الإبحار في عالم المرشحات الغشائية: الأنواع والاستخدامات والفوائد (Ⅰ)

مقدمة

تقنية الترشيح بالأغشية هي طريقة فيزيائية تستخدم أغشية رقيقة أو مسامية لفصل الجسيمات الدقيقة عن السوائل أو الغازات وترشيحها وتنقيتها. هذه الأغشية، المصنوعة عادةً من مواد اصطناعية (مثل البوليستر والبولي أميد والبولي كربونات وغيرها) تحجب الجسيمات الصلبة أو الكائنات الدقيقة أو المواد المذابة أو المذيبات، وتنقي السائل بفعالية. واعتمادًا على هدف الترشيح المطلوب، يمكن أن يكون لها أحجام مسام تتراوح من النانومتر إلى مقياس الميكرون. تختلف عن تقنية الفصل التقليدية مثل الترسيب والامتزاز والتبادل الأيوني وما إلى ذلك، فإن تقنية الترشيح الغشائي سهلة التشغيل، وتتميز بكفاءة ترشيح عالية ودقة ترشيح واستهلاك منخفض للطاقة. من أنواع المواد المستخدمة في صناعة أغشية الترشيح، تقدم هذه المقالة الخصائص وعملية التحضير ونطاق التطبيق لأنواع مختلفة من مرشحات الأغشية لتزويدك بمرجع لاختيارك.

2 ما هي مرشحات الأغشية

تُستخدم المرشحات الغشائية بشكل شائع في المختبرات والإنتاج الصناعي ومعالجة المياه ومعالجة الأغذية والمستحضرات الصيدلانية ومختلف المجالات الأخرى لفصل وتنقية وتنقية السوائل أو الغازات. تقوم هذه المرشحات بتصفية السوائل باستخدام أغشية ذات أحجام أو مواصفات محددة المسام لفصل الجسيمات ذات حجم أو نوع معين.

تعمل المرشحات الغشائية على أساس تأثير استبعاد الحجم، حيث يتم حظر الجسيمات بشكل انتقائي بناءً على حجمها وحجم مسام الغشاء. وبالتالي، يمكن تقسيمها إلى أنواع مختلفة بناءً على أحجام مسام الأغشية. على سبيل المثال، تقوم الأغشية المسامية الدقيقة بتصفية معظم الكائنات الحية الدقيقة والبكتيريا والمواد المذابة الجزيئية الكبيرة، بينما تقوم أغشية الترشيح الفائق بتصفية الجسيمات الأكبر حجمًا مثل البروتينات والغرويات.

يمكن أيضًا تقسيم المرشحات الغشائية وفقًا لنوع المادة المستخدمة في صناعة الغشاء。 تتكون الأغشية الأكثر استخدامًا بشكل عام من البوليمرات (ممثلة بالبولي إيثر سلفون (PES)، وفلوريد البولي فينيلدين (PVDF)، إلخ)، والسيراميك (ممثلة بأكسيد الزركونيوم والسيراميك القائم على الألومينا، إلخ).)، والبنى النانوية (ممثلة بأنابيب ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية وأكسيد الجرافين (GO) وأنابيب الكربون النانوية (CNT)) والأطر المعدنية العضوية (MOFs)، إلخ. تتميز أغشية الترشيح هذه بخصائص مختلفة وتستخدم على نطاق واسع في مجالات مختلفة من الحياة الإنتاجية والبحثية.

نظرًا لمحدودية المساحة، ستركز هذه المقالة بالتفصيل على الأغشية البوليمرية والسيراميك. وللحصول على رؤى أكثر شمولاً، تابعوا موقعنا الإلكتروني للاطلاع على مقالة لاحقة من الجزء الثاني التي ستستكشف التطبيقات المتقدمة وخصائص الأغشية ذات البنية النانوية والأطر العضوية المعدنية.

