ترشيح

أجهزة الترشيح

في هذا الإطار، لتطهير الماء يمكن استخدام طريقة الأحواض التي تستقر فيها المياه فترة في الحوض أو استخدام ما يسمى الترشيج الدينامي (التحركي). والمهم في كلتا الحالتين هو أن يكون مسام نظام الترشيح أو المرشح أصغر من مقاييس الجراثيم أو البكتيريا.

من جانب آخر، بالنسبة لإزالة الروائح أو مواد النكهة أو بقايا زيت من سائل فيمكن استخدام مادة ادمصاص (نوع من الامتصاص) مثل مادة AOX .

علاوةً على ذلك، كما توجد من هذا المرشح البسيط أنواع يمسك فيها الوعاء السفلي بإحكام في القمع ويمكن توصيلها بخرطوم يفرغ الهواء من الوعاء، بهذا تتم عملية الترشيح بسرعة.

علاوةً على ذلك، عند ترشيح حبيبات من وسط غازي فتستعمل غالبا مرشحات سطحية. ولتنقية كميات غازية كبيرة، مثلما في تنقية العادم في المحطات الحرارية التي تعمل بوقود أحفوري فيستعمل مرشح كهربائي إلى جانب المرشح العادي. في المرشح الكهربائي يتم فصل الحبيبات العالقة على ألواح مشحونة كهربائيا تنجذب إليها الحبيبات، ولكن هذا لا يعتبر ترشيحا بالمعنى التقليدي.

ومن ناحية أخرى، بحسب جودة الترشيح المرغوبة، وحجم الحبيبات وكمية السائل المراد ترشيحه فيتم ذلك بطرق تقنية عديدة. فلتنقية ماء الشرب مثلا القادم من مياه سطحية أو انهار فتجرى عملية الترشيح في أحواض كبيرة وعلى مراحل لفصل العوالق من المياه. تفصل في البدء العوالق الطائفة من الماء الخام ثم يوجه الماء إلى نظام مصفاة لإزالة الحبيبات الكبيرة. ثم تجرى عد ذلك الترشيح الدقيق تستعمل فيها مواد مختلفة للترشيخ وقد تستعمل أغشية ترشيح. وإذا كان احتياج لفصل وحل أو طين فيمكن استخدام مكبس ترشيح في تلك العملية.

من جانب آخر، لتنقية المياه وتطهيره تجرى عمليات الترشيح في أحواض ممتلئة بكتلة ترشيح مثل الحصى أو الكربون المنشط أو مبادل أيوني حبيبي، وهي طريقة تستعمل كذلك في المفاعلات النويية لإزالة الحبيبات الدقيقة العالقة بالماء.

وفي هذا الصدد، تستعمل طريقةالترشيح البطيء أحيانا لتطهير ماء الشرب، وتصل سرعة الترشيح فيها بين 0,1–0,2 متر في الساعة.وتعمل فترة بقاء الماء لفترة طويلة في حوض الحصى - فضلًا عن الترشيح - على نشأة تفاعلات كيميائية وتفاعلات البكتيريا وأكسدة مواد ذائبة في الماء مثل مركبات الحديد الثنائية فتحولها إلى أكسيد هيدرات الحديد الثلاثي، وهي مادة لا تذوب في الماء وتترسب وتفصل عن ماء الشرب. أما طريقةالترشيح السريع ' فتبلغ سرعة الترشيح فيها بين 5–20 متر/الساعة.

علاوةً على ذلك، وتستعمل أجهزة ترشيح في المعامل الكيميائية وتتكون من قمع من البورسلين أو الزجاج لها قاعدة مستوية ذات ثقوب، يوضع عليها ورقة ترشيح. يصب المحلول المراد ترشيحه في القمع، وتوجد أسفل القمع وعاء لتلقي المحلول المرشح، ويسمى «الراشح» permeate . تتراكم الحبيبات التي كانت عالقة في المحلول الاصلي على ورقة الترشيح، وتسمى مستبعد Retentate .

