اكتشاف الفوائد الرئيسية للبوليمرات الطبيعية في معالجة المياه

الفوائد الرئيسية للبوليمرات الطبيعية في معالجة المياه.
تويتر
لينكدين:
البريد الإلكتروني

تستخدم العديد من الصناعات البوليمرات لمعالجة المياه. ومع ذلك، غالبًا ما تنشأ البوليمرات الاصطناعية التقليدية من المنتجات البترولية أو الغاز الطبيعي ويمكن أن تترك وراءها بقايا غير مرغوب فيها. تمنحك البوليمرات الطبيعية بديلاً أكثر مسؤولية من الناحية البيئية، خاصة تلك التي يتم إنتاجها من خلال تعديل السكريات. ما هي الفوائد الرئيسية للبوليمرات الطبيعية في معالجة المياه؟ سأتناول هذا الأمر معك بمزيد من التفاصيل وأبين كيفية مقارنتها بالبوليمرات الاصطناعية.

هذا الدليل ل البوليمرات الطبيعية يغطي أصلها، وفوائدها المحددة، والأنواع الأكثر شعبية، ويوضح لك كيفية عملها ضمن عمليات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي. سترى أيضًا كيف يعمل الباحثون على هذه البوليمرات الجديدة والمثيرة لمشاريع المعالجة البيئية الحالية والمستقبلية في معالجة مياه الصرف الصحي المنزلية والصناعية والمزيد. لذلك دعونا نلقي نظرة على الفوائد الرئيسية للبوليمرات الطبيعية في معالجة المياه.

جدول المحتويات:

البوليمرات الطبيعية مقابل البوليمرات الاصطناعية للتطبيقات الصناعية

البوليمرات الاصطناعية غالبا ما تنشأ من البتروكيماويات أو الغاز الطبيعيمما يجعلها موردًا غير متجدد وله تأثير سلبي على البيئة. ولكنها تستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية كمواد ندفة لإزالة المواد الصلبة العالقة أثناء معالجة مياه الصرف الصحي، بل إنها تستخدم في قطاعات صناعية أخرى، مثل تجهيز الأغذية والأدوية والتعدين وصناعة النفط والغاز.

ومن ناحية أخرى، تأتي البوليمرات الطبيعية عادةً من مصادر نباتية أو حيوانية. وهذا يجعلها بطبيعتها أكثر صداقة للبيئة من خيارات البوليمر الاصطناعي، وهو أحد الاعتبارات الرئيسية للمهندسين العاملين في التطبيقات الصناعية.

وفقا للموسوعة البريطانية، توجد البوليمرات بشكل طبيعي داخل الكائنات الحية. السليلوز والنشا، وكذلك البروتينات والأحماض النووية، كلها أمثلة على أنواع البوليمر الطبيعية. Zeoturb، الندف العضوي الحيوي مشتق من بوليمر طبيعي، موجود في الحياة البحرية. 

توفر هذه البوليمرات للمهندسين خيارات تقلل من الأضرار البيئية وتدعم الاستدامة. لقد ولدت البوليمرات الحيوية والبلاستيك الحيوي، على وجه التحديد، قدرًا كبيرًا من الاهتمام والاهتمام في الآونة الأخيرة لأنها توفر بديلاً مسؤولاً بيئيًا.

مزايا وعيوب البوليمرات الاصطناعية

تعمل البوليمرات الاصطناعية بشكل جيد للمساعدة في فصل المواد الصلبة عن السوائل أثناء معالجة المياه ومياه الصرف الصحي. يمكنك تطبيقها مباشرة على عملية معالجة مياه الصرف الصحي الخاصة بك لزيادة كفاءة الإجراء أو دمجها مع أساليب المعالجة الأخرى، مثل التعويم بالهواء المذاب والتخثير الكهربي، للمساعدة في تسريع التلبد وتحسين العلاج. 

وهذا يمنح مديري المرافق واستشاريي معالجة المياه نهجًا قويًا لدعم معالجة مياه الصرف الصحي على نطاق واسع. تقليل تكاليف إدارة الحمأة وعملية التخثر نفسها، مما يسمح لمحطات المعالجة بتصريف أو إعادة استخدام المياه النظيفة في العمليات الصناعية الأخرى.

بالرغم ان البوليمرات الاصطناعية العمل على تحقيق تلك الأهداف العلاجية، إلا أنها تأتي مع العديد من الجوانب السلبية.