الشكل 1 مرشحات غشائية لتنقية المياه

3 الأغشية البوليمرية

3.1 البولي إيثر سلفون (PES)

3.1.1.1 مقدمة عن البولي إيثر سلفون

يعتبر البولي إيثر سلفون (PES) من البلاستيك الهندسي المهم مع العديد من الخصائص الكيميائية والفيزيائية الممتازة. يتكون تركيبه الكيميائي بشكل أساسي من وحدات أثير الفينيلدين المتكررة، مما يشكل بنية بوليمر خطية أو متفرعة. ويمنح وجود حلقات البنزين وروابط الأثير البولي إيثر سلفون ثباتاً حرارياً جيداً وقوة ميكانيكية. يحتوي البولي إيثر سلفون أيضًا على مجموعات الكبريتات التي تعزز المقاومة الحرارية والاستقرار الكيميائي للبوليمر. يمكن أن تصل درجة حرارة انتقاله الزجاجية إلى 225 ℃ ويمكن استخدامه عند 180 ℃ لفترة طويلة. تتميز مواد PES أيضًا بمقاومة جيدة للأكسدة، ومقاومة التآكل، ومثبطات اللهب، والتوافق مع الدم، والأداء العام الممتاز.

3.1.2 كيفية إنتاج البولي إيثر سلفون

1. طريقة تحويل الطور: تعتبر طريقة تحويل الطور بسيطة ومنخفضة التكلفة وسهلة التشغيل وتستخدم على نطاق واسع، وهي واحدة من أكثر الطرق شيوعًا في تكنولوجيا تحضير الأغشية. تتمثل عملية تشكيل الغشاء في صياغة محلول بوليمر متجانس جيد متجانس بتركيبة معينة، من خلال طرق فيزيائية معينة لجعل المحلول في البيئة المحيطة لنقل وتبادل الكتلة المذيبات وغير المذيبات، وتغيير الحالة الديناميكية الحرارية للمحلول، بحيث يتم فصله عن محلول البوليمر المتجانس، وتحويله إلى بنية هلامية شبكية جزيئية ثلاثية الأبعاد، ومعالجته في النهاية إلى غشاء. يمكن تقسيم طريقة تكوين الغشاء إلى طرق فصل الطور غير المستحث بالمذيبات، والمعروفة أيضًا باسم الفصل الطوري الرطب (NIPS)، والفصل الطوري المستحث حراريًا (TIPS)، والفصل الطوري المستحث بالبخار (VIPS).

2. طريقة الغزل الكهروستاتيكي: يتميز غشاء الألياف الذي يتم تحضيره بواسطة تقنية الغزل الكهروستاتيكي بمساحة سطح محددة كبيرة، ومسامية عالية، واتصال جيد، وقطر ألياف صغير، وسمك الغشاء الذي يمكن التحكم فيه، وما إلى ذلك. المبدأ هو أن سائل الغزل المكوّن يتم وضعه في مجال كهربائي عالي الجهد، وتحت تأثير المجال الكهربائي عالي الجهد، يتم تسريع قطرات مخروط تايلور الشعرية المخروطية للتغلب على التوتر السطحي لتشكيل نفاثة من التيارات الدقيقة. في عملية النفث، يتبخر المذيب الموجود في التيار ويتصلب ثم يسقط على جهاز الاستقبال ليشكل طبقة ليفية مشابهة للنسيج غير المنسوج. بالمقارنة مع طريقة تحويل الطور، فإن عملية إنتاج غشاء الغزل الكهروستاتيكي أبسط وأسهل في التشغيل، وكفاءة إنتاج أعلى نسبيًا، وقابليتها للتعديل أقوى، وأكثر قدرة على تلبية احتياجات سيناريوهات التطبيق المختلفة.

3. طريقة الطلاء: تختلف طريقة الطلاء عن الطريقتين السابقتين، حيث تقوم طريقة الطلاء بتغطية الفيلم الأساسي (مثل فيلم PSF، فيلم PES) بطبقة فصل تلعب دورًا أساسيًا في فصل الفيلم المركب للحصول على فيلم مركب بأداء أفضل. طريقة الطلاء هي عملية بسيطة، ولكن في عملية التحضير، من الضروري مراعاة توحيد وثبات الطلاء لضمان ثبات أداء غشاء المرشح واستقراره في عملية الاستخدام.

