تطبيقات لتصفية Anthracite وسائل الإعلام في عمليات تنقية المياه تحلية المياه
مناجم بيغماتيت الأفريقية والمطاحن والإمدادات الأنثراسيت أعلى جودة طحن لطلب تطبيقات تنقية المياه، من بين أمور أخرى كثيرة.
في عملية إزالة الشوائب من الماء ، فإن الطريقة النموذجية هي استخدام وسيط التصفية من أجل تحقيق هذا الهدف بكفاءة. ويرتبط الانثراسيت منذ فترة طويلة بتطبيقات ترشيح المياه ، وفى بعض الحالات ، فان استخدام وسائط مثل التطبيقات التى تشمل الانثراسيت والرمل او الحصى له علاقة بذلك .
التركيب الكيميائي للجمرة الخبيثة نفسها مسؤولة إلى حد كبير عن قدرتها على الترشيح ، جنبا إلى جنب مع سهولة التصنيع إلى الدرجات المثالية والأحجام التي تعمل بشكل أفضل للترشيح. وبشكل أكثر تحديدا، فإن كيفية تفاعل الأنثراسيت مع الشوائب الموجودة في الماء غالبا ما تكون ذات أهمية رئيسية.
أنثراسيت - خصائص وتطبيقات
ما هو الأنثراسيت؟
الجمرة الخبيثة هو شكل من أشكال الفحم التي هي معبأة بكثافة ولها محتوى الكربون عالية، وعدد قليل نسبيا من الشوائب، وثاني أعلى محتوى السعرات الحرارية من أي نوع من الفحم مع الجرافيت فقط الضرب عليه. لا يوصف Anthracite بأنه فحم البيتومين ، وبالتالي فإنه لا يحتوي على مستويات مرتفعة من المواد العضوية المتطايرة أو المواد الدهنية. وتشمل الاستخدامات الرئيسية للجمرة الخبيثة في القطاع الصناعي إنتاج الطاقة وكذلك مجالات المعادن وتنقية المياه، بالإضافة إلى الوجود المتزايد في مجال المواد الحرارية.
ويمثل الانثراسيت واحدا فى المائة فقط من جميع الفحم فى العالم ، ويتم استخراجه على نطاق واسع فى عدد مختار فقط من الدول مثل الصين ( المنتج الرئيسى فى العالم ) وروسيا وفيتنام وكندا وجنوب افريقيا والولايات المتحدة . يمكن تمييز Anthracite في كثير من الأحيان عن أنواع أخرى من الفحم بسبب مظهره شبه المعدني الذي يعكس الضوء بطريقة مماثلة للطائرة المعدنية (وزميل إشعال) ، وهي مادة تستخدم في منتجات المجوهرات.
محتوى الكربون العالي من anthracite يجعلها مناسبة بشكل خاص للترشيح.
الخصائص الفيزيائية للانثراسيت
أسود اللون
كثافة السوائب الجافة 800 كجم م-3
الجاذبية المحددة 1.6 ± 0.05 غرام سم-3
الحجم الفعال 1.2 - 2.4 مم
معامل التوحيد 1.5 - 1.7
مؤشر عمل السندات 20 - 22 كيلوواط ساعة-1 (BBH)
لماذا؟
لأن هذا يضمن أن الجمرة الخبيثة لتنقية المياه لا تتأثر المواد الكيميائية التي تواجهها. وبعبارة أخرى، فإنه لا يمتص أو يحتفظ بالمواد الكيميائية الخطرة التي يمكن بعد ذلك أن تستنزف في مياه الجريان البور التي تمر عبر وسائط تصفية الجمرة الخبيثة. وعلاوة على ذلك، فإن شكل الأنثراسيت نفسه يساعد على توفير وسيلة فعالة لمنع الشوائب من البقاء في الماء.