إحدى القضايا الهامة هي السمية. لكي تتمكن عملية معالجة المياه أو مياه الصرف الصحي من التخلص بشكل آمن ومسؤول من الحمأة المنفصلة في منشأتها، فإنها تحتاج إلى تلبية إرشادات بيئية صارمة. وهذا يعني أن المنشأة تحتاج إلى إدارة تركيبة الحمأة التي تنتجها بعناية. قد تزيد مواد ندف البوليمر الاصطناعية من سمية الحمأة، مما سيشكل تحديًا للتخلص الآمن منها وزيادة تكاليف التشغيل، مما قد يعيق عمليات المصنع.

مشكلة حاسمة أخرى هي التكلفة. يمكن أن تكون باهظة الثمن، خاصة بالنسبة للعمليات الصغيرة التي تبحث عن خيار علاجي فعال من حيث التكلفة بشكل عام. 

كيف تعتبر البوليمرات الطبيعية خيارًا أكثر استدامة؟

يوفر استخدام البوليمرات الطبيعية في معالجة المياه أكثر من مجرد فائدة من حيث تقليل مخاوف السمية وتقديم خيار صديق للبيئة. طبيعي بوليمرات معالجة المياه تأتي مع فائدة رئيسية أخرى: مصادر المواد المستدامة، غالبًا من خلال مواد قابلة للتجديد بسهولة. كما أنه يتجنب استخدام المواد الكيميائية التي قد تؤدي في النهاية إلى تلويث البيئة.

في مراجعة الطلبات، من مجلة علوم وهندسة البترول في عام 2018، لاحظ العلماء أنه "في عمليات صناعة النفط والغاز، يمكن أن يتطور الحجم داخل معدات إنتاج النفط، سواء فوق الأرض أو تحتها، مما قد يؤدي إلى تلف التكوينات، وفقدان الإنتاج، وانخفاض الضغط، والفشل المبكر لمعدات أسفل الحفرة. '. ولمعالجة هذه المشكلات، يتم إجراء قدر كبير من الأبحاث في تطبيقات البوليمر والمبيدات الحيوية الصديقة للبيئة.

البوليمرات الحيوية مثل "صمغ الغوار، صمغ الزانثان، النشا، مشتقات السليلوز، الأحماض الأمينية المتعددة، والكيتين" يتم أخذها في الاعتبار للاستخدام على نطاق واسع، بالإضافة إلى "ألجينات الصوديوم، كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم، وحمض البولي أسبارتيك" (شونكسيانج وآخرون .). ومع ذلك، فإن التطبيقات المحتملة تمتد إلى ما هو أبعد من مياه الصرف الصناعي. يتم الآن تطبيق هذه المواد نفسها على الطب الحيوي وتوصيل الأدوية من بين تطبيقات أخرى (Baranwal et al.).

الغوص العميق في Zeoturb: أفضل بوليمر لمعالجة المياه الطبيعية 

أحد البوليمرات الطبيعية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في عملية معالجة مياه الصرف الصحي هو الزيوتورب، المشتق من البوليمر الحيوي الندف الكاتيوني الطبيعي الناشئ من الحياة البحرية. ينشأ هذا البوليمر الطبيعي المحدد من الحياة البحرية المتجددة. وهذا يمنحنا موردًا متجددًا بسهولة من مصادر المواد المستدامة للتطبيقات البيئية.

لماذا يعتبر Zeoturb عامل علاج قوي؟

لقد تطور قدر كبير من الاهتمام العلمي والسوقي الحالي حول هذه المادة الفريدة والمستدامة، وهناك أيضًا أبحاث مستمرة حول الفوائد الرئيسية العديدة للبوليمرات الطبيعية في عمليات معالجة المياه. على سبيل المثال، البوليمرات الطبيعية مثل Zeoturb جيدة بشكل خاص في المساعدة في إزالة المواد العضوية والمعادن النزرة. \

باعتبارك مستشارًا بيئيًا أو مدير منشأة أو مهندس استدامة، فإنك تريد هذه الميزة لأن تيارات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي الصناعية والمدنية غالبًا ما تحتوي على مواد عضوية من النفايات النباتية أو المصادر الحيوانية.

في الواقع، هذه الخصائص الكيميائية المحددة تمكنه من تعزيز تخثر الجسيمات وتحييد المواد العالقة. بل هو أيضا يتم تقييمها كوسيلة للعلاج التلوث البلاستيكي، كبديل لرمي المواد البلاستيكية غير المرغوب فيها في مواقع دفن النفايات.

