الترشيح باستخدام السيراميك المسامي، مرشح رغوي سيراميكي لمصانع الصب

الترشيح باستخدام السيراميك المسامي

نادرًا ما تكون السيراميك كثيفة تمامًا، لأنه في معظم الحالات لا يمكن تجنب وجود المسام تمامًا. في الواقع، يُعد وجود المسام أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على العمر التشغيلي لمعظم المنتجات الخزفية المخصصة للاستخدام اليومي (مثل أدوات المائدة والأدوات الصحية والبلاط الخزفي). ومع ذلك، من ناحية أخرى، يمكن استخدام الترشيح بالسيراميك المسامي في العديد من التطبيقات المهمة لتحقيق وظائف معينة، ومن بينها الترشيح والفصل.

يشير مصطلح “الترشيح» أو «الفصل» إلى عملية تمرير سائل أو غاز عبر مواد مسامية، وفصل الجسيمات وإزالتها وجمعها من المواد الصلبة العالقة والمواد العالقة (الجسيمات الدقيقة، والكائنات الدقيقة، وجزيئات البوليمر، والرذاذ، والهباء الجوي، وما إلى ذلك) الموجودة في السائل. وتُسمى المادة المسامية المستخدمة في هذه العملية «مرشح رغوي خزفي“.

وفقًا لموضع تجمع الجسيمات، يمكن تقسيم عملية الترشيح إلى فئتين: الترشيح السطحي عبر السيراميك المسامي والترشيح العميق. في الترشيح السطحي، يتم مرور أي جسيمات أصغر من حجم المسام عبر المسام، بينما تبقى أي جسيمات أكبر من حجم المسام على السطح الموجود في اتجاه التيار. أما في الترشيح العميق، فتدخل الجسيمات إلى المسام وتتحرك عبر مسار متعرج داخل وسيط الترشيح حتى يتم احتجازها على سطح المسام، إما لأن المسام التي تدخلها صغيرة جدًّا، أو من خلال آلية اعتراض أو انتشار مباشرة أو بالقصور الذاتي.

في حالة ارتفاع تركيز المواد الصلبة أو الجسيمات (كما هو الحال في العديد من عمليات الفصل)، يتشكل “ترشيح الكعكة” أو الترسبات واستقطاب التركيز على السطح العلوي (بشكل رئيسي في عملية الأغشية الخزفية)، مما يؤدي إلى مقاومة تدفق السائل. يمكن اعتبار “الترشيح بالكعكة” نوعًا من الترشيح السطحي، الذي يتشكل عن طريق احتجاز الجسيمات من خلال اصطدامها ببعضها البعض عند مدخل كل فتحة، وتشكيل جسور بينها عبر فتحة الثقب، ومن ثم العمل كوسيط ترشيح. في عملية الفصل بالغشاء الخزفي، يُعد الترشيح المتقاطع طريقة نموذجية لتقليل التلوث و/أو استقطاب التركيز وزيادة التدفق.

الترشيح المتقاطع (أو ما يُسمى أحيانًا بالترشيح المماسي) هو أسلوب ترشيح مختلف يكون فيه تيار التغذية عموديًا على تيار النفاذ، بينما يكون الترشيح المسدود (الترشيح عبر التدفق) في نفس اتجاه تيار التغذية وتيار الجسيمات المحتجزة. يستخدم الترشيح المتقاطع قوى القص المحلية في تدفق السائل لتقليل سماكة الطبقة الحدودية للجسيمات المحتجزة وزيادة تدفق النفاذية.