Anthracite كآلية لتنقية المياه
أنثراسيت كآلية ترشيح المياه
كيف يعمل عامل تصفية الوسائط مثل الأنثراسيت؟
تعمل وسائط تصفية الفحم الأنراسيت وغيرها من خلال مزيج من التركيب الكيميائي وكذلك استخدام قوانين الجاذبية والفيزياء لتنقية المياه الملوثة.
وسائل الإعلام مرشح هو أي نوع من المواد - مثل الحصى سحقت، والرمل، anthracite، أو حتى الزجاج - الذي يعمل كمنخل التي تتم إزالة المواد الصلبة منها. أدق الحبوب من وسائل الإعلام تصفية الخاص بك، وأكثر الحبيبية يمكن أن تحصل في إزالة هذه الشوائب. في حين أن حجم جسيم صغير من مرشح الانثراسيت سيؤدي إلى ترشيح أفضل للملوثات الصغيرة ، يمكن بسهولة ضغط هذه الأحجام الصغيرة إلى سرير أكثر صلابة ، مما قد يؤدي إلى حالات الضغط الزائد. ويمكن تجنب ذلك باستخدام جزيئات الأنثراسيت ذات الحجم الصحيح، ومعدل تدفق التشغيل المناسب/الضغط، وبرنامج غسيل الظهر الذي تم تزويده بشكل جيد لإطلاق الملوثات من سرير الفلتر.
لأن المواد يمكن أن تذوب بسهولة في الماء ولكن لا تذوب بسهولة تماما، المواد التي لا تذوب تماما في الماء يمكن أن "اشتعلت" في وسائل الإعلام تصفية مع المياه فقط تمر في نهاية المرشح.
ليس من الصعب أن نتصور أن مرشحات الانثراسيت لها استخدامات لا تعد ولا تحصى في العالم الحديث من إدارة الجريان السطحي من عاصفة للحفاظ على المياه نظيفة و صالحة للشرب. وهذا الشاغل الأخير هو الذي تكتسب فيه علاجات مياه الجمرة الخبيثة زخما في العديد من الأجزاء القاحلة من العالم حيث تكون إمكانية الحصول على المياه العذبة محدودة والمورد نفسه شحيحا. في الواقع، يدفع موردي الوسائط في جميع أنحاء العالم بفلترة الجمرة الخبيثة كحل للعديد من أزمات المياه الوشيكة في مواقع مختلفة في جميع أنحاء العالم.
والسؤال الوحيد هو: هل الوسائط الفعالة لفلتر معالجة مياه الجمرة الخبيثة في إزالة الشوائب الموجودة في مياه البحر والتي لا تعد ولا تحصى ومجهرية؟
الأداء وخصائص التشغيل والغسيل الخلفي
بالمقارنة مع الرمال ، anthracite هو أكثر تسامحا مع ارتفاع معدلات تدفق التشغيل ومعدلات الغسيل الخلفي. هذه هي الخصائص الهامة عندما كميات كبيرة من السائل هي لتنقية. عبر أحجام الحبوب من 1.4 إلى 2.5 مم، يمكن تحقيق معدلات غسل الظهر من 55 إلى 60 م3 ح-1 عند 20 درجة مئوية. هذه المعدلات العالية لغسل الظهر هي شهادة على قدرة الأنثراسيت الأرضية على أن تكون أداء موثوقا به في الترشيح ، مع الحد الأدنى فقط من التوقف. وعلاوة على ذلك، صلابة متفوقة من الجمرة الخبيثة يعني أن يتم تقليل كشط المادية وبالتالي يتم تمديد مدى الحياة تصفية.
تحليه المياه
هل استخدام Anthracite لترشيح المياه فعال في إزالة الشوائب في المياه المالحة؟
في حين أن هناك القليل من السؤال حول فعالية anthracite كمرشح، فإنه ليس الخيار الوحيد عندما يتعلق الأمر تحلية المياه. تعتمد العديد من أنظمة تنقية المياه الصناعية، التي تكون لتحلية المياه أو غير ذلك، على الأنثراسيت كوسيلة ترشيح. ليس فقط أنها وسيلة فعالة لتحلية المياه ولكن بشكل أدائي على قدم المساواة مع الطين الموسع المعالجة (مادة شعبية أخرى في مساحة تحلية المياه).
