هل يمكن لتقنية تعديل مكافحة التلوث أن تحل مشكلة انسداد عناصر مرشح القطن PP؟

1. خصائص المواد: الاستقرار الكيميائي للبولي بروبيلين يضع أساسًا غير سام
مادة البولي بروبيلين (البولي بروبيلين)، المادة الأساسية لعناصر مرشح القطن PP، عبارة عن بوليمر لدن بالحرارة، ويحدد تركيبه الكيميائي خصائصه الأساسية غير السامة وغير الضارة.
يتكون البولي بروبيلين عن طريق بلمرة إضافة مونومرات البروبيلين، مع أجزاء سلسلة منتظمة ولا توجد هياكل متفرعة أو مترابطة. هذا الاستقرار يجعله مقاومًا للغاية للأحماض والقلويات والأملاح ومعظم المذيبات العضوية. على سبيل المثال، في البيئات القاسية ذات قيمة الرقم الهيدروجيني 2-12، لن تنكسر الروابط الكيميائية للبولي بروبيلين ولن يتم إطلاق أي مواد سامة. في عملية إنتاج مادة البولي بروبيلين، ليس من الضروري إضافة الهالوجينات والمعادن الثقيلة والمواد الكيميائية الأخرى التي قد تهاجر. تلبي منتجاتها النهائية المعايير الدولية للمواد الملامسة للأغذية (مثل FDA 21 CFR 177.1520) ويمكن استخدامها مباشرة لمعالجة مياه الشرب. تظهر البيانات التجريبية أنه لم يتم اكتشاف أي معادن ثقيلة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم في اختبار الغمر لعناصر مرشح البولي بروبيلين، وكان إطلاق المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) أقل بكثير من الحد القياسي الوطني. نقطة انصهار مادة البولي بروبيلين تصل إلى 160-170 درجة مئوية، ولن تتحلل عند درجات حرارة التشغيل العادية (0-80 درجة مئوية). يمنع خموله الكيميائي من التأكسد مع الأكسجين المذاب والكلور وما إلى ذلك في الماء، ولن يمتص المواد العضوية لتكوين منتجات ثانوية سامة. هذه الميزة مهمة بشكل خاص في أنظمة مياه التبريد الصناعية لتجنب التلوث الثانوي الناتج عن تقادم المواد.

2. عملية الإنتاج: استهلاك منخفض للطاقة وتصنيع خالٍ من التلوث لضمان السلامة
عملية إنتاج عنصر مرشح القطن PP يزيل إدخال المواد السامة من المصدر ويقلل من العبء البيئي من خلال الابتكار التكنولوجي.
يتم تصنيع ألياف البولي بروبيلين عن طريق عملية الغزل المصهور، والتي تتم في درجة حرارة الغرفة والضغط دون تلبيد بدرجة حرارة عالية أو حفر كيميائي. بالمقارنة مع عناصر مرشح السيراميك التقليدية (تتطلب درجة حرارة عالية للحرق أعلى من 1200 درجة مئوية) أو عناصر مرشح معدنية (تتطلب الطلاء الكهربائي أو المعالجة الكيميائية)، يتم تقليل استهلاك الطاقة بأكثر من 60%. على سبيل المثال، انبعاثات الكربون الناتجة عن إنتاج 1 طن من ألياف البولي بروبيلين هي فقط 1/5 من المواد الخزفية، ولا يلزم وجود مواد كيميائية خطيرة مثل الأحماض والقلويات القوية. يعتمد خط الإنتاج الحديث نظام تداول مغلق بالكامل، ويتم الانتهاء من ذوبان المواد الخام، والغزل، واللف وغيرها من الروابط في ورشة العمل الخالية من الغبار لتجنب التلوث الخارجي. يمكن إعادة استخدام الخردة الناتجة أثناء عملية الإنتاج بنسبة 100%، لتشكل سلسلة دائرية من "المواد الخام - المنتجات - المواد المعاد تدويرها". يوضح تقرير اختبار الطرف الثالث أن تركيز انبعاث الجسيمات في ورشة إنتاج عنصر مرشح القطن PP أقل من 0.1 ملجم/م3، وهو أقل بكثير من المعيار الوطني لحماية البيئة. يتم ربط عنصر الفلتر بمادة لاصقة تذوب الساخنة في عملية التشكيل، ليحل محل الغراء التقليدي المعتمد على المذيبات. هذه التكنولوجيا لا تتجنب فقط انبعاث المركبات العضوية المتطايرة مثل التولوين والزيلين، ولكنها تعمل أيضًا على تحسين الاستقرار الهيكلي لعنصر المرشح. لقد أظهرت التجارب أن عنصر الفلتر المرتبط بمادة لاصقة تذوب الساخنة يؤدي أداءً جيدًا في اختبار مقاومة ضغط الماء، ويمكن أن يصل ضغط الانفجار إلى 1.2MPa، وهو ما يتجاوز معايير الصناعة بكثير.

