تطبيقات مواد إزالة الرغوة وخصائصها في معالجة المياه الملوثة والنفايات السائلة

Thread Content

يُستخدم مواد إزالة الرغوة في معالجة مياه صناعة الورق بشكل أساسي في عمليتي تحضير اللب وطباعة الورق ضمن صناعة الورق. المكونات الرئيسية في هذه العملية هي اللجنين والسليلوز والأحماض العضوية المتطايرة، وهي تتميز بارتفاع تركيز الملوثات فيها، وكميات الانبعاثات الكبيرة، وصعوبة التحلل، بالإضافة إلى ضعف قابليتها للتحلل البيولوجي، مما يجعلها من أنواع المياه الصناعية الصعبة المعالجة. الطريقة الشائعة لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن صناعة الورق هي طريقة الترسيب، وهي طريقة فعالة وسهلة التطبيق ولا تتطلب معدات معقدة، لكن لها عيوب مثل ارتفاع التكاليف وإنتاج كميات كبيرة من الحمأة ； الطريقة الأخرى هي الطريقة البيولوجية، والتي تتميز بعدم حدوث تلوث ثانوي وانخفاض تكاليف المعالجة، لكنها لا تستطيع خفض مستويات الملوثات العضوية بشكل كامل. في السنوات الأخيرة، قام علماء محليون ودوليون بدراسات حول استخدام مسحوق التلك كعامل مساعد في تجميع الرواسب، أو كعامل ترسيب، أو كمساعد في عملية الترشيح، بالإضافة إلى استخدامه كمادة لإزالة الرغوة من مياه معالجة الورق. يُستخدم مواد إزالة الرغوة في معالجة المياه الملوثة بالزيوت بشكل أساسي في المياه الناتجة عن صناعة النفط، وصناعة الصلب، ومحطات الغاز، وصناعة الآلات، وذلك في سوائل التبريد والتشحيم. يؤدي تراكم الزيوت على سطح المياه إلى فقدان المياه لقدرتها على التنقية الذاتية، كما يخرب التوازن البيئي في المياه، مما يهدد صحة الإنسان ويؤثر أيضًا على إنتاج المحاصيل الزراعية. في الوقت الحالي، يُعدّ أسلوب الطفو الهوائي الطريقة الرئيسية لمعالجة المياه الملوثة بالزيوت، لكن هذه الطريقة تتطلب طاقة كبيرة، وكميات كبيرة من مواد الترسيب، بالإضافة إلى استخدام مساحات كبيرة. أما الطرق الأخرى مثل الطريقة الكهروكيميائية وطريقة الامتصاص، فهي تعاني أيضًا من عيوب مثل ارتفاع تكاليف التشغيل وضيق نطاق التطبيق. في السنوات الأخيرة، قدمت أبحاث بعض العلماء حول استخدام مسحوق إزالة الرغوة كمادة لامتصاص الزيوت، وهو ما يمثل طريقة جديدة لمعالجة المياه الملوثة بالزيوت. فحص يو رينهوان وآخرون تأثير عاملي كمية الطين الصخري وحجم حبيباته على فعالية جهاز التدوير المملوء بالغاز في تنقية المياه الملوثة بالزيت. أظهرت النتائج أنه عندما يكون حجم جزيئات مسحوق التلك (150 جرام/م³ من الماء) 0.074 مم، ويشكل ذلك 81% من المادة، فإن نسبة إزالة الزيوت تصل إلى 78.30%. كما أن مسحوق التلك له تأثير كبير في إزالة الزيوت باستخدام جهاز الدوران المملوء بالغاز، حيث ارتفعت نسبة إزالة الزيوت بحوالي 5% مقارنةً باستخدام مسحوق التلك. كما درس الباحثون فعالية استخدام مسحوق التلك في معالجة المياه الملوثة بالزيوت تحت ظروف مختلفة. أظهرت النتائج أنه عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، وبكمية من مسحوق التلك تبلغ 20 جرام/لتر، وبعد خلط الخليط لمدة 15 دقيقة، بلغت نسبة إزالة مؤشر COD في البنزين 97.8%، بينما بلغت نسبة إزالته في الديزل 81.5%. التلك هو معدن طبيعي عديم القدرة على التماسك مع الماء ولكنه قادر على التماسك مع الزيوت، ويمكنه تسهيل فصل الجسيمات عديمة القدرة على التماسك مع الماء عن تلك القادرة على التماسك مع الزيوت في الماء والزيت. لذلك، يمكن استخدام مسحوق التلك كمادة لامتصاص الزيوت في المياه الملوثة بالزيوت. معالجة مياه الصرف الناتجة عن الصبغات: تتميز مكونات مياه الصرف الناتجة عن الصبغات بتعقيدها ولونها الداكن، مما يسبب تلوثًا خطيرًا للبيئة. مياه الصرف الناتجة عن الصبغات الكاتيونية صعبة التحلل البيولوجي وإزالة لونها بسبب احتوائها على