مناسبت ها

خاک تصفیه

خاک تصفیه

كمك صافي:

 

موادي كه براي كاهش مقاومت ناخالصي‌ها كه هنگام تصفيه بر روي ديواره فيلتر رسوب كرده‌اند، به كار مي‌روند. پس اين مواد قالب را در طول مدت تصفيه، پايدار و تراكم ناپذير و متخلخل نگاه مي‌دارند.

 

 Û ويژگي كمك صافي‌ها:

 

1- از نظر شيميايي كاملاً خنثي و بي‌اثر هستند.

 

2- داراي منافذ زياد در ميان خود، يعني متخلخل هستند.

 

3- داراي ذرات زبر و قدرتمند بوده، در نتيجه يك قالب پايدار تشكيل مي‌دهند.

 

4- ذرات سبك با توانايي باقي ماندن در حين عمل تعليق (ته نشين نمي‌شوند).

 

 Û چگونگي تشخيص يك كمك صافي:

 

كمك صافي‌ها پس از فرآيندهاي توليد، داراي ويژگي‌ها و مشخصاتي مي‌شوند كه به وسيله آنها مي‌توان اين موارد را شناسايي كرد. از جمله:

 

1- نفوذپذيري (تراوايي)

 

2- فشردگي قالب

 

3- اندازه‌ي ذرات

 

4- آناليز شيميايي

 

Û نفوذپذيري:

 

نفوذپذيري يكي از ويژگي‌هاي ماده است كه به آن، اجازه‌ي عبور مايعات را از خود (به حد كم يا زياد) مي‌دهد. در نتيجه كمك صافي‌ها را مي‌توان با توجه به مقدار نفوذپذيري آنها، طبقه‌بندي كرد.

 

 - قانون دارسي (Darcy) ← واحد تراوايي.

 

 : سرعت مايع (سانتيمتر بر ثانيه).

 

A: سطح مقطع (سانتيمتر).

 

V: حجم (سانتيمتر مكعب) ← حجم عبور كرده در واحد زمان.

 

T: زمان (ثانيه).

 

P: فشارهاي مختلف در نقاط مختلف فيلتر.

 

L: عمق بستر صافي.

 

: گرانروي مايع (چسبندگي) ← واحد = سانتي پويز.

 

K: نفوذپذيري (دارسي).

 

Û فشردگي قالب:

 

تحت شرايط حقيقي تصفيه، حجم عظيمي از كمك صافي‌ها وجود دارد كه حجم جرمي مشخص از آنها پس از Vacuums Filtration اندازه‌گيري مي‌شود (براي آگاهي از مقدار كمك صافي‌ استفاده شده).

 

Û اندازه‌ي ذرات:

 

رد كردن محصولات تحت آزمايش از الك‌هاي استاندارد، تحت جريان آب. اندازه‌ي اين مواد از كمتر از 3 ميكرون شروع و تا بيش از 50 ميكرون ادامه پيدا مي‌كند.

 

Û آناليز شيميايي:

 

شماري از تحليل‌هاي شيميايي انجام شده به منظور حصول اطمينان از خنثي بودن كمك صافي‌ها:

 

- تلفات حاصل از تكليس (آهكي كردن)

 

- حجم رطوبت

 

- PH (غلظت يون هيدروژن برحسب گرم اتم در هر ليتر)

 

- حجم فلزات سنگين

 

- حجم آرسنيك

 

- آهن انحلال‌پذير

 

با آناليز شيميايي، درصد هر يك از مواد سازنده‌ي كمك صافي، بدست مي‌آيد.

 

مثال: (جدول آناليز شيميايي)

 

- يك نوع از خاك دياتومه:

 

90%

 

SiO2

 

4%

 

Al2O3

 

1.5%

 

Fe2O3

 

0.2%

 

P2O5

 

1.4%

 

CaO

 

0.4%

 

MgO

 

در اينجا به توضيح دو اصطلاح بسيار مهم در كار با كمك صافي‌ها مي‌پردازيم:

 

Body Feeding

 

هنگاميكه يك مايع تصفيه نشده وارد فيلتر مي‌شود، يك مقدار كمك صافي‌ي از قبل تعيين شده به مجموعه اضافه مي‌شود.

 

 براي مجموعه عمليات كوچكتر، كمك صافي مي‌تواند به راحتي به محفظه‌ي نگهداري ماده‌ي در حال تصفيه اضافه شود، ماداميكه اين محفظه به منظور جلوگيري از ته نشين شدن مواد، يك همزن داشته باشد.