3.1.3 كيف يتم استخدام البولي إيثيل سلفون

1. المجال الطبي الحيوي: تتمتع مادة PES بتوافق حيوي جيد وهي مادة طبية حيوية ذات إمكانات تطوير كبيرة، ويمكن حاليًا استخدام غشاء PES لإعداد مواد تنقية الدم وضمادات الجروح والسقالات البيولوجية في مجال التطبيقات الطبية الحيوية، إلخ. يستخدم غشاء PES بشكل شائع في تحضير أغشية غسيل الكلى، وهو ممتاز في مقاومة الحشف، ومضاد للبكتيريا، ومضاد للتخثر، ومتوافق حيويًا.

2. معالجة المياه: تُستخدم أغشية PES على نطاق واسع في مجال معالجة المياه لتحضير المياه النقية، وفصل الزيت عن الماء، وتحلية مياه البحر، وأنواع مختلفة من معالجة مياه الصرف الصحي. على سبيل المثال، يمكن استخدام أغشية البولي دوبامين (PDA) والبولي إيثيلين إيمين (PEI) المحملة بأنواع الحديد المعزولة (4A-Fe) جزيئات محفزات لمعالجة المياه.

يمكن ترسيب (PDA) والبولي إيثيلين إيمين (PEI) المحمل بجزيئات محفز من أنواع الحديد المعزولة (4A-Fe) على سطح غشاء PES لفصل مخاليط الماء والزيت غير المستحلب بفعالية، ويمكن أن تكون كفاءة الفصل

يمكن أن تصل كفاءة الفصل إلى 99.8٪، ويمكن أن تتحلل ملوثات الفينول في مياه الصرف الصحي في نفس الوقت. 3.

3. مجال البطارية: نظرًا للخصائص الميكانيكية الممتازة والمقاومة للحرارة لغشاء PES، يمكن استخدام غشاء PES كفاصل للبطارية في بطاريات الليثيوم أيون وخلايا الوقود الميثانول خلايا الوقود الميكروبي، إلخ. يمكن استخدام غشاء PES في إنتاج بطاريات الليثيوم أيون وخلايا وقود الميثانول وخلايا الوقود الميكروبية. قبل الغزل الكهروستاتيكي، تتم إضافة PES إلى محلول غزل البولي فينيل فلوريد البولي فينيل الدين (PVDF) لتحضير غشاء ألياف مركب PES/PVDF أكثر مقاومة للحرارة لغشاء بطارية الليثيوم أيون، كما أن الغشاء المركب له أيضًا موصلية أيونية عالية تبلغ 1.69 × 10-3 S/سم.

الشكل 2 خرطوشة مطوية من غشاء بولي إيثر سلفون متعدد الأغشية

3.2 فلوريد البوليفينيلدين المتعدد (PVDF)

3.2.1 فهم فلوريد البوليفينيلدين (PVDF)

فلوريد البوليفينيلدين الفلوريد المتعدد (PVDF) هو بوليمر صناعيمهم، يتم تصنيعه عن طريق بلمرة مونومر فلوريد الفينيلدين (VDF). PVDF عبارة عن بلاستيك حراري شفاف عديم اللون يتمتع بالعديد من الخصائص الممتازة، لذلك يستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات.

مقاومة كيميائية ممتازة: يمكن أن يتحمل الأحماض والقلويات والمذيبات العضوية والمواد الكيميائية الأخرى، ويتمتع بمقاومة جيدة للحرارة، ويمكنه الحفاظ على ثباته في درجات حرارة أعلى، وعادة ما يكون قادرًا على تحمل درجات حرارة عالية تصل إلى حوالي 150 درجة مئوية.

مقاومة جيدة للطقس: يمكن استخدام PVDF في البيئات الخارجية لفترة طويلة دون التعرض للأشعة فوق البنفسجية والأكسدة والرطوبة وعوامل أخرى.

شفافية عالية: مادة PVDF شفافة وعديمة اللون واللدائن الحرارية. يمكنه نقل الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية,

توافق حيوي: على غرار PES، فإن PVDF متوافق حيويًا أيضًا ويستخدم بشكل شائع في المجال الطبي.