وقد أظهرت الأبحاث على طول ساحل شمال اليونان أنه في مقارنة مباشرة من الترشيح باستخدام anthracite واستخدام عملية توسيع الطين، في كل سيناريو، واثنين من وسائل الإعلام أداء في مستويات متطابقة تقريبا، مع الأداء الترشيح الأمثل الذي تحقق في أشهر الصيف بسبب ما يعزى إلى ارتفاع تجمعات المواد الناجمة عن درجات الحرارة الأكثر سخونة.
نشأت الاختلافات الوحيدة في الأداء من مواد التخثر المستخدمة في كل سيناريو.
كيف تعمل طرق معالجة المياه الانثراسيت مع المياه المالحة
لأن الشوائب في المياه المالحة هي صغيرة جدا في الواقع، تصفية وسائل الإعلام مثل anthracite غالبا ما تعمل جنبا إلى جنب مع مادة تخثر للحصول على الأداء الأمثل والترشيح للمياه.
التخثر هي المواد الكيميائية التي تساعد في خلق ما يسمى المجاميع أو كتل من الشوائب التي هي أكبر في المجموع مما هي عليه في أجزائها. عندما يساعد تخثر الدم على إنشاء مجاميع أكبر ، فإن هذا يجعل إزالة الشوائب أسهل لوسائط التصفية مثل الأنثرات والقدمين.
للنظر في الأمر بطريقة مختلفة: استخدام المواد المتخثرة مع الأنثراسيت يجعل الأنثراسيت أكثر فعالية في إزالة الشوائب في المياه المالحة عن طريق زيادة وزنها ومساحة سطحها. وتبين نتائج البحوث أن معالجة مياه الأنثراسيت لم تكن فعالة في تحلية المياه عبر مجموعة واسعة من بيئات الأداء (درجة الحرارة، وما إلى ذلك) فحسب، بل كانت أيضا مماثلة للمواد الطينية في بناء مقاومة للماء أو ما يسمى الرأس الهيدروستاتيكي.
تبدأ العملية بعملية معالجة مسبقة حيث يتم سحب مياه البحر غير المعالجة أو "الخام" وإزالة الطحالب والمواد العضوية من الماء. ويتم ذلك عن طريق ضخ مياه البحر الخام في خزانات تصفية الوسائط المتعددة التي تتكون من طبقة من الأنثراسيت والرمال ، ثم الحصى في القاع. تتحرك المياه من أعلى الخزان إلى أسفله، مرورا بالطبقات الجمرة الخبيثة والرمل والحصى أثناء مرورها بذلك. السائل الناتج خال إلى حد كبير من الملوثات، بما في ذلك كل ذلك على نطاق الكلي، في هذه المرحلة.
المياه المالحة المعالجة التي تنتج عن هذه العملية ثم يمر علاج آخر الذي غالبا ما يسمى الترشيح الدقيق. ما يشير إليه الترشيح الدقيق هو إزالة المادة الصغيرة في مياه البحر المعالجة. عند هذه النقطة، والمياه جاهزة لعملية يشار إليها باسم التناضح العكسي، على النحو المفصل أدناه.
وتجدر الإشارة إلى أن التخثر لا تستخدم قبل كل مثال على التناضح العكسي (RO). مرشحات الانثراسيت ، في عمق أكثر أدناه ، مع الرمال هي جزء من العلاج قبل RO ، والتي بدونها ستكون عملية RO غير فعالة.