 

مقدار كمك صافي‌ مورد نياز براي Body Feeding معمولاً براساس تجربيات قبلي مي‌باشد و درواقع تنها مي‌توان آن را از طريق آزمايش و خط به دست آورد.

 

Precoating

 

Precoat معمولاً در يك محفظه‌ي جداگانه كه در آن كمك صافي با يك مايع شفاف (معمولاً آب و يا مقداري از مايعي كه قبلاً تصفيه شده است) مخلوط شده، انجام مي‌شود. غلظت اين دوغاب بايد در ميان 10 الي 15 درصد W:W باقي بماند. اگر دوغاب خيلي رقيق باشد، باعث اتلاف وقت شده و اگر بسيار غليظ باشد، احتمال گرفتگي پمپ و يا لوله در هنگام انتقال دوغاب به فيلتر به وجود مي‌آيد.

 

نوع مناسب براي استفاده، بستگي به دهانه‌ي صفحه دارد كه با فيلتر هماهنگ شده باشد. انتخاب صحيح در عين حال كه ساده مي‌باشد از اهميت زيادي برخوردار است. اگر نوع ماده‌ي انتخاب شده بيش از حد زبر باشد، نتيجه يك Precoat ناهموار خواهد بود و احتمال اين پيش خواهد آمد كه كمك صافي Body Feeding نفوذ كرده و راه Precoat را سد كند. اگر بسيار ظريف باشد، ممكن است كمك صافي از ميان صفحه نشت كند.

 

¯ انواع فيلترهايي كه با كمك صافي كار مي‌كنند:

 

دو نوع اصلي از فيلترها در صنعت به كار برده مي‌شوند:

 

Pressure filter و Rotatary vacuum-Precoat filter (RVPF)

 

در هر دو نوع فيلتر، كمك صافي‌ها به كار مي‌روند اما نوع استفاده‌ي آنها كاملاً متفاوت خواهد بود. Pressure filter ها، براي بدست آوردن شفافيت بسيار بالا، مورد نياز هستند. به عنوان مثال در توليد شراب يا آبجو. اما استفاده‌ي اصلي فيلترهاي RVPF هنگامي است كه مايع در حال تصفيه حاوي مقادير زيادي از مواد جامد معلق بوده (معمولاً بيش از 3% از حجم سانتريفيوژ شده) و يا مواد جامد حذف شدني آن، لزج يا ژلاتيني باشند.

 

Û انواع كمك صافي:

 

با توجه به موارد استفاده‌ي گسترده‌ي كمك صافي‌ها در صنعت، انواع مختلف آن در صنايع گوناگون به كار مي‌رود:

 

1- خاك دياتومه (Diatomite)

 

2- پرليت (Perlite)

 

3- كربن فعال شده (Activated carbon)

 

¯ خاك دياتومه:

 

دياتومه‌ها، جلبك‌هاي تك سلولي قهوه‌‌اي رنگ هستند. پس از مرگ دياتومه‌ها (گمزادگان) و نابودي مواد آلي، يك پوسته‌ي سيليسي آب پوشيده (آب پوشي شده) باقي مي‌ماند. با گذر زمان، رسوبات اسكلت‌ها پس از فسيل شدن در درياچه‌ها و درياهايي كه آب آنها داراي درصد بالايي از سيليس هستند، منجر به توليد سنگي سفيد، سبك و متخلخل به نام دياتومه شده‌اند.

 

دياتومه به صورت عمده براي تصفيه‌ي بسياري از مايعات بكار مي‌رود (با تأثيرگذاري بي‌نظير در هزينه). اين محصول طبيعي بي‌نظير، از بقاياي فسيل شده‌ي جلبك‌هاي آبزي و يا گمزادگان (Diatoms) تشكيل شده‌اند كه ميليون‌‌ها سال پيش در بستر رودخانه‌ها و كف اقيانوس‌ها ته نشين شده بودند و با گذر زمان اسكلت گمزادگان انباشته و متراكم شده‌اند تا يك سنگ متخلخل و سبك كه دياتومه نام گرفته است را تشكيل دهند.

 

اين بقايا ظاهراً سيليكاي خالص بوده و مواد معدني خنثي‌اي هستند كه در آب حل نشده و توسط مواد شيميايي و حلال‌ها و اسيدها تحت تأثير قرار نمي‌گيرند.