مجموعات عطرية معقدة، كما أن قابليتها للتحلل البيولوجي ضعيفة، ولذلك فإن معالجة مياه الصرف الناتجة عن الصبغات أمر صعب. الطرق التقليدية لمعالجة مياه الصبغات (مثل الترشيح والتكثيف) تقتصر فقط على تحويل الملوثات من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة أو الغازية، دون التخلص التام منها، كما أنها قد تسبب تلوثًا ثانويًا. لذلك، يتم تطوير تقنيات معالجة فعّالة وصديقة للبيئة باستمرار. مع تطور صناعات البتروكيماويات والبلاستيك وغيرها، أصبحت المياه العادمة التي تفرزها المصانع والتي تحتوي على مركبات أروماتية في تزايد مستمر. هذه الملوثات ذات بنية مستقرة وصعبة التحلل. حاليًا، تُعد طريقتا المعالجة الرئيسيتين للمياه العادمة الأروماتية هما طريقة الأكسدة المتقدمة باستخدام مواد كيميائية، وطريقة فصل الأغشية السائلة. الطريقة الأولى سهلة التطبيق وسريعة النتائج، لكن تكلفة تشغيلها مرتفعة، لذلك لا يتم استخدامها كثيرًا في الدول المحلية ； الطبقة السائلة المستخدمة في النوع الأخير تتقادم بسهولة، كما توجد مشاكل مثل تلوث الغشاء وارتفاع التكاليف. يُعد مسحوق إزالة الرغوة فعالًا جدًا في معالجة المياه الملوثة، ويعتمد ذلك بشكل أساسي على تركيب المياه الملوثة وخصائصها: (1) البنية المسامية الفريدة والمساحة السطحية النسبية الكبيرة ； (2) المجموعات الوظيفية على السطح مثل OH—، H—O—H، Si—O نشطة ； (3) الخاصية الطبيعية المكروهة للماء والمفضلة للزيوت ； (4) الاستقرار الكيميائي. تتمثل الطرق الرئيسية لتعديل مسحوق إزالة الرغوة المستخدم في معالجة المياه في طريقة التغطية السطحية، وطريقة التكسير الميكانيكي، وطريقة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، وطريقة التعديل بالأحماض. بعد تعديل مسحوق إزالة الرغوة، يزداد مساحة سطحه النوعية، وتتحسن خصائصه النشطة سطحيًا، كما تزداد قدرته على الامتصاص، ولذلك يمكن استخدامه في معالجة المياه الملوثة. يقترح الكاتب ضرورة التركيز على الجوانب التالية في الأعمال المستقبلية: (1) هناك عدد قليل من طرق تعديل مسحوق إزالة الرغوة كمادة لمعالجة المياه، ويجب، استنادًا إلى خصائصه الخاصة، توسيع نطاق البحث ليشمل طرق التعديل النشط الموضعي أو طرق تعديل الطبقة الخارجية، من أجل تحسين انتقائية امتصاص التلك المعدل للملوثات المحددة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا التركيز على مشكلة تصريف السوائل الحمضية في مسحوق التلك المُحمض ； (2) المياه الملوثة التي يتم معالجتها باستخدام مسحوق إزالة الرغوة غالبًا ما تكون مياهًا محاكاة للمختبرات أو مياهًا ملوثة بمادة واحدة فقط، ولا يزال من الضروري دراسة ما إذا كان يمكن استخدام هذا المسحوق على نطاق واسع في العمليات الإنتاجية الفعلية ； (3) تشير الدراسات إلى أن المزيج الناتج عن هجينة SN (أوكتاديميثيلهيدروكسيإيثيلكواتراميوم) مع كبريتات المغنيسيوم يمكنه امتصاص الأيونات السالبة في مياه الصرف الناتجة عن الصبغات. وبما أن التركيب البنيوي لكبريتات المغنيسيوم يشبه تركيب التلك، فيمكن النظر في استخدام هجينة التلك مع SN لإزالة الأيونات السالبة من مياه الصرف الناتجة عن الصبغات ； (4) استنادًا إلى خصائص التلك مثل القدرة على التشحيم والامتصاص، يمكن دراسة دور مسحوق إزالة الرغوة في تسهيل عملية الترشيح في تقنية الفصل بالأغشية ； (5) يجب تعزيز البحث في طرق استرداد وإعادة استخدام مسحوق إزالة الرغوة، من أجل توفير أساس نظري لتطوير استخدامه في معالجة المياه. مع التقدم في الأبحاث المتعلقة بقدرة مسحوق إزالة الرغوة على تنقية المياه من الملوثات، بالإضافة إلى التطور المستمر في تقنيات معالجة وتعديل مادة التلك، من المتوقع أن يحدث تقدم كبير في استخدام مسحوق إزالة الرغوة في مجال معالجة المياه.