اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدمعالجة المياه الملوثة باستخدام أغشية تعمل بتقنية التناضح العكسي
wastewater treatmentusing Reverse osmosis membranes
1341
0 35
0
(
0
)
نشر من قبل
جامعة تشرين ورقة بحثية
تاريخ النشر
2016
مجال البحث
هندسة الانتاج والتصميم
والبحث باللغة
العربية
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
تمّ في هذا البحث تصنيع غشاء مكوّن من طبقتين: طبقة سطحيّة أساسها البولي فنيل الكحولي و طبقة قاعديّة من أسيتات السللوز، و قد تمّ تعديل الطبقة السطحية بإضافة البولي إيتيلين غليكول و الغليسيرين لتحسين انتقائيتها تجاه نبذ الشوارد المعدنية، و من ثمّ عرّضت لجرعة ضوئية ثابتة 32[J/cm2] بهدف تحقيق تشابك بنيتها، و رفع كفاءتها في عملية معالجة المياه المحتوية على شوارد الرصاص و النحاس و الكوبالت و ذلك باستخدام تقنية التناضح العكسي، و تمّ مقارنة أداء الغشاء المركب بأداء غشاء مصنع من البولي فنيل الكحولي المعدّل بالبولي إيتيلين غليكول و الغليسيرين و آخر مصنّع من أسيتات السللوز. و قد بينت نتائج الدراسة ازدياد التدفق عبر الأغشية مع زيادة الضغط المطبق على مياه التغذية، و قد تمّ الحصول على أعلى قيمة للتدفق في الغشاء المصنّع من البولي فنيل الكحولي 200[L/m2.h] عند ضغط 4[bar]. لوحظ تمزّق الغشاء المصنع من البولي فنيل الكحولي عند تطبيق ضغوط تزيد عن 4[bar]، في حين عمل الغشاء المركب و الغشاء المصنع من أسيتات السللوز بكفاءة عند ضغوط أعلى من 4[bar]. انخفض نبذ الأغشية للشوارد بزيادة الضغط المطبق على مياه التغذية، و تم الحصول على أعلى نسب نبذ للشوارد المعدنية: للرصاص (97%)، يليه للنحاس(96%)، ثمّ الكوبالت(95%) في الغشاء المركب عند ضغط 2[bar].
Poly(vinyl alcohol)(PVA)/cellulose acetate(CA) composite membranes were preparedfor metal ions removal from water. The top layer was modified by polyethylene glycol and glycerin,then irradiated with 32[J/cm2] photo dose to improve adequate selectivity for metal ions separation. The flux of water increased with increasingoperating pressure, and the maximum value of flux was 200[L/m2.h] at 4[bar] for the membrane(PVA68/PEG17/G15), but this membrane tear after applying pressure above 4[bar], while composite and CA membranes served for long time at pressures higher than (4[bar]). The rejection of ions decreased as the feed water pressure increased. The maximum percent retention of ions was found to be 97% for Pb+2, 96% for Cu+2, and 95% for Co+2at pressure of 2[bar] in composite membrane.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
يتناول هذا البحث دراسة معالجة المياه الملوثة باستخدام أغشية تعمل بتقنية التناضح العكسي. تم تصنيع غشاء مكون من طبقتين: طبقة سطحية من البولي فنيل الكحولي وطبقة قاعدية من أسيتات السللوز. تم تعديل الطبقة السطحية بإضافة البولي إيتيلين غليكول والغليسيرين، ثم تعرضت لجرعة ضوئية ثابتة لتحسين كفاءتها في نبذ الشوارد المعدنية. أظهرت النتائج أن تدفق الماء عبر الأغشية يزداد بزيادة الضغط المطبق، حيث تم الحصول على أعلى قيمة للتدفق في الغشاء المصنع من البولي فنيل الكحولي عند ضغط 4 بار. ومع ذلك، تمزق الغشاء المصنع من البولي فنيل الكحولي عند ضغوط تزيد عن 4 بار، بينما عمل الغشاء المركب والغشاء المصنع من أسيتات السللوز بكفاءة عند ضغوط أعلى. كما أظهرت النتائج أن نسبة نبذ الشوارد المعدنية تنخفض بزيادة الضغط المطبق، وتم الحصول على أعلى نسب نبذ للرصاص (97%)، النحاس (96%)، والكوبالت (95%) في الغشاء المركب عند ضغط 2 بار.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يعتبر هذا البحث خطوة مهمة نحو تحسين تقنيات معالجة المياه باستخدام التناضح العكسي. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق إلى تأثير العوامل البيئية المختلفة مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة على أداء الأغشية. ثانياً، لم يتم مناقشة تكلفة الإنتاج والتشغيل لهذه الأغشية مقارنة بالطرق التقليدية الأخرى. ثالثاً، يمكن أن تكون هناك حاجة لمزيد من الدراسات لتقييم العمر الافتراضي للأغشية في الظروف العملية. على الرغم من هذه النقاط، فإن البحث يقدم مساهمة قيمة في مجال معالجة المياه.