3. وضع إعادة التدوير: تجديد الحلقة المغلقة يقلل من العبء البيئي
يعكس رابط معالجة النفايات لعنصر مرشح القطن PP أيضًا مفهوم غير سام وغير ضار، ويحقق إعادة تدوير الموارد من خلال التجديد الفيزيائي أو الكيميائي. بعد تنظيفه وسحقه وصهره، يمكن إعادة تدوير عنصر المرشح المهمل إلى جزيئات بلاستيكية لتصنيع المنتجات غير الملامسة للأغذية (مثل أواني الزهور والأنابيب). ولا تتطلب هذه العملية إضافة مواد خام جديدة، كما أن الخواص الميكانيكية للمادة المعاد تدويرها تعادل تلك الخاصة بالمادة الأصلية. تشير البيانات إلى أنه مقابل كل طن من عنصر مرشح القطن PP المعاد تدويره، يمكن تقليل 1.5 طن من استهلاك الزيت و3 أطنان من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. بالنسبة لعناصر التصفية التي يصعب تجديدها فيزيائيًا، يمكن أن يتحلل البولي بروبيلين إلى مونومر بروبيلين من خلال تقنية التكسير وإعادة بلمرته إلى مواد جديدة. على الرغم من أن التكلفة الحالية لهذه التكنولوجيا مرتفعة نسبيا، مع تحسين كفاءة المحفز، فمن المتوقع أن يتم تطبيقها تجاريا في المستقبل. أنشأت بعض البلدان والمناطق شبكات لإعادة تدوير عناصر المرشح، ويمكن للمستهلكين إرجاع عناصر المرشح المهملة من خلال القنوات المخصصة. على سبيل المثال، يبلغ حجم إعادة التدوير السنوي لمشروع "بنك التصفية" الذي أطلقته إحدى منظمات حماية البيئة أكثر من 500 طن، وتستخدم المواد المعاد تدويرها في بناء المرافق العامة الحضرية، مما يشكل حلقة حميدة من "الاستخدام وإعادة التدوير وإعادة الاستخدام".

