ترشيح نانوي

ترشيح نانوي

يعتبر الترشيح النانوي باللغة الانجليزية (Nanofiltration)‏ أو عملية ترشيحٍ غشائي membrane filtration حديثة نسبياً في الغالب ما كانت تستعمل  مع مياه إجمالي المواد المذابة total dissolved solids المنخفضة ومنها المياه السطحية surface water العذبة والمياه الجوفية groundwater العذبة، بهدف فصل و إزالة الأيونات متعددة التكافؤ من عناصر ثقيلة مثل الحديد والمنجنيز الزائدة عن الحد . وكذلك إزالة مواد عالقة ببعض المنتجات العضوية الطبيعية والمواد العضوية الاصطناعية.

كما تتزايد نطاق استعمال الترشيح النانوي في تطبيقات الصناعات الغذائية ومنها منتجات الألبان dairy وعملية نزع المعدنيات (الأيونات أحادية التكافؤ demineralisation. طبقا لتعريف الترشيح النانوي فهو يختص باستخدام أغشية خاصه ذات مسام في حدود 2 نانومتر . وهذا ما تختلف فيه مع أنواع أخرى من أغشية ترشيح تستخدم في ترشيح مستدق و مرشح الميكرون 

بغرض فصل مواد ذائبة من محلول، فهذه يتبع فيها طريقة التناضح العكسي التي تستعمل في تحلية مياه البحر، أي فصل الملح الذائب من الماء، فيصبح ماء عذبا. وتستعمل طريقة التناضح العكسي (أو الأزموزي العكسي) ضغوطا عالية تصل غلى نحو 60 ضغط جوي.

أما طريقة الترشيح النانوي فهي تتم بمرشحات دقيقة وعند ضغوط صغيرة . وتحدد الصفات الحرارية واستقرار مواد أغشيتها طرق استخدامها، ولهذا فهي تطبق في الغالب على المياه.

المبدأ

حيث يمثل الترشيح النانوي تقنية ببين الترشيح المستدق و التناضح العكسي reverse osmosis ، حيث يكون سعة المسام نحو 2 نانومتر . كماتقدر أغشية المرشح النانوي في العادة بـحد فصل يسمى حد الوزن الجزيئي molecular weight cut-off بدلاً من حجم المسامة الواحدة الصغيرة. ويقدر حد الوزن الجزيئي عادةً بأقل من 100 وحدات كتلة ذرية . وتستعمل وحدة دالتون للتعبير عنها حيث أن الكتلة "دالتون" تمثل كتلة بروتون واحد أو كتلة نيوترون واحد .

حيث يصل الضغط المستعمل في الترشيح النانوي نحو 3 ميجاباسكال. وهو ضغط أقل بكثير من الضغوط المستخدمة في التناضح العكسي. وهذا يخفض من يقلل من تكلفة المعالجة بصورةٍ واضحةٍ. على الرغم من ذلك، فإن أغشية الترشيح النانوي ما زالت عرضةً للتحجيم scaling (أي تزايد الترسب وتكوين كيك الترشيح مما يبطيء عملية الترشيح ) والإفساد fouling (أي تكون النمو الفطري والتعفن) . ولهذا يستخدم مع تلك الأعشية ما يسمى مضادات التحجيم anti-scalants ومضادات التعفن .

تطبيقات تنقية المياه

يصعب على عديد من الدول النامية الحصول على مياه صالحةٍ للشرب والاستعمال الآدمي، إلا ان تقانة الصغائر توفر حلاً لتلك الأزمة. ففي حين تُستخدم عملية الترشيح النانوي لإزالة الملوثات المختلفة مصادر وموارد المياه، إلا أنها تستعمل أيضاً وبصورةٍ شائعةٍ في عملية تحلية المياه desalination. وقد أُجريت العديد من الاختبارات، كما تم ملاحظته في دراسةٍ حديثةٍ بجنوب أفريقيا، باستخدام الترشيح النانوي البوليمري أو المكثور بالتزامن مع إجراء عملية التناضح العكسي لمعالجة المياه الجوفية المغثة. وقد أسفرت تلك الاختبارات عن إنتاج مياهٍ صالحةٍ للشرب، حيث لجأ الباحثون إلى إضافة المغذيات إلى تلك المياه للحصول في النهاية على المستويات القياسية المعيارية من تلك المستويات المذابة لاستهلاك مياه الشرب. 

وهنا يجب ذكر أن توفير طرق الترشيح النانوي بالدول النامية بهدف زيادة مواردها من المياه النظيفة الصالحة للشرب لهو بالطريقة الرخيصة الغير مكلفةٍ مقارنةً بأنظمة معالجة المياه التقليدية. على الرغم من ذلك، تبقى مجموعةً من القضايا ومنها كدى قدرة تلك الدول النامية على دمج مثل تلك التقنيات الحديثة مع اقتصادها بدون محاولة الاعتماد على مساعدةٍ أجنبيةٍ.

المراجع

areq.net

التصانيف

تقانة نانوية  بذرة تقانة نانوية  تحلية المياه  معالجة المياه  مرشحات   العلوم التطبيقية