أسئلة حول البحث
-
ما هي المواد الأساسية المستخدمة في تصنيع الأغشية في هذا البحث؟
المواد الأساسية المستخدمة هي البولي فنيل الكحولي وأسيتات السللوز، بالإضافة إلى البولي إيتيلين غليكول والغليسيرين لتعديل الطبقة السطحية.
-
ما هي أعلى نسبة نبذ للشوارد المعدنية التي تم الحصول عليها في هذا البحث؟
تم الحصول على أعلى نسبة نبذ للرصاص (97%)، يليه النحاس (96%)، ثم الكوبالت (95%) في الغشاء المركب عند ضغط 2 بار.
-
ما هو تأثير زيادة الضغط المطبق على تدفق الماء عبر الأغشية؟
يزداد تدفق الماء عبر الأغشية بزيادة الضغط المطبق، حيث تم الحصول على أعلى قيمة للتدفق في الغشاء المصنع من البولي فنيل الكحولي عند ضغط 4 بار.
-
ما هي التوصيات التي قدمها الباحثون بناءً على نتائج الدراسة؟
يوصى باستخدام الغشاء المركب في تطبيقات معالجة المياه كونه يجمع بين ثبات مرتفع ضمن الأوساط المائية، وتدفق جيد للماء عبره، ونسبة إزالة مرتفعة للشوارد المعدنية. كما يوصى بتصنيع أغشية ذات سماكات مختلفة لمعرفة تأثير السماكة على الأداء، وإضافة مواد مضادة للبكتيريا والفطريات لإطالة العمر التشغيلي للأغشية.
المراجع المستخدمة
(ESCOBAR,, I., BRUGGEN, B. (2011)" Modern applications in membrane science and technology" American Chemical Society Books, p(220-225
BHATTARYYA,D., HESTEKIN, J.,RITCHIE, S.,(2002)"An overview of selected membrane techniques for environmental applications" Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers, 33(6)310-330
BOLTO, B., TRAN, T., HOANG, M., XIE, Z.,(2009)"Crosslinked poly(vinyl alcohol) membranes"Prog. Polym. Sci. 34(3) 969–981
قيم البحث
اقرأ أيضاً
يزداد الطلب على الماء في ظل الازدياد الملحوظ للكثافة السكانية العالمية، الذي يؤدي بشكل تلقائي إلى ازدياد العجز في مياه الشرب إِذ إن 1.2 مليار نسمة في العالم ليس لديهم ماء كاف للشرب، لأن العديد من التجمعات السكنية يتركز وجودها على الخطوط الساحلية، و ف
ي هذا السياق تبدو تحلية المياه أحد الحلول الواعدة، خاصة في منطقتنا العربية، و يمكن لمحطات التحلية باستخدام الطاقة الشمسية أن تكون حلاً رائداً لتأمين مياه الشرب سواء من مياه البحر أو من مياه الآبار.
إن أهم فائدة لمثل هذه الأنظمة هي الجمع بين تقنيات التحلية (التناضح العكسي في هذا البحث العلمي) و مصادر الطاقة المتجددة، إِذ إن الهدف الرئيس هو تطوير الدراسة الفنية لهذه الأنظمة، و الجدير بالذكر أنه هناك العديد من الإيجابيات لهذا الربط، إِذ نفصل بين الشبكة الكهربائية و أعطالها من جهة و التزود بماء الشرب من جهة أخرى، كما نقوم بتخفيض حرق
الوقود الأحفوري و ما يترتب عليه من انبعاثات، كما يمكننا تزويد التجمعات السكانية البعيدة التي ليس لديها مصادر للطاقة التقليدية بمياه الشرب، و لكن هذا لا يعني أن لايوجد سلبيات للنظام، فمن أهم سلبياته هو عدم إثبات الجدوى الاقتصادية له، ذلك لأن مثل هذه المشاريع تعتمد على كلفة الكهرباء في كل دولة و على الخصائص الشمسية لمكان المحطة.
في هذا البحث العلمي قمنا بتصميم نموذج مخبري لنظام تناضح عكسي مغذى من الألواح الكهروضوئية و تنفيذه لتعرف أدائه من أجل مياه البحر و المياه العكرة، و من الجدير بالذكر أن أهم مشكلة صادفتنا في هذا المشروع هي الحصار الاقتصادي المفروض على الجمهورية العربية السورية و التي كانت عائقاً لإحضار التجهيزات اللازمة، لذلك قمنا بإنجاز هذا المشروع بحسب الإمكانيات المحلية المتاحة، مع الحرص على المحافظة على مبدأ العمل؛ لذلك كان النموذج فقط للمياه المنزلية و المياه العكرة بشكل خفيف.