رابعا. عمر الخدمة: يقلل تصميم الدورة الطويلة من استهلاك الموارد. تعمل عناصر مرشح القطن PP على إطالة عمر الخدمة بشكل كبير من خلال التحسين الهيكلي وتعديل المواد، وتقليل هدر الموارد الناتج عن تكرار الاستبدال.
يعتمد عنصر الفلتر عملية لف الألياف متعددة الطبقات. الألياف الخارجية أكثر خشونة، والتي تستخدم لاعتراض جزيئات كبيرة من الشوائب؛ الألياف الداخلية أدق وتلتقط المواد العالقة الصغيرة. يسمح هذا التصميم لعنصر الفلتر بإجراء الترشيح الخشن بشكل أساسي في المرحلة الأولية، ولعب وظيفة الترشيح الدقيقة تدريجيًا في المرحلة اللاحقة، مما يطيل العمر الإجمالي إلى 6-12 شهرًا (اعتمادًا على ظروف جودة المياه). من خلال إضافة مجموعات محبة للماء أو عوامل مضادة للبكتيريا، يتم تشكيل طبقة مضادة للتلوث على سطح عنصر المرشح لتقليل التصاق المواد العضوية ونمو البكتيريا. تظهر التجارب أن معدل انخفاض التدفق لعنصر الفلتر المعدل ينخفض ​​بنسبة 40% ويمتد عمر الخدمة بأكثر من 30% في ظل نفس ظروف جودة المياه. بالاشتراك مع تقنية إنترنت الأشياء، تكون بعض عناصر التصفية عبارة عن مستشعرات ضغط مدمجة لمراقبة درجة الانسداد في الوقت الفعلي. عندما يصل فرق الضغط إلى الحد الأدنى، يقوم النظام تلقائيًا بتذكير المستخدم باستبداله لتجنب التلوث الثانوي الناجم عن الاستخدام المفرط. يعمل وضع الصيانة الدقيق هذا على تحسين كفاءة استخدام الموارد.

V. تقييم دورة الحياة الكاملة: التحقق الكمي غير سام وغير ضار
من تعدين المواد الخام إلى التخلص من النفايات، يكون التأثير البيئي لعناصر مرشح القطن PP طوال دورة الحياة أقل بكثير من تأثير مواد عناصر المرشح التقليدية. وبأخذ إنتاج 10.000 عنصر مرشح كمثال، فإن انبعاثات الكربون من مواد البولي بروبيلين تبلغ 8.2 طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون، في حين أن المواد الخزفية 45.6 طن والمواد المعدنية تصل إلى 62.3 طن. ويرجع ذلك أساسًا إلى عملية الإنتاج منخفضة الطاقة والتصميم خفيف الوزن للبولي بروبيلين. يبلغ استهلاك المياه لعناصر فلتر البولي بروبيلين 0.3 متر مكعب لكل عنصر، وعناصر الفلتر السيراميكية 1.2 متر مكعب لكل عنصر، وعناصر الفلتر المعدنية تتطلب 2.5 متر مكعب لكل عنصر. ينبع الحفاظ على الموارد المائية من خصائص الدورة المغلقة ودرجات الحرارة المنخفضة لعملية غزل البولي بروبيلين. تظهر اختبارات السمية الحادة أن قيمة EC50 (التركيز النصف المميت) لعنصر ترشيح البولي بروبيلين للأسماك والطحالب أعلى من 1000 ملغم/لتر، وهي غير سامة. ومع ذلك، تم اكتشاف معادن ثقيلة مثل النيكل والكروم في المادة المرتشحة لبعض عناصر المرشح المعدني، مما يشكل خطرًا محتملاً على الكائنات المائية.

6. تطبيق الصناعة والتوقعات المستقبلية
إن الخصائص غير السامة وغير الضارة لعناصر مرشح القطن PP تجعله مادة الترشيح المفضلة في العديد من المجالات:
تنقية المياه المنزلية: كطبقة مرشحة مسبقًا، فإنها تحمي غشاء التناضح العكسي من تآكل الجسيمات الكبيرة وتطيل عمر الآلة بأكملها.
المياه المتداولة صناعيًا: في صناعات الطاقة والصناعات الكيماوية، تقلل من حجم المعدات وتقلل من تكاليف الصيانة أثناء التوقف.
الطبية والصيدلانية: يتم استخدام عناصر التصفية المتوافقة مع GMP لترشيح الأدوية السائلة لتجنب مخاطر تلوث الأدوية.
مع تطوير مواد البولي بروبيلين ذات الأساس الحيوي (مثل خلطات PLA/PP المصنوعة من النشا)، سيتم تحسين الأداء البيئي لعناصر الترشيح بشكل أكبر. وفي الوقت نفسه، فإن تعميم عناصر التصفية الذكية (مثل وظائف التنظيف الذاتي والمراقبة الذاتية) سيدفع صناعة معالجة المياه إلى اتجاه أكثر كفاءة واستدامة.