الألومينا المنشطة لإزالة الفلورايد

الألومينا المنشطة مادة مرنة للغاية ذات استخدامات صناعية متنوعة. ونظرًا لثباتها الكيميائي وقدرتها الفائقة على الامتصاص، فإن الألومينا المنشطة تشكل حليفًا لا يقدر بثمن في العديد من الحالات.

من بين استخداماته العديدة، تعتبر الألومينا المنشطة خيارًا مثاليًا لمعالجة المياه، حيث تعمل على التخلص من الملوثات مثل الفلورايد من مياه الشرب وتعمل كمجفف في أنظمة الهواء المضغوط لمنع الصدأ والتآكل.

قابلة لإعادة الاستخدام

الألومينا المنشطة هي مادة قيمة للغاية بسبب خصائص الامتزاز الاستثنائية والخمول الكيميائي والقوة الأيونية. وبفضل حجم مسامها العالي ومساحة سطحها الكبيرة وقدرتها على امتصاص الملوثات ذات الوزن الجزيئي الكبير من الماء والغازات عند مستويات الضغط المنزلي؛ وقدرات امتصاص الفلورايد أيضًا! يمكن لجهاز ألومينا منشط واحد يعمل في ظروف منزلية عند مستويات ضغط الضغط المنزلي أن ينتج جالوناً واحداً تقريباً في الدقيقة من المياه المعالجة مع استخدام أجهزة إضافية بالتوازي لمعدلات تدفق أعلى أو يمكن استخدام أجهزة ألومينا منشطة متعددة في وقت واحد يتم تجديدها باستخدام الغسول (هيدروكسيد الصوديوم؛ NaOH) أو حمض الكبريتيك (H2SO4) أو الشب (KAl(SO4)2).

يضمن تجديد الألومينا بشكل صحيح الحفاظ على قدرتها على الامتصاص وأدائها وعمرها الافتراضي. وينبغي اختيار طرق التجديد بعناية من أجل تقليل هدر الطاقة إلى الحد الأدنى؛ فالتجديد غير السليم يمكن أن يؤدي إلى تلف الهيكل وانخفاض قدرة الامتصاص.

تقوم معظم التطبيقات الصناعية بإعادة تدوير الألومينا باستخدام تقنيات التجديد الحراري أو التفريغي. ويستخدم التجديد بالتفريغ بيئات الضغط المنخفض لتحرير الجزيئات الممتزّة من سطح الألومينا؛ مما يجعلها خيارًا جذابًا للتطبيقات التي تتطلب درجات حرارة أقل من المجددات الحرارية.

تقوم عمليات التجديد الحراري بتسخين الألومينا إلى درجات حرارة عالية لإطلاق أي ملوثات ممتزة ثم شطف المادة الممتزة لإزالة المركبات المنبعثة من سطحها. ومع ذلك، تتطلب هذه العملية استخدامًا كبيرًا للطاقة، مما يؤدي إلى فواتير كهرباء كبيرة للمصانع.

الامتزاز المتأرجح بالضغط هو نهج شائع آخر لتنشيط الألومينا، باستخدام تغيرات سريعة في الضغط لتسهيل امتصاص الملوثات التي تم امتزازها عليها. ويمكن أيضًا أن تكون هذه الطريقة الموفرة للطاقة مؤتمتة لتقليل التكاليف التشغيلية؛ ومع ذلك، قد لا تستخدم جميع التطبيقات هذا النهج لأن بعض المواد لا تمتص عند تعرضها لهذه الدورات من الضغط العالي والمنخفض.

الألومينا المنشطة هي مادة قابلة لإعادة التدوير بسهولة ومتعددة الاستخدامات وتستخدم في معالجة المياه والغاز وكذلك في البيئات الصناعية مثل دعم المحفزات في الصناعات البتروكيماوية. ونظراً لخصائصها الفيزيائية والكيميائية، فإن الألومينا المنشطة تمكنها من امتصاص مجموعة متنوعة من المواد التي تتراوح بين المركبات العضوية والمعادن الثقيلة مثل الفلورايد.

قدرة امتصاص عالية

تتمتع الألومينا المنشطة بقدرة امتزاز متميزة تمكنها من إزالة الملوثات والرطوبة بكفاءة من السوائل والغازات. وتزيد مساحة سطحها ومساميتها العالية من قدرتها على الاحتفاظ بمواد مثل الماء وثاني أكسيد الكربون والهواء وكبريتيد الهيدروجين (H2S) وغيرها من المواد.

