمر بولي أكريلاميد، على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصناعي. يُعد بولي أكريلاميد أكثر مُرَكِّبات البوليمر استخدامًا في العالم. هذه البوليمرات القابلة للذوبان في الماء تركيبية، ويمكن تصميمها خصيصًا لتطبيقات محددة بأوزان جزيئية مختلفة، ولزوجة مختلفة، ودرجات شحن مختلفة، وأشكال مختلفة مثل الجسيمات والمستحلبات، إلخ. يُستخدم بولي دادماك على نطاق واسع في مياه الصنبور، وتَخَلُّط المياه الخام، وتجفيف الحمأة، وصناعة الورق، وصناعة الطباعة والصباغة.
استخدام المواد المُخَلِّبة في معالجة مياه الصرف الصحي
الهدف الرئيسي من معالجة مياه الصرف الصحي هو إزالة الملوثات، مثل المواد الصلبة العالقة والمواد العضوية الذائبة والجسيمات الغروية، من الماء لتحسين جودته. وفي هذه العملية، تلعب المواد المُرَشِّبة دورًا حيويًا. فباستخدامها، يمكن تكتل الجسيمات الدقيقة والمواد الغروية في الماء لتكوين كتل أكبر، والتي يسهل إزالتها بالترسيب أو الترشيح. وهذا لا يُحسّن جودة المياه فحسب، بل يُحسّن أيضًا كفاءة المعالجة ويُخفّض تكاليفها.
لماذا يمكن للبوليمرات أن تصنع مواد مخلوطة؟
يمكن استخدام البوليمرات كمواد مُركّبة، ويرجع ذلك أساسًا إلى وزنها الجزيئي المرتفع وبنيتها متعددة الفروع. تتيح هذه الخصائص للبوليمر امتصاصًا أفضل للجسيمات، مُشكّلةً كتلًا أكبر حجمًا تترسب بسرعة. بالإضافة إلى ذلك، تُزيل البوليمرات التنافر الكهروستاتيكي بين الجسيمات من خلال معادلة الشحنة، مما يسمح للجسيمات بالاقتراب والتكتل معًا.
آلية عمل البوليمرات في معالجة مياه الصرف الصحي
يمكن تقسيم آلية عمل البوليمرات كمواد مُركّبة إلى ثلاث خطوات: معادلة الشحنة، والتكتل الجسري، والتقاط الشبكة. أولاً، يُزيل البوليمر التنافر الكهروستاتيكي بين الجسيمات من خلال معادلة الشحنة، مما يسمح للجسيمات بالاقتراب. ثم يربط البوليمر الجسيمات معًا لتكوين تكتلات أكبر من خلال التكتل الجسري. وأخيرًا، تتجمع هذه التكتلات وتستقر في الماء من خلال حركة الشباك.
العوامل المؤثرة على كفاءة البوليمرات في معالجة مياه الصرف الصحي
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على كفاءة معالجة البوليمرات لمياه الصرف الصحي، بما في ذلك نوع البوليمر، والجرعة، وقيمة الرقم الهيدروجيني (pH)، ودرجة الحرارة، وسرعة التحريك، وغيرها. من أهم هذه العوامل نوع البوليمر وجرعته. تختلف أنواع البوليمرات المختلفة في خصائص الشحنة وتوزيع الوزن الجزيئي، لذا من الضروري اختيار نوع البوليمر وجرعته المناسبين لمختلف أنواع مياه الصرف الصحي لتحقيق أفضل نتائج المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر عوامل مثل قيمة الرقم الهيدروجيني (pH)، ودرجة الحرارة، وسرعة التحريك على كفاءة المعالجة، ويجب تحديد الظروف المثلى من خلال التجارب.
تلعب البوليمرات دورًا هامًا كمواد مُركِّبة في معالجة مياه الصرف الصحي. ويُمكن للفهم المتعمق لآلية عمل البوليمرات والعوامل المؤثرة فيها أن يُوفر دعمًا نظريًا وإرشادات عملية هامة لتحسين عمليات معالجة مياه الصرف الصحي وزيادة كفاءتها. وفي المستقبل، ومع التحسين المستمر لمتطلبات حماية البيئة والتقدم المُستمر في العلوم والتكنولوجيا، يُعتقد أن تطبيق البوليمرات في معالجة مياه الصرف الصحي سيكون أوسع نطاقًا وأكثر تعمقًا.
وقت النشر: ٢٦ يونيو ٢٠٢٤