الشكل 3 مرشحات أغشية البولي فينيل فلوريد الفلورايد

3.2.2.2 طرق تركيب فلوريد البوليفينيلدين (PVDF)

1. البلمرة الجافة: إحدى طرق البلمرة الجافة هي البلمرة في الطور الغازي. في هذه الطريقة، يتفاعل غاز فلوريد الفينيل فينيل الفينيلدين (VDF) مع محفز لإنتاج بوليمر البولي فينيل فلوريد الفينيل. وتشمل العوامل الحفازة النموذجية فلوريد الحديد وكلوريد الحديديك وغيرها. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في عدم استخدام مذيب في عملية التفاعل، مما يقلل من خطوة إزالة المذيب في خطوات المعالجة اللاحقة. عند الانتهاء من تفاعل البلمرة، عادةً ما تكون المعالجة الحرارية للمنتج مطلوبة لضمان التبلور الكامل للبوليمر وإزالة المحفز المتبقي. قد تتضمن عملية المعالجة الحرارية خطوات مثل التسخين والتبريد ومعالجة التبلور. ثم تتم معالجة منتج البوليمر بعد ذلك عن طريق البثق أو التقويم لتحضير فيلم PVDF.

2. البلمرة الرطبة: يتم إذابة مونومر فلوريد الفينيلدين (VDF) في مذيب مناسب. وتشمل المذيبات المستخدمة عادةً فلوريد الهيدروجين وثلاثي كلورو الإيثيلين وكلوريد الميثيلين وما إلى ذلك. في المحلول، تخضع جزيئات المونومر للبلمرة الجذرية الحرة أو الأنيونية. يضاف بادئ (على سبيل المثال، مركب قائم على البيروكسيد) إلى المحلول لبدء تفاعل بلمرة المونومر. يولد البادئ الجذور الحرة في ظل الظروف المناسبة ويعزز تكوين الروابط الكيميائية بين جزيئات المونومر، مما يؤدي إلى التكوين التدريجي لسلاسل البوليمر. وتحت تأثير البادئ، تتبلمر جزيئات المونومر تدريجيًا إلى بوليمرات البولي فينيل فلوريد الفينيلدين. ويتم التفاعل عادةً عند درجة حرارة وضغط معينين لضمان تكوين البوليمر والتحكم في الوزن الجزيئي. بعد تكوين البوليمر، تتم إزالة المذيب من المحلول. يتم ذلك عادةً عن طريق تبخير المذيب أو عن طريق إزالة المذيب عن طريق وضع المحلول تحت التفريغ. بعد إزالة المذيب، يتم الحصول على بوليمر PVDF كمادة صلبة، والتي تتم معالجتها بعد ذلك في فيلم.

الشكل 4 تخطيطي لخط إنتاج مرشحات غشاء PVDF

3.2.3 فلوريد البوليفينيلدين (PVDF) في التطبيقات

1. إزالة الميكروبات: يمكن للهيكل الصغير المسامي لأغشية مرشحات PVDF ترشيح الكائنات الحية الدقيقة والبكتيريا بشكل فعال، ويستخدم في تطبيقات مثل معالجة مياه الشرب، وإزالة الميكروبات في إنتاج الأغذية والمشروبات. يمكن تعديل حجم وتوزيع المسام الدقيقة عن طريق التحكم الدقيق في معلمات العملية وإضافة عوامل المسامية المناسبة في تحضير أغشية الترشيح PVDF. وهذا يسمح لأغشية الترشيح PVDF بالحصول على بنية مسامية دقيقة أكثر اتساقًا ويمكن التحكم فيها، وعادةً ما يكون لأغشية الترشيح PVDF نطاق حجم نانومتر إلى ميكرون. وهذا يسمح لأغشية الترشيح PVDF بالحصول على بنية أكثر اتساقًا وقابلية للتحكم في المسام الدقيقة. وعادةً ما تكون المسام الدقيقة لأغشية الترشيح PVDF في نطاق حجم النانومتر إلى الميكرومتر. يحجب نطاق الحجم هذا بشكل فعال معظم الكائنات الحية الدقيقة والبكتيريا، بما في ذلك البكتيريا والفيروسات وبيض الطفيليات، وما إلى ذلك، وبالتالي تحقيق الترشيح الفعال وإزالة الكائنات الحية الدقيقة من الماء. وهو مناسب لمعالجة مياه الشرب وعمليات إنتاج الأغذية والمشروبات التي تتطلب رقابة صارمة على الكائنات الحية الدقيقة.

