الكاتب:محرر الموقع نشر الوقت: 2022-09-09 المنشأ:محرر الموقع
أغشية NF نشأت في السبعينيات مع تطوير أغشية RO المركبة ذات الطبقة الرقيقة وفي عام 1978 ، Cadotte et al.أعدت أول طبقة رقيقة من غشاء البولي أميد NF المركب باستخدام البيبرازين (PIP) و 1،3،5-كلوريد الهوموفثالويل (TMC).لقد تم استخدامه على نطاق واسع في معالجة المياه ومياه الصرف الصحي ، والمستحضرات الصيدلانية الحيوية وهندسة الأغذية بسبب كفاءته العالية في الاحتفاظ بالأيونات متعددة التكافؤ ، وتدفق المياه العالي ، وانخفاض معدل الاحتفاظ بكلوريد الصوديوم ، وانخفاض ضغط العملية وتوفير الطاقة مقارنةً بالتناضح العكسي.
حاليا ، معظم أغشية NF التجارية عبارة عن أغشية مركبة من مادة البولي أميد ، تتكون من طبقة فصل من مادة البولي أميد (50-100 نانومتر) وطبقة دعم مسامية (حوالي 50 ميكرومتر) وطبقة غير منسوجة (حوالي 100 ميكرومتر).تُستخدم الطبقة غير المنسوجة في الأسفل لزيادة القوة الميكانيكية للغشاء ، وعادةً ما تتكون طبقة الدعم المسامية في الوسط من بولي ألوم (Psf) أو بولي إيثر ألوم (PES) ، بينما طبقة فاصل البولي أميد ، مثل طبقة الاستبقاء الرئيسية هي في الغالب مادة بولي أميد يتم الحصول عليها عن طريق بلمرة PIP مع TMC.
أغشية NF لها دقة فصل بين أغشية UF و RO، الاحتفاظ بشكل فعال بالأيونات متعددة التكافؤ والجزيئات العضوية الصغيرة ذات الأوزان الجزيئية من 200 إلى 2000 دا ، وإزالة الأيونات الأحادية التكافؤ والمواد ذات الأوزان الجزيئية <200.ومع ذلك ، نظرًا للاختلافات في بنية المسام وخصائص السطح لأغشية UF و NF و RO ، يختلف أداء فصل الأغشية الثلاثة اختلافًا كبيرًا.
الانفصال آلية أغشية UF هو استبعاد الحجم بشكل أساسي ، والذي يحتفظ بالمذابات بأقطار أكبر من حجم مسام الغشاء ، بينما تعتبر أغشية التناضح العكسي عمومًا كثيفة وغير مسامية ، وفقًا لآلية الذوبان والانتشار ، التي تفصل المذابات والمذيبات من خلال الاختلافات في الانتشار والقابلية للذوبان داخل البوليمر.من ناحية أخرى ، تعتبر أغشية NF عمومًا أغشية فصل مشحونة ذات بنية نانوية مسامية ، مع شحنة سالبة كبيرة على السطح وحجم مسام بشكل أساسي حوالي 1 نانومتر ، يتوافق مع الوزن الجزيئي 300-500 دا.
حاليا ، آلية فصل أغشية NF يعتبر عمومًا مزيجًا من ثلاثة عوامل ، وهي غربلة الحجم وتأثير دونان وتأثير العزل الكهربائي.تأثير العزل الكهربائي.) يكشف تأثير دونان ، المعروف أيضًا باسم التنافر الكهروستاتيكي ، عن الاختلاف في توزيع تركيز المواد المشحونة في الغشاء المشحون ، أي زيادة في تكافؤ الأيونات مع نفس الخصائص الكهربائية مثل الغشاء يزيد من الاحتفاظ ، في حين أن تؤدي الزيادة في تكافؤ الأيونات ذات الخواص الكهربائية المعاكسة للغشاء إلى تقليل الاحتباس.ينقسم تأثير العزل الكهربائي إلى مجالين رئيسيين: حاجز الطاقة المحلول وقوى الصورة.تنشأ كلتا الآليتين بسبب القيود المكانية والنانوية الشديدة الموجودة في عمليات فصل غشاء NF وتتأثر بتنافر الشحنات الكهربائية.
بعبارات بسيطة ، بسبب الاختلاف الثوابت العازلة لجزيئات الماء في مسام الغشاء النانوي وفي الجزء الأكبر ، تزداد طاقة ذوبان الأيونات التي تدخل مسام غشاء NF من المحلول السائب ، أي يتم إنشاء حاجز للطاقة يؤثر على تقسيم الأيونات داخل وخارج مسام الغشاء ، وهو ما يرتبط بـ القيمة التربيعية لحالة التكافؤ الأيوني.من ناحية أخرى ، نظرًا للاختلاف في ثوابت العزل الكهربائي للماء ومواد غشاء البوليمر ، يتأثر الاثنان بالأيونات الموجودة في المحلول لإنتاج درجات مختلفة من الاستقطاب ، والذي ينتج بدوره شحنة مستقطبة عند السطح البيني بين المرحلتين ، وتعرف ظاهرة الاستقطاب المستحث بالأيونات التي تعمل بدورها على الأيونات نفسها باسم تأثير قوة المرآة.
نظرًا لأن التأثير العازل مستقل عن الطبيعة المشحونة للأيونات ، فإنه غالبًا ما يستخدم لاستكمال الاحتفاظ العالي للأيونات متعددة التكافؤ (خاصة الأيونات متعددة التكافؤ المشحونة بشكل معاكس) بواسطة أغشية NF.