ويقترح كحل للمشكلة أن 4 مليارات شخص - أو ما يقرب من نصف سكان العالم - سوف يعانون من نقص في مياه الشرب بحلول عام 2030، وسوف يعمل موردو وسائل الإعلام المرشحة للجمرة الخبيثة بالتنسيق مع آخرين مثل الرمل والحصى، وهو واحد من بين العديد من الحلول الممكنة لهذه المشكلة. ونظرا لفعالية المعالجة الواضحة في هذا المجال، من المتوقع أن يزداد استخدام طرق معالجة مياه الأنثراسيت في العقود القادمة.
الانثراسيت في ترشيح التناضح العكسي لمعالجة المياه
التناضح العكسي هو عملية تستخدم لتحلية المياه حيث يوجد غشاء نفاذية جزئيا عبر أيونات المذاب (مثل الصوديوم، كلوريد، الفوسفات الخ) لا يمكن أن تمر. السائل الناتج هو مياه الشرب، خالية تماما من الأيونات الذائبة. وبما أن معالجة RO للمياه المالحة هي ظاهرة فيزيائية وليست كيميائية، فمن الأهمية بمكان ألا يتم حظر الغشاء، أي أن الحد الأقصى لكمية المياه يمكن أن يصل إليه قدر الإمكان. انسداد الغشاء عن طريق الملوثات بما في ذلك - على سبيل المثال لا الحصر - الملوثات غير القابلة للذوبان والبلاستيك الدقيق والكائنات الحية (الدقيقة) سيؤدي إلى فقدان شديد لكفاءة العملية. وهذه مشكلة حادة بشكل خاص لأن أنظمة RO تميل إلى العمل حول نظام الكفاءة بنسبة 30٪ فقط. وبالتالي فإن FIltration جزء أساسي من نظام RO.
يستخدم Anthracite كمرشح ما قبل RO ، وغالبا ما يستخدم كجزء من نظام وسائط مزدوج إلى جانب الرمل أو إلى جانب كل من الرمال والعقيق الأرضي في فلتر وسائط مختلط (1). التأثير الإجمالي لهذه المرشحات كما تم إعدادها معا هو توفير تغطية فعالة عبر نطاق الحجم الخشن إلى فائق الدقة. بالإضافة إلى ترشيح استبعاد الحجم التقليدي ، تتفوق anthracite في إزالة المواد العضوية الذائبة (مثل الزيوت المتبقية ، وهي سمة شائعة في مياه البحر الساحلية) وكذلك المواد الصلبة المعلقة (2).
والمسألتان الرئيسيتان المتعلقتان بجمهورية كوريا لإنتاج المياه هما احتياجات الطاقة والانتعاش العام للمياه. عن طريق تقليل كمية الصلبة بناء في غشاء نفاذية جزئيا، سيتم تخفيض الاحتياجات الإجمالية للطاقة. 35٪ استعادة المياه على مدى سنة واحدة يمكن أن يتحقق مع النباتات RO التي تستخدم anthracite كعنصر في نظم الترشيح قبل RO. وهذا العدد منخفض، ولكنه سيكون أقل بكثير في غياب الترشيح الكافي مثل تلك التي يوفرها الأنثراسيت.
وتشمل وسائل الإعلام الأخرى الترشيح المشترك الكربون الحبيبي المنشط (GAC)، الكرومات والفحم. عند استخدامه مع GAC، يكون الفلتر المدمج فعالا للغاية ضد المواد البيولوجية (3). يمكن الجمع بين الكرومات والفحم المنشط مع الأنثراسيت ، وهم بشكل جماعي بارعون بشكل خاص في إزالة أيونات المعادن الثقيلة مثل الحديد من محلول مائي (4).
يميل Anthracite لترشيح ما قبل RO إلى استخدامه في نظام حجم الجسيمات من 0.35 إلى 0.8 مم ، مع أعماق سرير لا تقل عادة عن 0.8 متر. يمكن للنباتات الحديثة بسهولة معالجة ما يصل إلى 40 م3 في الساعة من المياه المالحة عندما تم تجهيزها بشكل مناسب مع مرشحات الوسائط المتعددة المحتوية على الأنثراسيت (5).