يتم تسهيل عمليات الامتزاز إلى حد كبير من خلال العدد الذري العالي للألومينا المنشطة ومساحة السطح. وتحتوي بنية الألومينا المنشطة المسامية على العديد من المسام الصغيرة التي يتراوح قطرها من 0.2 ميكرون إلى 1 ميكرون والتي تسهل قدرتها على امتصاص المواد المختلفة بسهولة - مما يجعلها مادة مجففة مثالية للاستخدامات الصناعية.

وتتميز الألومينا المنشطة بثبات حراري ممتاز، حيث تقاوم درجات الحرارة العالية دون أن تفقد فعاليتها أو تتحلل. وعلاوة على ذلك، فإن تجديدها يمكن أن يجعلها حلاً اقتصاديًا لعمليات التجفيف المختلفة.

وتوفر الأشكال الانتقالية للألومينا مثل ألومينا بيتا وجاما مساحات سطحية أعلى - عادة ما تكون ذات مسام يتراوح حجمها بين 200 إلى 400 نانومتر - مما يجعلها مناسبة لإزالة الماء من تيارات الأحماض أو الغازات أو المذيبات العضوية. كما أن قدراتها العالية على امتصاص الماء تجعل هذه المواد خيارات مرغوبة للغاية في بيئات المعالجة الكيميائية.

وبفضل حجم مسامها ومساحة سطحها القابلين للتخصيص بدرجة كبيرة، يمكن تصميم الألومينا المنشطة خصيصًا لتلبية احتياجات التطبيقات الفردية. وعلاوة على ذلك، فإن قدرتها على التصنيع بأشكال وأحجام مختلفة تزيد من تنوعها في مختلف الصناعات.

عند التعامل مع الألومينا المنشطة، من الضروري مراعاة احتياطات السلامة المناسبة. ويشمل ذلك ارتداء معدات الوقاية الشخصية مثل النظارات الواقية/واقي الوجه، والقفازات المقاومة للمواد الكيميائية، وقناع الغبار أو جهاز التنفس الصناعي وواقي الوجه. قد يؤدي الاستنشاق أو التلامس إلى حدوث تهيج أو مشاكل في الجهاز التنفسي مما يتطلب مراعاة حماية خاصة أثناء تنظيف الانسكابات وتنظيف المواد الملوثة بالألومينا المنشطة.

وكميزة إضافية، ينتج عن معالجة الألومينا المنشطة وإعادة معالجتها الحد الأدنى من انبعاثات الغبار، مما يقلل من مخاطر التلوث ويجعلها خيارًا ممتازًا للتطبيقات التي تتطلب الحد الأدنى من التنظيف والصيانة.

معدل امتصاص سريع

الألومينا المنشطة عبارة عن مادة مسامية تم إنشاؤها من خلال عملية خاصة لتشكيل مساحات سطحية كبيرة وشبكة معقدة من المسام، مما يعطي هذه المادة المجففة خصائص امتزازية وحفازة استثنائية، مما يجعلها مفيدة في تطبيقات متعددة مثل معالجة المياه وتنقية الغاز وتنظيف الهواء. وعلاوة على ذلك، غالبًا ما تكون الألومينا المنشطة عنصرًا أساسيًا يستخدم في تجارب الفصل اللوني.

تختلف الألومينا المنشطة عن الإسفنج في أن جزيئاتها ترتبط فعليًا بجزيئات أي مادة تمتصها، مما يعني أنها لن تتسرب بمرور الوقت أو تتبخر؛ مما يجعلها مادة ماصة عالية الكفاءة وقادرة على إعادة تدويرها مرارًا وتكرارًا دون أن تفقد فعاليتها؛ مما يقلل التكاليف بشكل كبير عبر تطبيقات متعددة.

هذه القدرة العالية على الامتصاص تجعل الكربون المنشط مادة مثالية للعديد من التطبيقات المختلفة، بما في ذلك معالجة المياه. وتسمح قدرته العالية على الامتصاص بإزالة الملوثات مثل الفلورايد والمعادن الثقيلة والنترات من مياه الشرب مع تنقية الهواء من الغازات الضارة والمركبات العضوية المتطايرة في الوقت نفسه؛ مما يزيد من جودة الهواء الداخلي مع توفير بيئات معيشة وعمل أكثر صحة.

