معالجة مياه الصرف الصحي بالكيتوزان

في أنظمة معالجة المياه التقليدية، تُعدّ أملاح الألومنيوم وأملاح الحديد من أكثر المواد المُرَسِّبة استخدامًا. تُشكّل أملاح الألومنيوم المتبقية في المياه المُعالجة خطرًا على صحة الإنسان، بينما تُؤثّر أملاح الحديد المتبقية على لون المياه، وغير ذلك. وفي معظم أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي، يصعب التغلّب على مشاكل التلوث الثانوي، مثل تراكم كميات كبيرة من الحمأة وصعوبة التخلّص منها. لذا، يُعدّ البحث عن منتج طبيعي لا يُسبّب تلوثًا ثانويًا للبيئة، ليحلّ محلّ أملاح الألومنيوم وأملاح الحديد المُرَسِّبة، ضرورةً لتطبيق استراتيجيات التنمية المستدامة اليوم. وقد حظيت المواد المُرَسِّبة البوليمرية الطبيعية باهتمام كبير من بين العديد من المواد المُرَسِّبة، نظرًا لوفرة مصادرها الخام، وانخفاض سعرها، وانتقائيتها العالية، وصغر حجمها، وأمانها، وعدم سميتها، وقابليتها الكاملة للتحلّل البيولوجي. وبعد عقود من التطوير، ظهر عدد كبير من المواد المُرَسِّبة البوليمرية الطبيعية ذات خصائص واستخدامات مُختلفة، من بينها النشا، واللجنين، والكيتوزان، والغراء النباتي، والتي تُستخدم على نطاق واسع حاليًا.

الكيتوزانملكيات

الكيتوزان مادة صلبة بيضاء غير متبلورة، شفافة، متقشرة، غير قابلة للذوبان في الماء ولكنها قابلة للذوبان في الأحماض، وهو ناتج إزالة مجموعة الأسيتيل من الكيتين. يُطلق اسم الكيتوزان عمومًا عندما تتم إزالة أكثر من 55% من مجموعة N-أسيتيل من الكيتين. الكيتين هو المكون الرئيسي للهياكل الخارجية للحيوانات والحشرات، وثاني أكبر مركب عضوي طبيعي على وجه الأرض بعد السليلوز. يُعد الكيتوزان مادة مُرَسِّبة طبيعية، غير سامة، وقابلة للتحلل. تتوزع العديد من مجموعات الهيدروكسيل، ومجموعات الأمين، وبعض مجموعات N-أسيتيل أمينو على السلسلة الجزيئية الكبيرة للكيتوزان، مما يُتيح له تكوين بوليمرات إلكتروليتية كاتيونية ذات كثافة شحنة عالية في المحاليل الحمضية، كما يُمكنه تكوين هياكل شبيهة بالشبكة عن طريق الروابط الهيدروجينية أو الروابط الأيونية. تُشكل جزيئات الكيتوزان هياكل مُعقدة، وبالتالي تُزيل العديد من أيونات المعادن الثقيلة السامة والضارة. يتمتع الكيتوزان ومشتقاته بمجموعة واسعة من الاستخدامات، ليس فقط في مجالات النسيج والطباعة والصباغة وصناعة الورق والطب والغذاء والصناعات الكيميائية وعلم الأحياء والزراعة وغيرها الكثير، بل أيضاً في معالجة المياه، حيث يمكن استخدامه كمادة ماصة وعامل تلبيد ومبيدات فطرية ومبادلات أيونية ومستحضرات أغشية، إلخ. وقد اعتمدت وكالة حماية البيئة الأمريكية الكيتوزان كعامل تنقية لمياه الشرب نظراً لمزاياه الفريدة في تطبيقات إمدادات المياه ومعالجة المياه.