وقد أظهرت الأبحاث أن المرشحات المزدوجة والمتعددة الوسائط المحتوية على الأنثراسيت فعالة للغاية في معالجة مياه البحر الخام والملوثة بشكل معتدل في تطبيقات ما قبل RO في كل من المياه الاستوائية وشرق البحر الأبيض المتوسط، وتنتج مياه شرب متوافقة مع منظمة الصحة العالمية بكميات تتجاوز 50 م3 في اليوم(6). وعموما، يمكن القول أن معظم أداة الترشيح anthracite في متعدد ما قبل RO يستند إلى خصائصها استبعاد حجم ممتاز، وإزالة المواد العضوية والمسامية المرغوبة. يتم التخلص من مرشحات الانثراسيت المستخدمة في معظم إعدادات RO بعد الاستخدام بدلا من إعادة تدويرها.
موجز
بالإضافة إلى الفكرة التقليدية لمحطة تحلية المياه بالتناضح العكسي الواقعة بجانب البحر ، يجد أنثراسايت استخدامات في محطات التناضح العكسي الأخرى الأكثر تخصصا حول العالم. وتعزز حالات الاستخدام الواسعة مفهوم قابلية تطبيق أنثراسايت على نطاق واسع في هذا المجال. بالإضافة إلى الاستخدامات نفسها ، من الجدير بالذكر أن أنثراسايت سلعة يسهل شحنها والتعامل معها - مما يجعل العملية برمتها أسهل.
من حيث الأداء البيئي ، تميل محطات التناضح العكسي إلى استخدام الكثير من الطاقة الكهربائية. بطبيعة الحال ، سيكون هناك احتياج أكبر للطاقة إذا لم يكن هناك ترشيح أنثراسايت للمياه المالحة قبل أن يمر غشاء RO. في محطات التناضح العكسي التي تعمل بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يؤكد الباحثون على الحاجة إلى عمليات الترشيح مثل أنثراسايت(7) - وأشاروا أيضا إلى أن التصميم الكلي للنظام (أي بما في ذلك تصميم الترشيح) هو المفتاح لبدء خفض التكاليف الإجمالية وجعل تحلية المياه بالتناضح العكسي مجدية وتنافسية.
في مكان آخر على هذا الموقع ، تم تفصيل استخدام أنثراسايت في التعامل مع النفط ،
واستخدامه في الترشيح مهم دائما في حالة حدوث انسكاب نفطي ، أو كميات كبيرة من الهيدروكربونات الموجودة في المياه الداخلة. أظهر الباحثون أنه في المناطق ذات التركيز العضوي العالي في مياه البحر ، تعد المرشحات مثل أنثراسايت من بين أفضل خط الدفاع النهائي قبل غشاء RO (8). من المعروف أن ترشيح أنثراسايت لا يتأثر بالملوحة - والتي قد تكون "مفيدة" عند التعامل مع مياه البحر وتنتج نفايات سائلة عالية الجودة مناسبة لغشاء التناضح العكسي. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه في الاختبار يكون ضعيفا على إزالة الزيت بتركيزات أعلى من 50 مجم L-1.
نظرت الدراسات النظرية في إمكانية استخدام عمليات التناضح العكسي بمساعدة أنثراسايت لتحل محل مياه النهر في الإمدادات الصناعية ، حيث قد يؤدي تغير المناخ إلى ندرة المياه. أظهرت دراسة أن التناضح العكسي بمساعدة أنثراسايت يمكن أن يكون فعالا في تقليل الطلب المحلي على مياه النهر (وأخذ المياه من البحر بدلا من ذلك) في مصنع للصلب في إسبانيا (9).
تحلية المياه بمساعدة أنثراسايت في العالم النامي
وخلافا للعالم المتقدم، فإن إمدادات الكهرباء الرخيصة والوفيرة لا تتوفر دائما في أجزاء معينة من العالم النامي - ولكن في هذه الأماكن يكون النقص في إمدادات مياه الشرب الصالحة للشرب أكثر حدة. تم تطوير طرق بديلة لتحلية المياه على مر السنين والتي تعتمد بشكل أقل على الكهرباء وتفضل الطاقة التي يتم التقاطها من الشمس.