 

هر دياتومه داراي اسكلت پيچيده‌اي بوده كه از بسياري روزنه ريز تشكيل شده است. و همين روزنه‌هاي متعدد و بسيار كوچك هستند كه قابليت حذف مواد جامد معلق را در هنگام تصفيه به اين ماده به عنوان كمك صافي مي‌بخشند. كارايي اين ماده به طور خاص، هنگامي است كه مايع در حال تصفيه حاوي ناصافي ويژگي‌هاي زير ميكروني مي‌باشد و روزنه‌هاي موجود در ساختار دياتومه در به دام انداختن اين مواد جامد ظريف و بسيار كوچك، مفيد است. به همين علت، خاك دياتومه براي بسياري از كاربردها مانند: شفاف‌سازي شراب و آبجو كه نياز به حذف ناخالصي‌هاي بسيار كوچك در اوج خود مي‌باشد، ترجيح داده مي‌شود.

 

- پس از حذف موارد زير، به مرحله‌ي ساخت دياتومه‌ها مي‌رسيم:

 

- 50 الي 60 درصد از آب جذب شده.

 

- 5 الي 6 درصد از مواد آلي كه از مواد ته نشين شده به همراه سيليس به وجود آمده‌اند.

 

- ناخالصي‌ها: شن، گوگرد، خاك رس.

 

- توزيع عريض اندازه‌ي ذرات.

 

Û مراحل ساخت:

 

- آسياب كردن

 

- خشك كردن

 

تصفيه كردن ← نابودي مواد آلي (كمك صافي‌ صورتي)

 

جريان يافتن مواد تصفيه شده ← اضافه كردن سديم كربنات به منظور افزايش اندازه‌ي ذرات و سرعت تصفيه (كمك صافي‌ سفيد).

 

طبقه‌بندي كردن ← با تعديل ذرات ديواره، مي‌توانيم كمك صافي‌هايي با يك نسبت روزنه (تخلخل)، سرعت تصفيه و قدرت تصفيه‌ي قابل تنظيم بدست آوريم.

 

¯ پرليت:

 

پرليت، يك سنگ زجاجي (شيشه‌اي)، متعلق به گروه ريوليت‌ها[1] مي‌باشد. اين ماده يك سيليكات آلومينيوم بوده كه با سطح صاف مملو از بلورهاي شفاف شناسايي مي‌شود و همچنين حاوي 2 درصد آب و گازهاي مختلف مي‌باشد.

 

پرليت‌ها از يك سنگ نامنظم (غيربلوري) سيليكات آلومينيوم ساخته شده‌اند و مشخصات بسيار ويژه‌اي دارند:

 

حاوي آب بوده كه در هنگام حرارت دادن، باعث تشكيل شكاف بر روي سطح و در نتيجه توليد ساختار اسفنجي مي‌شوند. درجه‌ي foaming بستگي زيادي به غلظت اوليه‌ي آب و همچنين ميزان سختي سنگ معدن پرليت دارد. تنها تعداد معدودي از رسوبات ويژگي‌هاي لازم را براي انبساط دارا هستند.

 

از نظر خلوط شيميايي و خنثي بودن، مشابه خاك دياتومه مي‌باشند. اما از نظر تراكم، فشردگي پرليت، حدوداً نصف خاك دياتومه مي‌باشد و بسيار سبك هستند. ساختار ظاهري پرليت به جز پيچيدگي روزنه‌ها، شبيه به خاك دياتومه مي‌باشد. از پرليت در هنگام نياز به خلوص بالاي محصول، استفاده مي‌شود.

 

پرليت ديرتر از دياتومه اشباع شده و در نتيجه براي تصفيه مواد جامد بزرگ استفاده مي‌شود.

 

Û سنگ معدن (كانه):

 

سنگ معدن پرليت به جز كاربردهايي كه به خاطر انبساط خود دارد، كاربردهاي ديگري نيز دارد. اكثر اين موارد استفاده به منظور توده كردن مواد براي صنعت ساختمان سازي مي‌باشند.

 

پرليت حتي در حالت طبيعي و منبسط شده‌ي خود، سبك و از نظر شيميايي خنثي است. در بيشتر موارد، پرليت‌ها با توجه به اندازه‌ي ذرات سنگ معدن آنها طبقه‌بندي مي‌شوند.