تطبيقالكيتوزانفي معالجة المياه

(1) إزالة المواد الصلبة العالقة في المسطح المائي. في المياه الطبيعية، يتحول النظام إلى نظام غرواني سالب الشحنة بسبب وجود بكتيريا الطين، وما إلى ذلك. وباعتباره بوليمرًا كاتيونًا طويل السلسلة، يمكن للكيتوزان أن يؤدي وظيفتين: التعادل الكهربائي والتخثير، والامتصاص والربط، وله تأثير تخثير قوي على المواد العالقة. بالمقارنة مع الشب التقليدي والبولي أكريلاميد كمواد مُخثِّرة، يتمتع الكيتوزان بتأثير تصفية أفضل. درس رافيد وآخرون تأثير معالجة التخثير لتوزيع مياه الكاولين الأحادي عندما كانت قيمة الرقم الهيدروجيني للكيتوزان 5-9، ووجدوا أن التخثير يتأثر بشكل كبير بقيمة الرقم الهيدروجيني، وأن قيمة الرقم الهيدروجيني الفعالة لإزالة العكارة كانت 7.0-7.5. عند استخدام 1 ملغم/لتر من المُخثِّر، يتجاوز معدل إزالة العكارة 90%، وتكون الندف الناتجة خشنة وسريعة، ولا يتجاوز إجمالي وقت ترسيب التخثير ساعة واحدة. لكن عندما تنخفض قيمة الرقم الهيدروجيني أو ترتفع، تنخفض كفاءة التلبد، مما يشير إلى أن الكيتوزان لا يستطيع تكوين بلمرة جيدة مع جزيئات الكاولين إلا في نطاق ضيق جدًا من الرقم الهيدروجيني. وقد وجدت بعض الدراسات أن نطاق الرقم الهيدروجيني المناسب لمعالجة معلق البنتونيت المتلبد بالكيتوزان واسع. لذلك، عندما يحتوي الماء العكر على جزيئات مشابهة للكاولين، فمن الضروري إضافة كمية مناسبة من البنتونيت كمادة مُخثِّرة لتحسين عملية البلمرة.الكيتوزانعلى الجسيمات. وفي وقت لاحق، وجد رافيد وآخرون أن

إذا احتوى معلق الكاولين أو ثاني أكسيد التيتانيوم على الدبال، فإنه يسهل تلبيده وترسيبه باستخدام الكيتوزان، لأن الدبال سالب الشحنة يلتصق بسطح الجزيئات، مما يسهل ضبط درجة الحموضة. وقد أظهر الكيتوزان خصائص تلبيد فائقة للمسطحات المائية الطبيعية ذات العكارة والقلوية المختلفة.

(2) إزالة الطحالب والبكتيريا من المسطح المائي. في السنوات الأخيرة، بدأ بعض الباحثين في الخارج بدراسة امتزاز وتلبد الكيتوزان على أنظمة الغرويات البيولوجية مثل الطحالب والبكتيريا. للكيتوزان تأثير فعال في إزالة طحالب المياه العذبة، وتحديدًا سبيرولينا، وطحالب أوسيلاتور، وكلوريلا، والطحالب الخضراء المزرقة. أظهرت الدراسات أن أفضل إزالة لطحالب المياه العذبة تكون عند درجة حموضة 7، بينما تكون درجة الحموضة أقل بالنسبة للطحالب البحرية. تعتمد الجرعة المناسبة من الكيتوزان على تركيز الطحالب في المسطح المائي. فكلما زاد تركيز الطحالب، زادت جرعة الكيتوزان المطلوبة، وتؤدي زيادة الجرعة إلى تسريع عملية التلبد والترسيب. يمكن قياس إزالة الطحالب عن طريق قياس العكارة. عند درجة حموضة 7، تكون الجرعة 5 ملغم/لتر.الكيتوزانيمكن إزالة 90٪ من العكارة في الماء، وكلما زاد تركيز الطحالب، زادت خشونة جزيئات الندف وتحسن أداء الترسيب.