2. فصل وتنقية المواد الكيميائية: تُستخدم أغشية الترشيح PVDF أيضًا على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية لفصل وتنقية المواد الكيميائية، وتتميز أغشية الترشيح PVDF بمقاومة ممتازة للمواد الكيميائية والمذيبات ويمكن استخدامها لاستعادة المذيبات العضوية وإعادة استخدامها. عن طريق ترشيح سائل التفاعل من خلال غشاء الترشيح PVDF، يمكن فصل المذيب ونواتج التفاعل بشكل فعال، وبالتالي تحقيق استعادة وإعادة تدوير المذيبات العضوية وتقليل تكلفة وإهدار الموارد.

ونظرًا لأن غشاء الترشيح PVDF له بنية دقيقة المسامات، فيمكنه منع الجزيئات الكبيرة والجزيئات الصلبة بشكل فعال، مع السماح للجزيئات الصغيرة من المواد المذابة بالمرور. لذلك، يمكن استخدامه لتنقية المواد الكيميائية، مثل إزالة الشوائب من المذيبات وفصل المواد الكيميائية. من خلال تأثير الترشيح لغشاء الترشيح PVDF، يمكن إزالة الشوائب والجزيئات الصلبة في محلول المواد الخام، ويمكن الحصول على منتجات كيميائية نقية.

بالإضافة إلى ذلك، في عملية التخليق الكيميائي، غالبًا ما يكون من الضروري فصل سائل التفاعل وتنقيته للحصول على المنتج المستهدف، ويمكن استخدام أغشية الترشيح PVDF لفصل الجسيمات الصلبة أو الرواسب أو المعلقات في سائل التفاعل لجعل المحلول أكثر وضوحًا وشفافية. وهذا مهم لخطوات التنقية اللاحقة أو العمليات النهائية.

3. صناعة الإلكترونيات: تُستخدم أغشية الترشيح PVDF أيضًا بشكل شائع في صناعة الإلكترونيات، مثل إزالة الجسيمات في عملية تصنيع الأجهزة الإلكترونية، والترشيح الضوئي. في عملية تصنيع الأجهزة الإلكترونية، خاصة في صناعة أشباه الموصلات، يعد التحكم في الجسيمات أمرًا مهمًا للغاية، وغشاء الترشيح PVDF له هيكل مسامي دقيق، ويمكنه تصفية الهواء بشكل فعال، وكذلك المذيبات ومعالجة المياه أو سوائل المعالجة الأخرى في الجسيمات الصغيرة، مثل الغبار والبكتيريا والغبار، وما إلى ذلك، لضمان بيئة إنتاج النظافة، وتقليل معدل عيوب المنتج.

في عملية تصنيع أشباه الموصلات، تُعد الطباعة الحجرية خطوة أساسية في عملية تصنيع أشباه الموصلات. في عملية الطباعة الليثوغرافية الضوئية، فإن مقاوم الضوء مطلوب لتعريف النمط ونقله، ويمكن استخدام غشاء مرشح PVDF لتصفية الشوائب والجسيمات في محلول مقاوم الضوء لضمان نقاء مقاوم الضوء وتجنب أنماط الطباعة الحجرية الضوئية غير الواضحة أو المعيبة الناتجة عن الشوائب.

الجدول 1 مقارنة بين خصائص PES و PVDF

4 الأغشية الخزفية

4.1 نظرة عامة على الأغشية الخزفية

أغشية الترشيح الخزفية هي أغشية رقيقة مصنوعة من مواد خزفية لترشيح وفصل وتنقية السوائل أو الغازات. وتتكون أغشية الترشيح هذه عادةً من مواد خزفية مثل الزركونيا (ZrO2) والألومينا (Al2O3) وغيرها، ولها بنية دقيقة المسام. ويمكن التحكم في هذه المسامات الدقيقة من حيث الحجم والتوزيع حسب الحاجة لتحقيق ترشيح انتقائي للجسيمات أو الجزيئات ذات أحجام الجسيمات المختلفة.