إحدى السمات الرئيسية لهذه المادة هي سلاسلها الجزيئية الموجبة الشحنة. عند تطبيقها على مياه الصرف الصحي التي تحتوي على كمية كبيرة من المركبات والمواد العضوية، فإن الشحنة المعاكسة تتسبب في سحب هذه المواد الصلبة إلى هذا البوليمر الطبيعي وتكتلها معًا. وهذا يشكل كتلة مألوفة، والتي تستقر خارج التعليق بسرعة وكفاءة أكبر من دون علاج. 

يساعد هيكل البوليمر الطبيعي أيضًا على تسريع المعالجة لأن الهيكل طويل السلسلة يمكن أن يلتف بشكل فعال حول المواد الصلبة العالقة في الماء ومياه الصرف الصحي، ويغلفها ويربطها من أجل تكوين كتل محددة جيدًا. بمجرد ربطها وتغليفها ببنية البوليمر، تفقد هذه الجسيمات شحنتها وتتجمع مع بعضها البعض في كتل أكبر.  

ما هي أنواع البوليمرات الطبيعية الأفضل لعمليات معالجة المياه؟

يتم استخدام البوليمرات الطبيعية بشكل متزايد في عمليات معالجة المياه بسبب قابليتها للتحلل الحيوي، وانخفاض سميتها، وفعاليتها. فيما يلي بعض أفضل البوليمرات الطبيعية لمعالجة المياه:

  1. Zeoturb: مشتق كمنتج ثانوي للحياة البحرية، Zeoturb فعال البوليمر العضوي الحيوي المستدام المنتج المستخدم في عمليات التخثر والتلبد. يمكنه تقليل/إزالة المعادن الثقيلة والأصباغ والطحالب والمواد الصلبة العالقة والملوثات العضوية.

  2. البوليمرات القائمة على النشا: يمكن تعديل النشا لإنشاء مواد ندف فعالة. هذه البوليمرات قابلة للتحلل الحيوي ويمكن الحصول عليها من نباتات مختلفة، مما يجعلها مستدامة.

  3. الجينات: يتم استخراج الجينات من سلالات معينة من الأعشاب البحرية، وتتميز بخصائص ممتازة لتشكيل الهلام. يتم استخدامه في معالجة المياه لقدرته على تقليل أثر المعادن الثقيلة والملوثات الأخرى.

  4. الغار الصمغ: يتم الحصول على صمغ الغار من حبوب الغار، ويستخدم كمندد بسبب لزوجته العالية وقدرته على تكوين المواد الهلامية. إنه فعال في إزالة التعكر والجزيئات العالقة الأخرى ويحسن نزح المياه من الحمأة.

  5. زنتان الصمغ: يتم إنتاج صمغ الزانثان عن طريق تخمير الجلوكوز أو السكروز بواسطة بكتيريا Xanthomonas Campestris، ويستخدم كعامل سماكة ومندف. فهو يساعد في إزالة المواد الصلبة العالقة ويحسن أيضًا نزح المياه من الحمأة.

  6. مشتقات السليلوز: السليلوز المعدل، مثل كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) وهيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، يستخدم لقدرته على الارتباط بالملوثات والمساعدة في إزالتها من الماء.

  7. الغشاء المشطي: يوجد البكتين بشكل مستدام في جدران خلايا الفاكهة، وهو فعال في تخثر الملوثات وتلبدها، مما يجعله مفيدًا في عمليات تنقية المياه.

يتم اختيار هذه البوليمرات الطبيعية بناءً على توفرها وفعاليتها من حيث التكلفة وخصائصها المحددة التي تجعلها مناسبة لتطبيقات معالجة المياه المختلفة.

أشارت البوليمرات العضوية إلى تحسين جودة المياه وإزالة المواد الصلبة في عمليات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي. 

جدول الزيوترب: الفوائد والتعديلات 

يسلط جدول Zeoturb biopolymer التالي الضوء على بعض الاختلافات الشائعة إلى جانب الفوائد الرئيسية لهذه البوليمرات الطبيعية في معالجة المياه.

لتسهيل التنقل بين المعلومات، قمنا بتقسيم كل تطبيق كيميائي إلى أربع فئات رئيسية: المعادن الثقيلة، والمعادن، والمركبات العضوية، والملوثات المتنوعة، إلى جانب تقنيات التحسين.