أظهر الفحص المجهري أن الطحالب التي أُزيلت بالتلبيد والترسيب كانت متجمعة وملتصقة ببعضها فقط، وما زالت سليمة ونشطة. ولأن الكيتوزان لا يُسبب أي آثار سلبية على الكائنات الحية في الماء، يُمكن استخدام الماء المُعالج في تربية الأحياء المائية في المياه العذبة، على عكس مواد التلبيد الاصطناعية الأخرى المُستخدمة في معالجة المياه. آلية إزالة الكيتوزان للبكتيريا مُعقدة نسبيًا. من خلال دراسة تلبيد بكتيريا الإشريكية القولونية بالكيتوزان، وُجد أن آلية الربط غير المتوازن هي الآلية الرئيسية لنظام التلبيد، وأن الكيتوزان يُكوّن روابط هيدروجينية على بقايا الخلايا. وأظهرت دراسة أخرى أن كفاءة تلبيد الكيتوزان لبكتيريا الإشريكية القولونية لا تعتمد فقط على قابلية شحن العازل الكهربائي، بل أيضًا على بُعده الهيدروليكي.

(3) إزالة الألومنيوم المتبقي وتنقية مياه الشرب. تُستخدم أملاح الألومنيوم ومواد التلبيد متعددة الألومنيوم على نطاق واسع في معالجة مياه الصنبور، إلا أن استخدام أملاح الألومنيوم قد يؤدي إلى زيادة محتوى الألومنيوم في مياه الشرب. ويُعدّ الألومنيوم المتبقي في مياه الشرب خطرًا جسيمًا على صحة الإنسان. على الرغم من أن الكيتوزان يُسبب أيضًا مشكلة بقايا في الماء، إلا أنه نظرًا لكونه عديد سكاريد أميني قلوي طبيعي غير سام، فإن هذه البقايا لا تُسبب ضررًا لجسم الإنسان، ويمكن إزالتها في عملية المعالجة اللاحقة. إضافةً إلى ذلك، يُمكن للاستخدام المُدمج للكيتوزان مع مواد التلبيد غير العضوية، مثل كلوريد متعدد الألومنيوم، أن يُقلل من محتوى الألومنيوم المتبقي. لذلك، يتميز الكيتوزان في معالجة مياه الشرب بمزايا لا يُمكن لمواد التلبيد الأخرى المصنوعة من البوليمرات العضوية الاصطناعية أن تُضاهيها.

استخدام الكيتوزان في معالجة مياه الصرف الصحي

(1) إزالة أيونات المعادن. السلسلة الجزيئية لـالكيتوزانيحتوي الكيتوزان ومشتقاته على عدد كبير من مجموعات الأمين والهيدروكسيل، مما يمنحه قدرة على الارتباط بالعديد من أيونات المعادن، وبالتالي امتصاص أيونات المعادن الثقيلة في المحلول بكفاءة عالية. وقد أظهرت دراسات كاثرين أ. إيدن وآخرين أن قدرة الكيتوزان على امتصاص أيونات الرصاص (Pb2+) والكروم (Cr3+) (لكل وحدة من الكيتوزان) تصل إلى 0.2 ملي مول/غرام و0.25 ملي مول/غرام على التوالي، مما يدل على قدرة امتصاص عالية. استخدم تشانغ تينغآن وزملاؤه الكيتوزان منزوع الأسيتيل لإزالة النحاس بالتلبيد. وأظهرت النتائج أنه عند درجة حموضة 8.0 وتركيز أيونات النحاس في عينة الماء أقل من 100 ملغم/لتر، تجاوزت نسبة إزالة النحاس 99%. وعند تركيز 400 ملغم/لتر، ظل تركيز أيونات النحاس في السائل المتبقي متوافقًا مع معايير تصريف مياه الصرف الصحي الوطنية. أثبتت تجربة أخرى أنه عندما يكون الرقم الهيدروجيني = 5.0 ووقت الامتزاز ساعتين، فإن معدل إزالة الكيتوزان إلى Ni2+ في سائل النفايات الكيميائية لطلاء النيكل يمكن أن يصل إلى 72.25٪.