 

¯ انواع پرليت:

 

Û پرليت منبسط شده:

 

سنگ معدن پرليت حاوي مقداري آب بوده كه در ساختار معدني آن نهفته است. در صورت حرارت دادن به پرليت، اين ماده به مقدار زيادي منبسط شده و يك ساختار اسفنجي پيدا مي‌كنند كه حجمي چند برابر سنگ معدن اوليه اشغال مي‌كند.

 

به اين ماده‌ي اسفنجي، پرليت منبسط شده گفته مي‌شود. اين افزايش قابل توجه در حجم و به دنبال آن تغيير در تراكم، به خاطر كمبود آب بوده كه به شكل بخار از ماده خارج شده است. جدا از اين كمبود، رطوبت حرارت دادن به پرليت، ساختار شيميايي آن را به هيچ وجه تغيير نمي‌دهد و پرليت يك ماده‌ي معدني خنثي باقي مي‌ماند. پرليت منبسط شده با مزيت خنثي بودن ساختار شيميايي خود، با تماس پيدا كردن با مواد شيميايي تحت تأثير قرار نگرفته و در نتيجه تغيير شكل نمي‌دهند.

 

اين مورد، پرليت را به ماده‌اي ايده‌آل براي روكش‌هاي حرارتي صنعتي و استفاده در “هيدروپونيك”[2]، مبدل مي‌سازد.

 

Û پرليت منبسط شده‌ي آسياب شده:

 

عمل آسياب پس از منبسط كردن پرليت، به منظور تبديل آن به يك پودر ظريف و سبك، صورت مي‌پذيرد. به ماده‌ي حاصل، پرليت منبسط شده آسياب شده (EMP) گفته مي‌شود و نياز بسيار زيادي به اين ماده به عنوان كمك صافي وجود دارد (به پرليت منبسط شده‌ي آسياب نشده، EUP گفته مي‌شود).

 

علاوه بر اين، به خاطر خلوص مواد تصفيه نشده با پرليت، EMP با مجموعه‌ي قوانين استاندارد شيميايي – غذايي آمريكا مطابقت داشته و بيشترين كاربرد آن به عنوان كمك صافي در صنايع غذايي مي‌باشد. محصولات EMP همچنين به عنوان پر كننده‌هاي كاربردي در بسياري از فرمول‌ها مانند خميردندان‌ها و يا polishها و روكش‌ها و مواد پاك كننده‌ي ديگر به كار مي‌روند.

 

Û فرآيند ساخت سنگ معدن پرليت، EUP و EMP:

 

¯ استخراج:

 

قابليت انبساط و ساختار سنگ معدن پرليت در ميان Seamها در معدن تفاوت مي‌كند. از آنجا كه بيشتر اين تفاوت‌ها از ظاهر ماده قابل تشخيص نيستند، بنابراين Seamهاي گوناگون پرليت – ميان رسوبات – علاوه بر خلوص و ساختار شيميايي بايد تحت آزمايش Pilot expander نيز قرار بگيرند. اين تست، اتفاقاتي را كه ممكن است در ابعاد وسيع، در يك واحد صنعتي توليدي انبساط پرليت بيفتد در ابعاد كوچك‌تري شبيه سازي مي‌كند.

 

اين كار يك فرآيند زمان مي‌باشد اما از حيث كيفيت، ارزش امتحان را دارد.

 

Û سنگ معدن پرليت به دو دسته تقسيم مي‌شود:

 

يكي از آنها براي توليد EUP بوده و ديگري براي توليد EMP كه هر دو در يك خط توليد ايجاد مي‌شود. سنگ‌هاي معدني انتخاب شده براي تبديل شدن به EUP، قدرت تراكم‌پذيري بسياري بالايي در هنگام انبساط بروز مي‌دهند. اما EMP در مقايسه با EUP، شكننده بوده و بيشتر براي آسياب كردن مناسب است. سنگ معدن پرليت در گستره‌اي از اندازه‌ها موجود مي‌باشدكه كاربردهاي مختلف و با نيازهاي متقاضي تناسب دارند.

 

Û فرآيند ساخت:

 

قانون انبساط، قرار دادن مقداري از سنگ معدن خرد شده‌ي پرليت، با اندازه‌ي ذرات معين، بر روي شعله (به صورت مستقيم) در انتهاي يك برج انبساط مي‌باشد.