تشكل إزالة النترات بالطريقة البيولوجية في مفاعل السرير المميع منقوص الأوكسجين
طريقة بسيطة للتخلص مما يلوث المياه الجوفية من نتروجين النترات.
يتم في هذا المفاعل تنمية غشاء بيولوجي على حبيبات سرير المفاعل و التي تم اختيارها في
هذا البحث حبيبات الكرب
ون المنشط ذات الأقطار (1-3) ملم، و يتكون هذا الغشاء البيولوجي
في قسمه الأعظم من بكتريا عضوية التغذية و يمرر تيار الماء الخام المحمل بشوارد النترات
مع ما يضاف إلى هذا الماء من مغذيات للبكتريا و التي اختيرت في بحثنا هذا الإيتانول
و فوسفات الصوديوم ثنائية الهدروجين، الأول كمغذ كربوني و الثاني كمغذ فوسفوري. يتم
مرور الماء الخام من أسفل المفاعل بسرعة كافية لتمييع حبيبات هذا السرير الحاملة للغشاء
البيولوجي.
يقدم هذا البحث وصفًا مبسطًا لعمل المفاعل الوساطي الضوئي، ذي الطبقة الرقيقة الثابتة TFFBR,
و لطريقة توضع / ترسيب الوسيط الضوئي TiO٢ المستعمل؛ و يقدم نتائج دراسة قوة ارتباط الوسيط
المذكور مع السطح الحامل، و تطوير طريقة حديثة لقياس دليل التصاقه و تغ
يراته مع تغيرات درجة
الحرارة، و الطبيعة الميكانيكية للسطح الحامل للوسيط. تم كذلك دراسة كفاءة استخدام المفاعل TFFBR
في معالجة عينات من المياه الملوثة النموذجية الحاوية DCAA, و عينات أخرى من مياه بردى، في
الشروط المحلية السائدة في مدينة دمشق.
تم إنشاء و تشغيل وحدة معالجة تجريبية لدراسة إمكانية معالجة المياه الملوثة معالجة بيولوجية عن طريق استخدام النمو المعلق و النمو الملتصق. تتألف الوحدة التجريبية من وحدة ترذيذ تؤمن ترطيب الحوامل البيولوجية، و توزيع المياه بشكل متجانس عليها بالإضافة إلى
زيادة تركيز الأوكسجين المنحل في المياه، يليها مرشح زود بوسائط للنمو البيولوجي الملتصق. بلغت مساحة الحوامل m2 (13) تقريباً، و التي تم تنمية الغشاء البيولوجي عليها بحيث تقوم البكتيريا الموجودة في الغشاء بتفكيك المادة العضوية وصولاً إلى إرجاع النترات إلى نتريت ثم إلى غاز النتروجين. يلي المرشح حوض تهوية يؤمن معالجة المياه عن طريق النمو المعلق. تم تركيب أجزاء الوحدة و تشغيلها بالاعتماد على مياه الصرف الصحي المأخوذة من غرفة التفتيش الموجودة بالقرب من الوحدة السكنية رقم (18). بلغت الكفاءة الوسطية لإزالة الـ BOD5 69.4%، بينما بلغت الكفاءة الوسطية لإزالة شاردة النترات 34%. بينت النتائج أن استخدام هذا النظام يحسن من مواصفات المياه الملوثة .
أجريت هذه الدراسة لإزالة المعادن الثقيلة (Zn2+, Pb2+) في حالات السكون من المحاليل المائية الأحادية و المتعددة المكونات باستخدام الزيوليت الطبيعي السوري. بينت الدراسة أن هذه الإزالة لها طبيعة تبادل أيوني و تتألف من ثلاث مراحل هي: الامتزاز على سطح البل
ورات الميكروية، مرحلة التحول، الامتزاز المحدود داخل البلورات الميكروية. بينت الدراسة أن الزمن اللازم لحصول التوازن هو 6 ساعات، و أن الاختلاف البسيط بين سعات امتزاز الزيوليت بالنسبة للرصاص و الزنك من المحاليل الأحادية و المتعددة المكونات يثبت وجود مراكز امتصاص فردية للزيوليت من أجل كل معدن. قيست سعة الامتصاص القصوى بالنسبة لـ pb2+ و هي 33.89 mg/g عند التركيز التوازني 261.07 mg/l ، و بالنسبة لـ Zn2+ كانت 29.18 mg/g عند 309.818 mg/l . تم استخدام نماذج خطوط تبادل امتزاز Langmuir و Freundlich لتقييم أداء امتزاز الزيوليت الطبيعي للرصاص و الزنك. كانت هذه النماذج قادرة على تقديم ملاءمة جيدة مع البيانات التجريبية، مع معامل ارتباط R2 يتراوح بين 0.95-0.99، مع ملائمة أفضل لنموذج لانغموير.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