(2) معالجة مياه الصرف الصحي ذات المحتوى البروتيني العالي، مثل مياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعة الأغذية. أثناء عمليات تصنيع الأغذية، تُصرّف مياه الصرف الصحي التي تحتوي على كمية كبيرة من المواد الصلبة العالقة. يحتوي جزيء الكيتوزان على مجموعة أميد ومجموعة أمينو ومجموعة هيدروكسيل. مع بروتنة مجموعة الأمينو، يُظهر الكيتوزان دور البوليمر الكاتيوني، الذي لا يقتصر دوره على استخلاب المعادن الثقيلة فحسب، بل يمكنه أيضًا تجميع وامتصاص الجزيئات الدقيقة سالبة الشحنة في الماء بكفاءة. يمكن للكيتين والكيتوزان تكوين مركبات عن طريق الروابط الهيدروجينية مع البروتينات والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية، وما إلى ذلك. استخدم فانغ زيمين وآخرونالكيتوزانيُستخدم كبريتات الألومنيوم، وكبريتات الحديديك، وبولي بروبيلين فثالاميد كمواد مُرَسِّبة لاستخلاص البروتين من مياه الصرف الناتجة عن معالجة المأكولات البحرية. ويمكن الحصول على معدل استخلاص بروتين عالٍ ونفاذية ضوئية عالية للمياه المُعالجة. ولأن الكيتوزان نفسه غير سام ولا يُسبب أي تلوث ثانوي، فإنه يُمكن استخدامه لإعادة تدوير المواد المفيدة مثل البروتين والنشا في مياه الصرف الناتجة عن مصانع تجهيز الأغذية، وذلك لمعالجتها وإعادة استخدامها، مثل إضافتها إلى علف الحيوانات.

(3) معالجة مياه الصرف الناتجة عن الطباعة والصباغة. تشير مياه الصرف الناتجة عن الطباعة والصباغة إلى المياه المتسربة من القطن والصوف والألياف الكيميائية وغيرها من المنتجات النسيجية خلال مراحل المعالجة الأولية والصباغة والطباعة والتشطيب. تحتوي هذه المياه عادةً على أملاح ومواد فعالة سطحية عضوية وأصباغ، وغيرها، وتتميز بمكونات معقدة، ودرجة تشبع لوني عالية، وقيمة عالية للطلب الكيميائي على الأكسجين (COD). وتتطور هذه المياه في اتجاه مقاومة الأكسدة والتحلل البيولوجي، مما يجعلها شديدة الضرر بصحة الإنسان والبيئة. يحتوي الكيتوزان على مجموعات أمينية وهيدروكسيلية، وله قدرة امتصاص قوية للأصباغ، تشمل: الامتصاص الفيزيائي، والامتصاص الكيميائي، وامتصاص التبادل الأيوني، وذلك بشكل رئيسي من خلال الروابط الهيدروجينية، والتجاذب الكهروستاتيكي، والتبادل الأيوني، وقوى فان دير فالس، والتفاعل الكاره للماء، وغيرها. في الوقت نفسه، يحتوي التركيب الجزيئي للكيتوزان على عدد كبير من مجموعات الأمين الأولية، والتي تشكل عاملًا ممتازًا لربط البوليمر من خلال روابط التنسيق، مما يسمح بتجميع الأصباغ في مياه الصرف الصحي، وهو غير سام ولا ينتج عنه تلوث ثانوي.

(4) التطبيق في تجفيف الحمأة. في الوقت الحالي، تستخدم الغالبية العظمى من محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية بولي أكريلاميد كاتيونى لمعالجة الحمأة. وقد أظهرت التجارب أن هذا العامل يتمتع بتأثير تلبيد جيد ويسهل تجفيف الحمأة، إلا أن مخلفاته، وخاصة مونومر الأكريلاميد، تُعد مادة مسرطنة قوية. لذلك، يُعد البحث عن بديل له عملاً بالغ الأهمية. يُعد الكيتوزان مُحسِّنًا جيدًا للحمأة، حيث يساعد على تكوين ميسيلات بكتيريا الحمأة المنشطة، والتي بدورها تُجمِّع المواد العالقة سالبة الشحنة والمواد العضوية في المحلول، مما يُحسِّن كفاءة معالجة الحمأة المنشطة. وقد أظهرت الدراسات أن مُرَكَّب كلوريد البولي ألومنيوم/الكيتوزان المُلبِّد لا يُظهر تأثيرًا واضحًا في تحسين حالة الحمأة فحسب، بل إنه بالمقارنة مع استخدام كلوريد البولي ألومنيوم أو الكيتوزان وحده، يُقلِّل مقاومة الحمأة النوعية إلى أدنى مستوى لها، ويرفع معدل الترشيح. إنه سريع وفعال في تحسين حالة الحمأة. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام ثلاثة أنواع من كربوكسي ميثيل كيتوزان (N-كربوكسي ميثيل كيتوزان، N، O-كربوكسي ميثيل كيتوزان و O-كربوكسي ميثيل كيتوزان) كمادة مُرَسِّبة، وتم اختبارها على أداء تجفيف الحمأة، ووجد أن الندف المتكونة كانت قوية وليس من السهل كسرها، مما يشير إلى أن تأثير المادة المُرَسِّبة على تجفيف الحمأة كان أفضل بكثير من تأثير المواد المُرَسِّبة العادية.