 

افزايش ناگهاني درجه حرارت، باعث انفجار در ذرات مي‌شود كه علت آن توليد ناگهاني بخار از آب نهفته در ساختار ذرات سنگ معدن پرليت مي‌باشد.

 

عمل آسياب پرليت منبسط شده به دقت كنترل و مونيتور شده تا محصولاتي با ذرات مطلوب و متحدالشكل به دست آيد.

 

Ûكاربردهاي انواع پرليت:

 

* سنگ معدن پرليت:

 

همانطور كه سنگ معدن پرليت براي مصارف خانگي به كار مي‌رود، اين ماده به متقاضياني كه خود مي‌خواهند پرليت منبسط شده توليد كنند نيز فروخته مي‌شود. گستره‌ي وسيعي از درجات سنگ معدن پرليت وجود دارد كه با توجه به اندازه‌ي ذرات و مشخصات انبساطشان بسته به اينكه محصول نهايي EUP باشد و يا EMP از هم متمايز مي‌شوند.

 

 

 

:EUP *

 

تركيب نامتعارف ساختار اسفنجي و خنثي بودن اين محصول، كاربردهاي متفاوتي را براي آن به همراه دارد. با توجه به مقاومت بالاتر برابر تراكم و مقادير كم مواد ظريف كه موجب توليد گرد و خاك خواهند شد، EUP در دو اندازه ساخته مي‌شود: EUP با اندازه‌ي ذرات بزرگتر (قطر 1 ميلي ليتر و بيشتر) كه براي عايق‌بندي و هيدروپونيك استفاده در توده‌هاي مواد سبك و بافت‌هاي تار و پود.

 

:EMP *

 

بيشتر مقدار EMP توليد شده به عمل تصفيه اختصاص پيدا مي‌كند. تركيب ساختار خنثي سيليكا و ساختار زبر و ناهموار، توانايي قابل توجهي را براي اين ماده به منظور تصفيه‌ي مايعاتي كه داراي مواد معلق جامد فراوان هستند (مانند شربت‌هاي قندي و آلژين‌ها)، به همراه دارد.

 

اگر چه اين ماده قدرت شفاف سازي خاك دياتومه را دارا نيست، اما كمك صافي پرليت، بسيار سبك‌تر بوده و قبل لذا اضافه كردن دياتومه به عنوان كمك صافي اصلي، Preceatهاي ايده‌ آلي براي فيلترها انجام مي‌دهد.

 

در صورت استفاده‌ي مجزا از EMP، اين ماده ظرفيت بيشتري از دياتومه براي نگهداري مواد جامد معلق بزرگ، بدون سر كردن راه فيلتر، دارد. ساختار EMP كه شبيه به شيشه‌ي شكسته شده مي‌باشد، باعث (abrasive) و جاذب بودن اين ماده شده و اين دو خاصيت براي استفاده‌ي ماده در فرمول Polishها و مواد پاك كننده مناسب هستند.

 

پرليت، دستخوش يك انبساط مي‌شود كه شامل يك گرمايش سريع در كوره‌هاي عمودي، در دماي 900 الي 1000 درجه‌ي سلسيوس مي‌باشد و اين عمل پس از حرارت رساني اوليه در دماي 450 درجه‌ي سلسيوس صورت مي‌پذيرد. پرليت، حباب‌ها را با توجه به فشار آب و گازهاي گنجانده شده در سنگ، نرم مي‌كنند. پرليت در صورت منبسط شدن، دانه‌هاي سطحش نامنظم و  زبر مي‌شود. در طي فرآيندهاي آسياب كردن، اندازه دهي و شكل دهي ذرات، انواع و درجات مختلفي از پرليت توليد مي‌شود.

 

Û مراحل مختلف ساخت:

 

- خرد كردن

 

- خشك كردن

 

- آسياب كردن

 

- پهن كردن ← گرمايش اوليه، منبسط كردن توليد گرانديسمان در يك شعله در كوره با تراكم.

 

- آسياب كردن ← با تعديل شرايط آسياب، افزايش و يا كاهش توزيع اندازه‌ي ذرات و مقدار نفوذپذيري ميسر مي‌شود.

 1- ريوليت: نوعي سنگ آتشفشاني دانه ريز.

 

1- hydroponics : رشد و نمو گياهان در آب‌هاي مغزي براي تقويت آنها.

 

محتوای بیشتر در این بخش: « کلرور کلسیم متا بی سولفیت سدیم »