ويتمتع غشاء المواد الخزفية بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية ويمكنه العمل بثبات في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. في الوقت نفسه، تتمتع العديد من المواد الكيميائية بثبات كيميائي جيد، وليس من السهل أن تتآكل كيميائيًا. يتميز غشاء الترشيح الخزفي أيضًا بدرجة معينة من القوة الميكانيكية ومقاومة التآكل ويمكنه تحمل درجة معينة من الضغط والإجهاد. هذه الخصائص تجعل مادة السيراميك المصنوعة من غشاء المرشح في إنتاج عملية البحث العلمي قد استخدمت على نطاق واسع.

4.2 بناء الأغشية الخزفية

1. الركيزة: عادة ما تتطلب الأغشية الخزفية طبقة ركيزة داعمة لضمان الاستقرار الميكانيكي والالتصاق للفيلم. يمكن أن تكون طبقة الركيزة من المعدن أو السيراميك أو مواد أخرى، وتشمل مواد الركيزة الشائعة الألومينا والسيليكون والتيتانيوم وما إلى ذلك. يجب أن يراعي اختيار الطبقة الأساسية التوافق والالتصاق مع مادة الفيلم.

2. الطبقة الوظيفية: هذا هو الجزء الرئيسي من الفيلم الخزفي، والذي يتكون عادةً من مواد خزفية مثل الزركونيا (ZrO2) أو أكسيد الألومنيوم (Al2O3). عادةً ما يتراوح سمك الطبقة الوظيفية من بضعة ميكرومترات إلى عشرات الميكرومترات، اعتمادًا على متطلبات التطبيق. إن البنية الدقيقة المسامية في الطبقة الوظيفية هي المفتاح لتحقيق وظيفة الترشيح، ويمكن تعديل حجم وتوزيع المسام الدقيقة عن طريق التحكم في عملية التحضير.

3. تعديل السطح: في بعض الأحيان، لتحسين أداء الطبقة الخزفية أو للتكيف مع بيئة التطبيق المحددة، يمكن إجراء المعالجة السطحية على سطح الطبقة الوظيفية. يمكن أن تشمل المعالجة السطحية التعديل الكيميائي والطلاء والتعديل الوظيفي وما إلى ذلك لتعزيز الانتقائية أو الاستقرار أو التوافق الحيوي للفيلم.

4. بنية المسام: تعتمد وظيفة الأغشية الخزفية بشكل أساسي على بنية مسامها. يمكن أن تكون هذه المسام دقيقة المسام أو متوسطة المسام أو كبيرة المسام، ويحدد حجمها وتوزيعها خصائص الترشيح للفيلم. وعادةً ما تُستخدم الهياكل الصغيرة المسامية لفصل الجزيئات أو الجسيمات الأصغر حجمًا، بينما تُستخدم الهياكل الكبيرة المسامية لتطبيقات الترشيح عالية الإنتاجية.

4.3 العمليات المتضمنة في تركيب الأغشية الخزفية

إذا أخذنا غشاء السيراميك القائم على الزركونيا كمثال، نضيف البولي إيثيلين جلايكول المشتت أو حمض النيتريك إلى محلول ملح الزركونيوم غير العضوي، ونتفاعل تحت ظروف التسخين، ونضيف حمض الأكساليك لإنتاج محلول أكسو الزركونيوم الأكساليك؛ يتفاعل محلول أكسو الزركونيوم الأكساليك الأكساليك المذاب مائيًا لإنتاج محاليل نانو أكسيد الزركونيوم؛ تتم إضافة محاليل نانو أكسيد الزركونيوم الأكساليك مع الملدنات والمواد الرابطة لإنتاج محلول الطلاء؛ يتم إضافة محاليل نانو أكسيد الزركونيوم المذاب مائيًا لإنتاج محلول الطلاء والتكليس والتبريد، أي للحصول على غشاء الترشيح الفائق السيراميك من أكسيد الزركونيوم الموصوف. وتحصل طريقة تحضير غشاء الترشيح الفائق من سيراميك الزركونيوم في الاختراع الحالي على جسيمات نانوية ذات حجم جسيمات موحد، وطبقة الغشاء ليست سهلة الانكماش والتشقق، والحصول على غشاء الترشيح الفائق من سيراميك الزركونيوم الخالي من العيوب، والعملية بسيطة ومنخفضة التكلفة.