من المهم أن تتذكر أن استخدام التلبد بالبوليمر الحيوي الطبيعي هو مجرد إحدى استراتيجيات العلاج الممكنة ويستخدم فقط للمساعدة في إزالة الملوثات.

تعمل هذه البوليمرات الحيوية في تآزر لتسريع ودعم خطة معالجة مياه الصرف الصحي الكاملة. للحصول على الإزالة المثالية، يجب عليك استشارة شركة معالجة، وإجراء الاختبارات المناسبة، واستخدام استراتيجيات معالجة مياه الصرف الصحي الإضافية لتحسين العملية.

تمت إزالة الملوثاتالتعديل الكيميائي أو التعزيزتطبيق العلاج أو الاستفادة
الكادميوم (Cd (II))درجة عالية من الاستبدالمعالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن التعدين والصناعات الثقيلة.
الرصاص (Pb (II)) والنحاس (Cu(II)) والزنك (Zn(II))إضافة مجموعات كربوكسي ميثيل.يعالج التلوث بالمعادن الثقيلة الموجودة في التعدين والصناعات الثقيلة عملية العلاج مياه.
اليورانيوم (U)إضافات السلسلة الجانبية الهيدروكسيلية.معالجة التلوث بالمعادن الثقيلة الموجودة في الطاقة النووية عملية العلاج المياه وتلك المرتبطة بمشاريع استخراج المعادن.
الزئبق (الزئبق (II))إضافات السلسلة الجانبية الهيدروكسيلية.معالجة التلوث بالمعادن الثقيلة الناتج عن عمليات تعدين الذهب ومرافق علاج الأسنان، على الرغم من أن بعض مرافق طب الأسنان تفضل تقنية الملغمة على الزئبق في حشوات الأسنان، وقد تم تشجيع أطباء الأسنان على استخدام بديل (وكالة حماية البيئة الأمريكية).
النترات والفوسفاتزيتورب بدون تعزيزيقلل من الأسمدة الزائدة في الزراعة عمليات العلاج. يقلل من حمل النيتروجين في مياه الصرف الصحي البلدية من مياه الصرف الصحي والنفايات البشرية.
الأصباغإضافة سلاسل جانبية إيثيلينامين (EA). يساعد على تقليل تلوث اللون في محطة معالجة تناول الماء. يقلل من الحاجة إلى جرعات الكلور الزائدة.
PFAS ("المواد الكيميائية إلى الأبد")، والمواد البلاستيكية الدقيقة والنانوزيتورب بدون تعزيزيخفف التلوث الناتج عن المواد البيرفلوروالكيل (PFAS) ويدعم جهود تنظيف التلوث البلاستيكي في المجاري المائية، عمليات العلاجوالتربة ومواقع دفن النفايات.

 

أسئلة وأجوبة حول الفوائد الرئيسية للبوليمرات الطبيعية في معالجة المياه

ما أهمية البوليمرات في معالجة المياه؟

تساعد البوليمرات على فصل المواد الصلبة عن المكون السائل لمياه الصرف الصناعي والمنزلي، مما يجعل المعالجة أسهل وأكثر أمانًا وأكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة. فهو يساعد على جمع تلك المواد الصلبة الصغيرة، التي غالبًا ما تكون غير مرئية للعين المجردة، معًا في كتل أكبر، أو كتل، من خلال تفاعل كيميائي يغير الشحنة. 

وللقيام بذلك بأكبر قدر من الفعالية، يمكن لمتخصصي معالجة المياه الجمع بين مواد الندف البوليمرية جنبًا إلى جنب مع مادة التخثر التي تجمع تلك الكتل معًا في كتلة أكثر كثافة من الحمأة حسب الحاجة.

ما هي فوائد البوليمرات الطبيعية؟

الفائدة الرئيسية هي تأثير أقل على البيئة - البوليمرات الطبيعية تأتي من مصادر مواد متجددة ومستدامة مثل الحياة النباتية أو منتجات النفايات الحيوانية (جنسن). وهي لا تأتي من منتجات النفط أو الغاز مثل البوليمرات الاصطناعية التقليدية. 