كذلك، تستعمل أجهزة للترشيح كثيرا في البيوت والمختبرات ومنشآت البحث العلمي، كما تستعمل علي نطاق واسع في الصناعة، مثل الصناعات الغذائية، وتنقية المياه. ومن تطبيقاته المنزلية نجده في أكياس جمع الغبار في المكانس الكهربائية وهي أكياس ترشيح مصنوعة من الورق.

طهارة مياه الشرب

• مستبعد (كيمياء)
• ماء الشرب
• ورق ترشيح
• ترشيح بالكربون النشط

3) ترشيح نانوي: حجم الحبيبات 10-1 نانومتر

• اقرأ كذلك
• تقنية أغشية
• غسيل الكلى
• ترشيح جريان تقاطعي
• ترشيح نانوي

ومن ناحية أخرى، 4) تناضح عكسي: حجم الحبيبات 1-0,1 (وهو تحلية مياه البحر، أي إزالة الملح الذائب من المياه).

وفي هذا السياق، بالنسبة للتناضح العكسي ففيه لا يتم فصل حبيبات عالقة لا تذوب في الماء، وإنما تبلغ أحجام الحبيبات فيه إلى حجم الجزيئات، أي أنها مواد ذائبة (مثل الملح)، ويتم فصلها بطريقة التناضح العكسي.

أساسيات الترشيح

إضافةً إلى ذلك، وبحسب طريقة الترشيح فيجب عادة إزالة كيك الترشيح من على غشاء الترشيح بين الحين والآخر (مثلا بواسطة الرج أو تصليت سائل عليه عكسيا، أو بإجراء نبضات ضغطية في عكس اتجاه السريان؛ أو استبدال الغشاء المرشح (في حالة مرشحات الهواء يتم استبدالها فال الغلاب قبل تكون طبقة الكيك عليها بفترة).

علاوةً على ذلك، وعند إجراء ترشيح مخلوط من الغازات فإن المرشح يتميز بنطاق لحجم الحبيبات، لا تنفصل فيه جميع الحبيبات بالكامل - كما في حالة الترشيح المعتمد على وزن الحبيبات، كما لا تنفصل حبيبات أصغر من المسام انفصالا كاملا، وهذا ممكن حدوثه بسبب انتشار الحبيبات.

في هذا الإطار، وعند ترشيح السوائل بطريقة دورية بين ترشيح ثم تنظيف وتكرار ذلك فتسمى عملية «ترشيح ذات نهاية ميتة»، حيث يتوقف الترشيح بعد فترة باستمرار، بسبب انسداد مسام المرشح. ولكن توجد طريقة لمنع ذلك وهي طريقة ترشيح جريان تقاطعي، وهو يطبق لاقتصادياته، فبواسطة لا حاجة إلى توقيف الترشيح لتنظيف المرشح ثم الترشيح فترة أخرى وهكذا. يعمل ترشيح الجريان التقاطعي على جريان السائل المراد ترشيحه موازيا لسطح غشاء الترشيح فيطرد ما يترسب عليه من حبيبات، ونحصل عند الوجه الآخر من الغشاء على المحلول المرشح، ويسمى «الراشح».

وفي السياق ذاته، للأغراض الصناعية فقد طورت أنواع كثيرة من أنظمة المرشحات. فعند فصل مواد صلبة من سائل فتصنف عملية الترشيح إلى نوعين: «الترشيح النظيف» و «ترشيح فصل». في الترشيح النظيف تنفصل الحبيبات الصلبة من الراشح، وبعدها يتم تنظيف الراشح. أما في الحالة الثانية فإن السائل والمواد الصلبة الموجودة في المحلول الأولي تنفصل عن بعضها البعض، ويصبح لدينا حبيبات المادة الصلبة في ناحية والسائل في ناحية أخرى.