4.4 تسخير قوة الأغشية الخزفية في التطبيقات

1. صناعة الأغذية والمشروبات: في صناعة الأغذية والمشروبات، تُستخدم أغشية الترشيح الخزفية لتنقية وترشيح عصائر الفاكهة والنبيذ والبيرة ومنتجات الألبان وما إلى ذلك، لإزالة المواد الصلبة العالقة والكائنات الحية الدقيقة والشوائب وتحسين جودة المنتج. يمكن استخدام أغشية الترشيح الخزفية لتصفية عصائر الفاكهة عن طريق إزالة الجسيمات الصلبة مثل اللب والقشر والحبوب، وكذلك الكائنات الحية الدقيقة والشوائب الأخرى. ويساعد ذلك على تحسين نقاء العصير ونكهته وإطالة مدة الصلاحية. تُستخدم أغشية الترشيح الخزفية أيضًا لتصفية النبيذ أثناء عملية صناعة النبيذ، وإزالة الجسيمات العالقة مثل الخميرة والبروتينات والفضلات، بالإضافة إلى الكائنات الحية الدقيقة والمواد الغريبة التي قد تكون موجودة. وهذا يساعد على تحسين مظهر النبيذ ومذاقه واستقراره ويضمن جودته. في إنتاج الألبان، تُستخدم أغشية الترشيح الخزفية لتصفية المستحلبات، وإزالة المواد العالقة مثل البروتينات ودهون الحليب والبكتيريا، وكذلك المواد الغريبة والكائنات الدقيقة التي قد تكون موجودة. وهذا يساعد على تحسين نقاء منتجات الألبان وطعمها ومدة صلاحيتها ويضمن سلامة المنتج ونظافته.

قراءة ذات صلة: الأغشية الخزفية وتطبيقاتها في معالجة الأغذية والمشروبات

الشكل 5 معدات تنقية المشروبات التي تستخدم أغشية الترشيح الخزفية

2. معالجة المياه: تُستخدم أغشية الترشيح الخزفية في تنقية مياه الشرب لإزالة المواد الصلبة العالقة والكائنات الدقيقة والمواد العضوية وغيرها من الشوائب من المياه. تسمح هذه الأغشية بالترشيح الفعال للجسيمات، وبالتالي تحسين جودة المياه لتلبية معايير مياه الشرب. في معالجة مياه الصرف الصحي، تُستخدم أغشية الترشيح الخزفية لفصل المواد الصلبة عن السائلة وإزالة الملوثات والكائنات الدقيقة. ويمكنها ترشيح المواد الصلبة العالقة والجسيمات والبكتيريا والفيروسات من مياه الصرف الصحي لتنقية المياه لتلبية معايير التصريف أو لإعادة استخدامها. يمكن استخدام أغشية الترشيح الخزفية للمعالجة المسبقة وتحلية المياه والمعالجة اللاحقة في عملية تحلية المياه، وإزالة الأملاح والشوائب الأخرى من مياه البحر من خلال الترشيح الفعال لتحقيق تحلية وتنقية مياه البحر. وبالإضافة إلى التطبيقات المذكورة أعلاه، يمكن أيضًا استخدام أغشية الترشيح الخزفية في معالجة مياه الصرف الصناعي، وإعادة تدوير موارد المياه، وتحسين جودة مياه الأنهار والبحيرات. إن قدرتها العالية على الترشيح وثباتها العالي يجعلها تلعب دورًا مهمًا في مختلف عمليات معالجة المياه، مما يساعد على تحسين جودة المياه وحماية البيئة وتوفير المياه النظيفة.

ما يمكن توقعه في الجزء الثاني

بعد أن اختتمنا مناقشتنا حول المرشحات الغشائية التقليدية مثل الأنواع البوليمرية والسيراميك في الجزء الأول من هذه السلسلة، ننتقل الآن إلى استكشاف تقنيات الأغشية الأكثر تطورًا في الجزء الثاني. في الأقسام القادمة، سوف نتعمق في الأقسام القادمة في البنية والتركيب والتطبيقات المتنوعة للأغشية النانوية وأغشية المرشحات المركبة وغيرها. تابعونا على موقع Stanford Advanced Materials (SAM) للحصول على مزيد من الرؤى حول عالم الترشيح بالأغشية المتطور.