لذلك ليس لديهم الأمتعة البيئية للبتروكيماويات. هناك شيء آخر مهم يجب أخذه في الاعتبار، على الرغم من أن البوليمرات الاصطناعية تتحلل في نهاية المطاف في التربة أو في مرافق معالجة المياه، إلا أنها تستغرق وقتًا أطول بكثير مما تستغرقه نظيراتها الطبيعية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمخلفات الخطرة المحتملة من البوليمرات الاصطناعية أن تسبب أضرارًا بيئية.

لماذا البوليمرات الطبيعية أفضل من البوليمرات الاصطناعية؟

والفرق الرئيسي هو الاستدامة (هاغمان) لأنها تتحلل أو تتحلل بسرعة أكبر بكثير. تعد منتجات التحلل أقل خطورة على جودة المياه وأكثر صحة للكائنات الحية التي يمكن أن تتلامس معها. بالنسبة لمشغلي المرافق أو مديري المصانع الذين يستخدمون بوليمرات معالجة المياه الطبيعية، فقد يؤدي ذلك أيضًا إلى تقليل مستويات السمية. مستويات السمية هذه هي ما تستخدمه الجهات التنظيمية عند تقييم الحدود المسموح بها لتصريف مياه الصرف الصحي - مما يسهل تلبية حدود عملية المعالجة، وتحسين النجاح العام، وتقليل المخاطر التنظيمية للغرامات.

ما فائدة استخدام البوليمرات المصنوعة من الأغذية الطبيعية؟

يحدث بشكل طبيعي تنشأ البوليمرات تبدأ من مصادر حيوانية أو مصادر نباتية وتشمل اللجنين وبعض السكريات والعفص والجينات. لذلك يمكنك في كثير من الأحيان تجنب توليدها من خلال عملية صناعية والحصول عليها فقط من الشركات التي تبحث عن التخلص الفعال من حيث التكلفة مما قد يُنظر إليه على أنه نفايات صناعية. 

ما يجعل استخدام تطبيقات البوليمر الطبيعي أمرًا مبتكرًا للغاية بالنسبة للمصنعين الصناعيين ومحترفي الاستدامة والمهندسين الاستشاريين وخبراء البيئة، فهو يقلل من النفايات وفي الوقت نفسه يعمل على تحسين مجموعة متنوعة من عمليات المعالجة الأخرى. ولخاصية تقليل النفايات أيضًا آثار كبيرة على إدارة مدافن النفايات - وهو أمر لا يأخذه معظم الناس في الاعتبار (مالك). يقدم هذا النوع من المعالجة البيولوجية ميزة كبيرة للجميع.

وفي الختام

يتطلع الكثير من الناس إلى الابتعاد عن البوليمرات. وهي متأثرة جزئياً بترويج الخوف من قِبَل وسائل الإعلام الرئيسية وصناعات الأفلام التي ولدت سرداً عاماً مليئاً بالكوارث والأكاذيب الضارة والمؤذية حول هذه المواد الكيميائية المتعددة الاستخدامات، مما يمنح الأفراد ورجال الأعمال، بل وحتى صناع السياسات، منظوراً معيباً.

دمج البوليمرات الطبيعية في عمليات معالجة المياه الخاصة بك لا يعزز الكفاءة فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من التأثير البيئي. على عكس البوليمرات الاصطناعية التقليدية المشتقة من المنتجات البترولية، توفر البوليمرات الطبيعية بديلاً مستدامًا وصديقًا للبيئة. فهي قابلة للتحلل بيولوجيًا، وأقل سمية، وغالبًا ما يتم الحصول عليها من مواد متجددة، مما يجعلها مثالية لمختلف التطبيقات الصناعية.

تعد Genesis Water Technologies في طليعة استخدام هذه البوليمرات الطبيعية المبتكرة لإحداث ثورة في معالجة المياه ومياه الصرف الصحي. تضمن خبرتنا في الحلول المستدامة أن تكون عملياتك فعالة ومسؤولة بيئيًا.

اتصل بأخصائيي معالجة المياه في Genesis Water Technologies اليوم على +1 877 267 3699 أو عبر البريد الإلكتروني على customersupport@genesiswatertech.com لمعرفة المزيد حول كيف يمكن للبوليمرات الطبيعية مثل مادة الندف العضوية الحيوية السائلة Zeoturb أن تحول عملية معالجة المياه أو مياه الصرف الصحي لديك وتساهم في مستقبل أكثر استدامة. 

معًا، دعونا نمهد الطريق لمياه أنظف وبيئة أكثر صحة.