وفي هذا الصدد، يمرر المخلوط المراد فصله في مرشح، منه ما هو مصنوع من الورق أو النسيج أو معدني مثل المنخل؛ ومن الممكن أن يكون حوضا به كمية مرشحة مثل الرمل أو الحصى. وتتميز مواد المرشحات بكونها مقاومة لمادة الحبيبات المراد ترشيحها. وبعكس الصورة المنتشرة عن أن الترشيح هو ترشيح غبار أو رواسب تكون حبيباته أكبر من مسام المرشح، إلا أن ذلك لا يشكل إلى طريقة من بين طرق عديدة. من بين الطرق الأخرى استغلال وزن الحبيبات، وانتشار الحبيبات، وولذلك تنفصل كذلك حبيبات من الممكن أن تكون أصغر من مسام الغشاء المرشح.

ومن جهة أخرى، بعد فترة من بدء أجراء عملية ترشيح تتراك الحبيبات الغير ذائبة في المحلول على سطح المرشح مكونة طبقة تسمى كيك ترشيح. أو تصغر مسام المرشح بسبب تراكم الحبيبات عليها. وبعد تكون طبقة الحبيبات المستبعدة فعادة يزداد عددها مع استمرار الترشيح، إلا أن سرعة الترشيح تقل في نفس الوقت، بسبب مقاومة الطبقة لمرور المحلول فيها.

في الطب: غسيل الكلى

ومن جهة أخرى، كما تستعمل المرشحات في أنظمة النقل الهوائية لترشيح أو إيقاف أو تبطيء جريان المواد المنقولة، من خلال استخدام مرشح كيسي (baghouse).

تفصل عملية الترشيح بين الجسيمات والمائع من المحلول المعلق

في هذا الإطار، ولفصل مزيج من المركبات الكيميائية، يتم اختيار مذيب قادر على حل المكون الأول، وغير قادر على حل المكون الثاني. يتم بعدها ترشيح المحلول، فيمر عندها العنصر الأول خلال المرشح، فيما يبقى العنصر الآخر على هيئة محلول مستبعد.

في الصناعات الغذائية

وعلى صعيد آخر، استخدام مرشحات (HEPA : High Efficiency Air Particulate) في تكييف الهواء لإزالة الجسيمات من الهواء.

• وهذه واحدة من أهم التقنيات التي يستعملها الكيميائيون لتنقية المركبات.
• ويستعمل الترشيح لتنظيف تيارات الهواء أو تيارات الغازات الأخرى.
• وتستعمل المرشحات في الأفران لمنع الغازات الضارة من الوصول إلى الجو.

في تنقية المياه

في الصيدلة وصناعة الدواء.

الترشيح الدينامي

من جانب آخر، بحسب مقاييس الحبيبات الصلبة المراد فصلها من المحلول يصنف الترشيح:

2) ترشيح مستدق: حجم الحبيبات بين 0,1–0,01 ميكرومتر،

كذلك، . في ترشيح الجريان التقاطعل لا يكون اتجاه جريان السائل أو الغاز عموديا على غشاء الترشيح. ولكنه يجري موازيا له، وينفصل المحلول المرشح على الناحية الأخرى من الغشاء. بهذه الطريقة يمكن التحكم في أحجام الحبيبات المنفصلة.

في هذا الإطار، الترشيح الدينامي هو ترشيح يجري فيه السائل المراط ترشيحه، قد يكون ماء أو حليبا كما هو مطبق في صناعات الألبان والمواد الغذائية. يتم الترشيح الدينامي الحديث باستخدام أغشية مناسبة مع استخدام ترشيح جريان تقاطعي Cross-Flow Filtration

1) مرشح الميكرون: حجم الحبيبات بين 0,5–0,1 ميكرومتر،

استخدامات الترشيح

مرشح القهوة لإبقاء القهوة منفصلة عن الرواسب.

من جهة ثانية، واعتمادًا على هذا التطبيق، يمكن عزل إما أحد المركبين أو كلاهما. وتشمل الأمثلة على عملية الترشيح