الكيتوزانتتميز الكيتوزان ومشتقاتها بوفرة مواردها، وطبيعتها، وعدم سميتها، وقابليتها للتحلل، فضلاً عن خصائصها المتعددة. وهي عوامل معالجة مياه صديقة للبيئة. وتُعدّ مادة الكيتين الخام ثاني أكبر مركب عضوي طبيعي على وجه الأرض. ولذلك، شهد استخدام الكيتوزان في معالجة المياه نموًا ملحوظًا في السنوات الأخيرة. وباعتباره بوليمرًا طبيعيًا يحوّل النفايات إلى موارد قيّمة، فقد طُبّق الكيتوزان مبدئيًا في العديد من المجالات، إلا أن أداء المنتجات المحلية وتطبيقاتها لا تزال أقل من مثيلاتها في الدول المتقدمة. ومع تعمّق الأبحاث حول الكيتوزان ومشتقاته، ولا سيما الكيتوزان المُعدّل ذو خصائص التخليق الممتازة، تزداد قيمته التطبيقية. وسيساهم استكشاف تقنيات تطبيق الكيتوزان في معالجة المياه، وتطوير منتجات صديقة للبيئة من مشتقاته ذات نطاق تطبيق أوسع، في تحقيق قيمة سوقية وآفاق تطبيقية واعدة.

كيتوسانو، مصنّعو الكيتوزان، شراء الكيتوزان، الكيتوزان القابل للذوبان، استخدامات الكيتوزان، سعر الكيتوزان، الكيتوزان في الزراعة، سعر الكيتوزان للكيلوغرام، الكيتين والكيتوزان، شراء كيتوسانو، منتجات الكيتوزان الزراعية، سعر مسحوق الكيتوزان، مكملات الكيتوزان، الكيتوزان لمعالجة مياه الصرف الصحي، قليل السكريات الكيتوزان، الكيتوزان القابل للذوبان في الماء، الكيتين والكيتوزان، سعر الكيتوزان في باكستان، الكيتوزان المضاد للميكروبات، الفرق بين الكيتين والكيتوزان، سعر مسحوق الكيتوزان، الربط المتشابك للكيتوزان، ذوبان الكيتوزان في الإيثانول، الكيتوزان للبيع في الفلبين، الكيتوزان في تايلاند، استخدامات الكيتوزان في الزراعة، سعر الكيتوزان لكل كيلوغرام، فوائد الكيتوزان، مذيب الكيتوزان، لزوجة الكيتوزان، أقراص الكيتوزان، الكيتوزان، سعر الكيتوزان، مسحوق الكيتوزان، الكيتوزان القابل للذوبان في الماء، الكيتوزان القابل للذوبان، الكيتين والكيتوزان، تطبيقات الكيتوزان، الكيتين. نرحب بكم لزيارة شركتنا ومصنعنا، حيث يعرض معرضنا مجموعة متنوعة من المنتجات والحلول التي تلبي توقعاتكم. كما يمكنكم زيارة موقعنا الإلكتروني بسهولة. سيبذل فريق المبيعات لدينا قصارى جهده لتقديم أفضل الخدمات لكم. لمزيد من المعلومات، لا تترددوا في التواصل معنا.اتصل بناعبر البريد الإلكتروني أو الفاكس أو الهاتف.