ما هي البوليمرات المستخدمة كمواد مُرَسِّبة؟

تُعد عملية تخثير وترسيب المواد الصلبة العالقة مرحلة أساسية في عملية معالجة مياه الصرف الصحي، وهي عملية تعتمد بشكل أساسي على مواد كيميائية تسمىالمواد المُرَسِّبةتلعب البوليمرات دورًا حيويًا في هذا المجال، ومنها البولي أميد (PAM) والبولي أمينات. ستتناول هذه المقالة بالتفصيل المواد البوليمرية الشائعة المستخدمة في عملية التلبيد، وتطبيقاتها في معالجة مياه الصرف الصحي، ووظائفها.

ما هي المصطلحات الشائعة الاستخدام؟مواد التلبيد البوليمرية?

تشمل المواد البوليمرية المُرَسِّبة الشائعة الاستخدام البوليمرات الكاتيونية، والبوليمرات الأنيونية، والبوليمرات غير الأيونية. يمكن الحصول على هذه البوليمرات بطرق تركيبية مختلفة، وتتميز ببنية كاتيونية ومتفرعة متنوعة. في التطبيقات العملية، من الضروري اختيار المواد البوليمرية المُرَسِّبة المناسبة وفقًا لظروف مياه الصرف الصحي للحصول على أفضل نتائج المعالجة. يُستخدم بولي أكريلاميد (PAM) وبولي ثنائي أليل ثنائي ميثيل كلوريد الأمونيوم (polyDADMAC) على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصناعي. يُعد بولي أكريلاميد أكثر المواد المُرَسِّبة استخدامًا في العالم. هذه البوليمرات القابلة للذوبان في الماء هي بوليمرات اصطناعية، ويمكن تصميمها خصيصًا لتطبيقات محددة من خلال تغيير أوزانها الجزيئية، ولزوجتها، ودرجة شحنتها، وأشكالها المختلفة مثل الجسيمات والمستحلبات، وغيرها. يُستخدم بولي ثنائي أليل ثنائي ميثيل كلوريد الأمونيوم (polyDADMAC) على نطاق واسع في معالجة مياه الصنبور، ومعالجة المياه الخام، وتجفيف الحمأة، وصناعة الورق، وصناعة الطباعة والصباغة.

استخدامالمواد المُرَسِّبة في معالجة مياه الصرف الصحي

يتمثل الهدف الرئيسي لمعالجة مياه الصرف الصحي في إزالة الملوثات، مثل المواد الصلبة العالقة والمواد العضوية الذائبة والجسيمات الغروية، من الماء لتحسين جودته. وتلعب المواد المُرَسِّبة دورًا حيويًا في هذه العملية، إذ تعمل على تجميع الجسيمات الدقيقة والمواد الغروية في الماء لتكوين كتل أكبر، يسهل إزالتها بالترسيب أو الترشيح. وهذا لا يُحسِّن جودة المياه فحسب، بل يُحسِّن أيضًا كفاءة المعالجة ويُقلِّل تكاليفها.

لماذا يمكن للبوليمرات أن تصنع مواد التلبيد؟

تُستخدم البوليمرات كمواد مُرَسِّبة، ويعود ذلك أساسًا إلى وزنها الجزيئي العالي وبنيتها المتفرعة. تُتيح هذه الخصائص للبوليمر امتصاصًا أفضل على الجسيمات، مُكَوِّنًا رُكامًا أكبر حجمًا يترسب بسرعة. إضافةً إلى ذلك، تُزيل البوليمرات التنافر الكهروستاتيكي بين الجسيمات من خلال معادلة الشحنات، مما يسمح للجسيمات بالاقتراب والتكتل معًا.

آلية عمل البوليمرات في معالجة مياه الصرف الصحي

يمكن تقسيم آلية عمل البوليمرات كمواد مُرَسِّبة إلى ثلاث خطوات: معادلة الشحنة، والتلبيد الجسري، والالتقاط الشبكي. أولًا، يُزيل البوليمر التنافر الكهروستاتيكي بين الجزيئات من خلال معادلة الشحنة، مما يسمح للجزيئات بالاقتراب. ثم يربط البوليمر الجزيئات معًا لتشكيل كتل أكبر من خلال التلبيد الجسري. أخيرًا، تتجمع هذه الكتل وتترسب في الماء بفعل حركة الشباك.

العوامل المؤثرة على كفاءة البوليمرات في معالجة مياه الصرف الصحي

تؤثر عوامل عديدة على كفاءة معالجة مياه الصرف الصحي بالبوليمرات، منها نوع البوليمر، والجرعة، ودرجة الحموضة، ودرجة الحرارة، وسرعة التحريك، وغيرها. ويُعدّ نوع البوليمر والجرعة من أهم هذه العوامل. فلكل نوع من أنواع البوليمر خصائص شحنة وتوزيعات وزن جزيئي مختلفة، لذا من الضروري اختيار النوع والجرعة المناسبين لكل نوع من أنواع مياه الصرف الصحي لتحقيق أفضل النتائج. إضافةً إلى ذلك، تؤثر عوامل أخرى كدرجة الحموضة ودرجة الحرارة وسرعة التحريك على كفاءة المعالجة، ويجب تحديد الظروف المثلى من خلال التجارب.

تؤدي البوليمرات دورًا هامًا كمواد مُرَسِّبة في معالجة مياه الصرف الصحي. ويُمكن للفهم المُعمَّق لآلية عمل البوليمرات والعوامل المؤثرة فيها أن يُوفِّر دعمًا نظريًا هامًا وتوجيهًا عمليًا لتحسين عمليات معالجة مياه الصرف الصحي ورفع كفاءتها. وفي المستقبل، ومع التحسين المُستمر لمتطلبات حماية البيئة والتقدم المُتواصل للعلوم والتكنولوجيا، يُعتقد أن استخدام البوليمرات في معالجة مياه الصرف الصحي سيتوسع ويتعمق.