المرشح الخزفي المسامي، مبدأ الترشيح الخزفي المسامي

مرشح سيراميكي مسامي

المرشح الخزفي المسامي هو نوع من المواد الخزفية المصنوعة من مواد خام مقاومة للحرارة كمواد مضافة، مقترنة بمادة رابطة وخاضعة لعملية تلبيد عند درجات حرارة عالية. ويتميز هيكله بوجود عدد كبير من المسام الدقيقة ذات القطر القابل للتحكم. وبالإضافة إلى مقاومته لدرجات الحرارة العالية، ومقاومته للضغط العالي، ومقاومته للأحماض، ومقاومته للتآكل القلوي، وما إلى ذلك، فإنه يتميز أيضًا بخصائص مثل توحيد حجم المسام وارتفاع النفاذية. لذلك يمكن استخدام السيراميك المسامي على نطاق واسع كمواد للترشيح والفصل وتوزيع الغازات وتقليل الضوضاء. وفي الوقت الحاضر، وبفضل خصائصه الوظيفية الفريدة، أصبح المرشح السيراميكي منتجًا لا غنى عنه في مجال الفصل والتنقية.

مرشح سيراميكي مسامي

الأداء

هناك أنواع مختلفة من المواد الخزفية المسامية والمواصفات. ومن بينها، تتكون مواد السيراميك المسامي بشكل أساسي من سيليكات الألومنيوم، والطين، والكوراندوم، والكوارتز، وكربيد السيليكون، والتراب الدياتومي. وتشمل خصائص أداء عناصر الترشيح المصنوعة من السيراميك المسامي الجوانب التالية بشكل أساسي:

الفتحة: حجم مسام فتحة المنتج، ويُقصد هنا القطر الأقصى لفتحة المنتج. يمكن تقسيم حجم مسام عناصر الترشيح الخزفية المسامية إلى سلسلة 1، 5، 10، 20، 30، 50، 80، 100، 120، 150، 200، 250، 300 لوم.
المسامية: حجم المسام المفتوحة في المنتج كنسبة مئوية من الحجم الإجمالي، حيث تُحسب على النحو التالي: V_open / V_total.
معامل النفاذية K: كمية الغاز الجاف (م³) التي تمر عبر مادة خزفية مسامية يبلغ سمكها 1 سم ومساحتها 1 م² خلال وحدة زمنية تبلغ 1 ساعة، في ظل فرق ضغط يبلغ 1 ملم H₂O.
مقاومة الأحماض: النسبة بين مقاومة الانحناء للمنتجات الخزفية المسامية ومقاومة الانحناء قبل التآكل بعد غليها في محلول حمض الكبريتيك 20% لمدة ساعة واحدة.
مقاومة القلويات: بعد تعريض المنتج الخزفي المسامي لمحلول NaOH بنسبة 20% لمدة ساعة واحدة، يتم حساب درجة انحنائه ونسبة قوة الانحناء قبل حدوث التآكل.
مقاومة درجات الحرارة: قدرة المنتجات الخزفية المسامية على تحمل التغيرات في درجات الحرارة دون أن تتعرض للتلف.

الخصائص

بالمقارنة مع مواد الترشيح الأخرى، تتميز السيراميك المسامي بالخصائص التالية باعتباره مادة ترشيح.

تتميز مادة الترشيح الخزفية المسامية بمسامية عالية تصل إلى 60%. ويتميز حجم المسام بالاتساق وسهولة التحكم فيه. كما تتميز بدقة ترشيح عالية تصل إلى 011Lm، مما يجعلها مناسبة للترشيح الدقيق لمختلف المواد.
مقاومة جيدة للأحماض والقلويات. ويمكن استخدامه لتصفية الأحماض القوية (حامض الكبريتيك، وحامض النيتريك، وحامض الهيدروكلوريك)، والقلويات القوية (كلوريد الصوديوم، وما إلى ذلك)، ومختلف المذيبات العضوية.
قوة ميكانيكية عالية، وضغط تشغيل يصل إلى 6 ميجا باسكال، وضغط تفاضلي يصل إلى 1 ميجا باسكال.
مقاومة لدرجات الحرارة العالية، وتبريد جيد، وأداء تبريد فعال حتى درجة حرارة تشغيل تصل إلى 800 ℃. مناسبة لجميع أنواع ترشيح الغازات في درجات الحرارة العالية.
عنصر المرشح نفسه في حالة نظيفة، وغير سام، وعديم الرائحة، وخالٍ من أي مواد غريبة. وهو مناسب لعمليات المعالجة المعقمة.
يتميز عنصر الترشيح بعمر تشغيلي طويل، ولا يتغير شكل مسامه حتى مع الاستخدام المطول، مما يسهل عملية التنظيف وإعادة التجدد.

مبدأ الترشيح بالسيراميك المسامي

الترشيح بالسيراميك المسامي وهي مزيج من الامتصاص والترشيح السطحي والترشيح العميق. وفيما يتعلق بالترشيح والفصل، اللذين يتسمان بثبات أكبر مقارنةً بأنظمة السائل-الصلب والغاز-الصلب، فإن آلية الترشيح تعتمد بشكل أساسي على التصادم بالقصور الذاتي والانتشار والاعتراض.

الاصطدام بالقصور الذاتي: يتم احتجاز جزيئات الشوائب الموجودة في السائل المتدفق عبر قنوات المسام الدقيقة لعنصر المرشح الخزفي المسامي، وذلك عن طريق التلامس مع جدران قنوات المسام الدقيقة نتيجة للقصور الذاتي. ويتناسب الاصطدام بالقصور الذاتي مع مربع قطر جزيئات الشوائب، ويتناسب عكسياً مع سرعة التدفق ولزوجة السائل.

الانتشار: تخرج جزيئات الشوائب عن مسار التيار بسبب الحركة البراونية، فتتلامس مع جدران قنوات المسام الدقيقة، وبذلك يتم احتجازها. ويتناسب الاحتجاز بالانتشار عكسياً مع معدل التدفق ولزوجة السائل.

الاعتراض: يتم احتجاز جزيئات الشوائب لأنها أكبر من مسام المسام الدقيقة، التي تُعد مرشحًا سطحيًّا. ولا يرتبط الاحتجاز إلا بحجم جزيئات الشوائب، ولا يرتبط بمعدل التدفق ولا بلزوجة السائل.

عندما يتدفق السائل عبر عنصر الترشيح الخزفي المسامي، فإن الجسيمات التي يزيد حجمها عن حجم مسام عنصر الترشيح تُحتجز على السطح لتشكل طبقة من الكعكة الترشيحية. وتُحتجز بعض الجسيمات على السطح أو تترسب في القنوات الخزفية المسامية.