تعتمد موثوقية ما يسمى ب "اللقطات الشمسية" على اختلاف في درجة الحرارة يكفي لإحداث تغيير الطور ، بحيث يمكن أن يغلي الماء (ويتكثف لاحقا) ويترك الملح وراءه. عند استخدام الكربون النشط (على غرار أنثراسايت) كوسيط مرشح مسامي ، زادت كفاءة الطاقة مقارنة بعدم الترشيح على الإطلاق بنسبة 94٪ (10). عند استخدامه على شكل سرير ، مع مرور الأنابيب النحاسية ، فقد ثبت أن أنثراسايت فعال للغاية في هذا المجال ، مع زيادة بنسبة 48٪ في الكفاءة مقارنة بعدم الترشيح من نوع السرير (11). ومن المثير للاهتمام أن هذا النظام كان مناسبا تماما لتوفير مياه ساخنة نظيفة وآمنة في سعة تدفئة المنطقة.
موجز
- الأنثراسيت هو واحد من أعلى أشكال الكربون من الفحم، التي تحدث مع مستويات عالية من النقاء الطبيعي
- يجري خامل كيميائيا تقريبا، وقد استخدمت منذ فترة طويلة anthracite في تطبيقات الترشيح القياسية
- مع استخدام coagulant، والترشيح anthracite فعالة للغاية لتنقية المياه المالحة
- في التناضح العكسي الذي تم إعداده ، يتم تعزيز تحلية المياه عن طريق الترشيح الكافي بواسطة مسحوق الأنثراسيت قبل غشاء التناضح
- يستخدم Anthracite أيضا في العديد من بيئات الترشيح الأخرى عالية الأداء ، كما هو الحال في الاستخراج المذيبات - الكتروينينج
- ترشيح أنثراسايت مفيد لتقليل استهلاك الطاقة في عمليات التناضح العكسي ، ويمكن أن يكون مفيدا لمصادر المياه الملوثة
- كجزء من تحلية المياه بالطاقة الشمسية ، فإن ترشيح قاع الكربون المسامي الذي يوفره أنثراسايت يزيد من كفاءة النظام
بيغماتيت الأفريقية هي عامل منجم الرائدة، ميلر والمورد من anthracite عالية الجودة للترشيح وتحلية المياه التطبيقات. تقدم مجموعة كبيرة من الخبرة وأوسع مجموعة من المنتجات، بيغماتيت الأفريقية هو الخيار الطبيعي للشريك الصناعي لأي مشروع.
مراجع
1 س. جيونغ وس. فينيسواران، الكيمياء. المهندس. ي.، 2013، 228، 976
2 S. Vigneswaran وآخرون, فصل وتنقية التكنولوجيا., 2016, 162, 171
3 S. Vigneswaran وآخرون, تحلية المياه, 2009, 247, 77
4 S. شاتورفيدي و ب. ن. ديف, تحلية المياه, 2012, 303, 15
5 قسم الجيش، الدليل التقني لتحلية المياه،واشنطن، D.C، 1986
6 C. P. Teo وآخرون، تحلية المياه ومعالجة المياه.
7 V. J. Subiela-Ortín et al.، العمليات، 2022، 10، 653
8 Z. Liu et al.، تحلية المياه، 2023، 564، 116780
(9) إيغوس وآخرون، J. الصناعة. (إيكول), 2022, 26, 1182,
(10) س. شوبي وآخرون، الباحث. الاتصالات. نقل الكتلة الحرارية, 2022, 138, 106387
(11) كارغارشريفآباد وآخرون، سوست. تكنولوجيا الطاقة. تقييم., 2022, 49, 101713
يجب عليك تسجيل الدخول لكتابة تعليق.