وتستخدم أنظمة الامتزاز حبيبات الألومينا المنشطة لإزالة الملوثات بمعدلات مختلفة اعتمادًا على مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك معدل التدفق ومساحة سطح حبيبات الألومينا المنشطة، حيث يلعب حجم المسام دورًا أساسيًا في معدلات الإزالة. عند التعامل مع كميات كبيرة من التلوث المراد إزالتها من أنظمة المياه، يوصى بالمعالجة المسبقة باستخدام مرشح رواسب خرطوشة بحجم 5 ميكرون لتجنب انسداد طبقات الألومينا المنشطة وضمان الأداء الأمثل.

تتمتع الألومينا المنشطة بألفة استثنائية للماء، ويمكنها امتصاص ما يصل إلى 35-40 رطلاً لكل 100 رطل من الألومينا المجددة عند تعريضها للرطوبة النسبية 90%. وعند استخدامها كمادة ماصة، فإنها تنافس المناخل الجزيئية ولكن بقدرة امتصاص فائقة للماء وتوزيع أفضل لحجم المسام.

عند التعامل مع الألومينا المنشطة، من الضروري اتخاذ احتياطات السلامة المناسبة. ويشمل ذلك ارتداء معدات الوقاية الشخصية مثل نظارات السلامة وقناع الوجه والقفازات المقاومة للمواد الكيميائية - وتخزين المادة في منطقة خالية من المواد غير المتوافقة والرطوبة.

إزالة الفلورايد

الفلورايد هو عنصر موجود بشكل طبيعي في مصادر المياه وله العديد من المزايا الصحية، مثل تقوية مينا الأسنان وتشجيع نمو العظام. لكن المستويات المفرطة من الفلورايد في مياه الشرب قد تؤدي إلى الإصابة بتسمم الأسنان والهيكل العظمي بالفلورايد - وهو مرض مرتبط بتصلب المفاصل. والخبر السار هو أنه يمكن إزالة الفلورايد بسهولة باستخدام نظام ترشيح الألومينا المنشط.

يمكن استخدام الألومينا المنشطة لإزالة كل من الفلوريدات العضوية وغير العضوية، وكذلك الزرنيخ، من الماء. وتعتمد عملية الإزالة على عوامل مثل مستوى الأس الهيدروجيني للماء، ودرجة الحرارة، ووقت التلامس بين الفلورايد والألومينا المنشطة، وطول وقت التلامس بين تفاعل الفلوريد/الألومينا المنشطة - على سبيل المثال يمكن إزالة مستويات الفلوريد الأعلى بكفاءة أكبر في درجات الحرارة المنخفضة بينما يتعزز امتصاص الزرنيخ مع فترات التلامس الأطول.

وتكمن قدرة مادة الألومينا المجففة على امتصاص كل من الفلوريدات العضوية وغير العضوية في نسبة مساحة سطحها العالية إلى وزنها، نتيجة عملية التنشيط المتحكم بها التي تحول هيدروكسيد الألومنيوم أو مركبات الألومنيوم الأخرى إلى ألومينا جاما. وأثناء عملية التنشيط، يتم تعريض المادة لدرجات حرارة عالية جداً تعمل على تجفيفها إلى مسام ذات مساحة سطح داخلية هائلة تتراوح بين 150-300 متر مربع للجرام الواحد؛ بل ويمكن تصميم هيكلها خصيصاً لتطبيقات محددة من خلال التحكم في مدة درجة حرارة عملية التنشيط أو تركيزات تركيزات الشوائب أثناء عملية التنشيط.

إن الخصائص المسامية العالية للألومينا المنشطة تجعلها خيارًا مناسبًا لمعالجة المياه الملوثة بالزرنيخ والفلورايد والملوثات الأخرى مثل المعادن الثقيلة والفينولات والمبيدات الحشرية والأحماض العضوية أو الكائنات الحية الدقيقة. وعلاوة على ذلك، تضمن خصائصه الامتزازية أيضًا قدرته على إزالة الأحماض الدبالية والفولفيك من المياه، مما يجعلها أكثر أمانًا للاستهلاك البشري مع تحسين نكهة المشروبات المنتجة من المياه المعالجة.

توفر شركة FEECO كلاً من الألومينا المنشطة الحبيبية والكروية لامتصاص الفلورايد والزرنيخ. يتميز مركز الابتكار الخاص بنا بالاختبارات الحرارية وكذلك الاختبارات الحرارية والتكتلات واختبارات حلقة المعالجة المستمرة لمحاكاة ظروف الإنتاج لمختلف التطبيقات واختبار المنتجات للتأكد من فعاليتها ومتانتها قبل بيعها للعملاء.