يستكشف مصنعو منتجات معالجة المياه العالمية تقنيات ترشيح المياه الحديثة مثل الأنابيب النانوية الكربونية وأنظمة الأغشية المتقدمة لخدمة عملائهم بشكل أفضل.

تسرد تقنية المياه خمسة من أحدث تقنيات تنقية المياه التي من المحتمل أن تكون بمثابة بدائل لعمليات تنقية المياه الحالية.

تقنية النانو

تتضمن تقنية النانو العديد من الأساليب والعمليات لتطبيق المواد على المستوى الذري أو الجزيئي. تعتبر عمليات تنقية المياه القائمة على تقنية النانو وحدات ذات كفاءة عالية وفعالة من حيث التكلفة عند مقارنتها بطرق تنقية المياه التقليدية.

تشمل التطبيقات الرئيسية لتقنية النانو في عمليات معالجة المياه الجسيمات النانوية من الفضة والنحاس والحديد عديم التكافؤ (ZVI) والمحفزات الضوئية ذات البنية النانوية والأغشية النانوية والماصات النانوية.

تعمل نسبة السطح إلى الحجم الكبيرة للجسيمات النانوية على تعزيز امتصاص الجسيمات الكيميائية والبيولوجية ، مع تمكين فصل الملوثات بتركيزات منخفضة جدًا. تتميز المواد الماصة النانوية بخصائص فيزيائية وكيميائية محددة لإزالة الملوثات المعدنية من الماء.

تعتبر الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) واحدة من المواد النانوية البارزة المستخدمة في تنقية المياه. يمكن لأنظمة الترشيح القائمة على CNT إزالة المركبات العضوية وغير العضوية والبيولوجية من الماء.

تشارك الشركات العالمية مثل Alfa Laval و Applied Membranes و DowDuPont و GEA Group و Inopor و Koch Membrane Systems في تطوير الأغشية المصنوعة من المواد النانوية للتخلص من الملوثات أثناء المعالجة. 

تقنية الأنابيب النانوية الصوتية

اخترع العلماء تقنية الأنابيب النانوية الصوتية في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا. إنها تستخدم الصوتيات بدلاً من الضغط لتوجيه المياه عبر أنابيب نانوية كربونية صغيرة القطر.

تعتمد هذه التقنية على شاشة جزيئية مدفوعة صوتيًا مدمجة مع الأنابيب النانوية الكربونية التي تسمح بمرور جزيئات الماء بينما تمنع أي جزيئات وملوثات أكبر. يستهلك طاقة أقل من أنظمة الترشيح التقليدية ويبعد المياه عن الملوثات بدلاً من إزالة الملوثات من الماء. تقضي العملية أيضًا على الحاجة إلى شطف نظام الفلتر.

التطبيقات الأساسية لتقنية الأنابيب النانوية الصوتية هي محطات المياه البلدية والمرافق الطبية والمختبرات ومعامل التقطير ومحطات تحلية المياه والمرافق الصناعية ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي وقطاع المستهلك. الابتكار قابل للتطوير من خلال دمج العديد من المرشحات ، وفقًا لاحتياجات الترشيح للمستخدمين.

تكنولوجيا الأنابيب النانوية الصوتية الحاصلة على براءة اختراع من ناسا متاحة للشركات للترخيص والتطور إلى منتجات تجارية لتنقية المياه.

تقنية تنقية المياه الضوئية

اكتسبت معالجة المياه باستخدام التحفيز الضوئي مكانة بارزة في السنوات الأخيرة بسبب كفاءتها في معالجة المياه الملوثة. تستخدم هذه التقنية حافزًا ضوئيًا وأشعة فوق بنفسجية لإزالة المواد السامة من الماء.

طورت باناسونيك تقنية تربط المحفز الضوئي (ثاني أكسيد التيتانيوم) بمادة ماصة تجارية ومحفز يسمى الزيوليت ، مما يضمن الفصل الفعال واستعادة المحفزات الضوئية من الماء لإعادة استخدامها. يمكن لثاني أكسيد التيتانيوم أن يمعدن مجموعة من المركبات العضوية إلى منتجات نهائية آمنة. المحفز يستخدم الأشعة فوق البنفسجية سواء من ضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي لفصل المواد.

يمكن أن يكسر التحفيز الضوئي مجموعة من المواد العضوية ، والإستروجين ، ومبيدات الآفات ، والأصباغ ، والزيت الخام ، والميكروبات مثل الفيروسات ومسببات الأمراض المقاومة للكلور ، وكذلك المركبات غير العضوية مثل أكاسيد النيتروز.

تعد أنظمة معالجة المياه التحفيزية مناسبة للاستخدام في مرافق معالجة المياه والصرف الصحي ويمكنها معالجة مياه الصرف الصناعي الملوثة بأحمال عالية من المواد العضوية أو المعادن.

تقنية Aquaporin Inside ™

تعتمد تقنية Aquaporin Inside ™ من شركة التكنولوجيا النظيفة الدنماركية Aquaporin على تصميم غشاء معالجة المياه بالمحاكاة الحيوية. تتيح الأكوابورينات نقل المياه بسرعة وانتقائية للغاية عبر غشاء الخلية. إنها تسمح للخلية بتنظيم حجمها وضغطها التناضحي الداخلي بما يتماشى مع فروق الضغط الهيدروستاتيكي والتناضحي.

تسمح البنية المميزة لقناة Aquaporin بمرور جزيئات الماء وتحجب جميع المركبات الأخرى. تعمل أغشية المحاكاة الحيوية الطبيعية أيضًا كأساس لتطوير أنظمة أغشية المحاكاة الحيوية الاصطناعية. يتم استخدام التكنولوجيا في أنظمة تنقية وتنقية المياه الصناعية والمنزلية.

الأغشية الداخلية Aquaporin هي الأغشية الوحيدة في السوق التي تستخدم Aquaporins لتنقية مياه الشرب . الأغشية متاحة لكل من تطبيقات التناضح الأمامي (FO) والتناضح العكسي (RO).

يقوم تحالف Aquaporin Space Alliance (ASA) ، وهو مشروع مشترك بين Aquaporin و Danish Aerospace Company (DAS) ، بتسويق تقنية Aquaporin Inside ™ الحاصلة على براءة اختراع في تطبيقات الفضاء وبرامج الفضاء ، بالتعاون مع شركات أوروبية وأمريكية.

تقنية الترشيح المتغير التلقائي (AVF)

تتضمن تقنية الترشيح المتغير الآلي (AVF) عملية بسيطة حيث يتم تنظيف التدفق التصاعدي للتأثير بالتدفق الهابط لوسائط المرشح. إنه يلغي الحاجة إلى أي عملية إضافية أو مياه عذبة لتنظيف وسائط المرشح.

تستخدم طريقة AVF مرشحات سرير تنازلية تم تنظيفها باستمرار مدمجة في مصفوفة متغيرة. يدمج التكوين المكون من مرحلتين للنظام مجموعتين من مرشحات الوسائط التي يمكن أن تعمل إما في الوضع التسلسلي أو المتوازي.

توفر العملية المياه بجودة مكافئة لتلك الموجودة في تقنية الترشيح الدقيق وبجزء بسيط من تكلفة أغشية الضغط المنخفض. لا تحتوي على أجزاء متحركة وتستهلك طاقة أقل ، وتوفر توفيرًا في تكاليف التشغيل والصيانة المنخفضة.

أنظمة AVF مناسبة لمياه الشرب البلدية ومعالجة مياه الصرف الصحي ، وإعادة تدوير المياه العادمة وإعادة استخدامها ، والترشيح المسبق لعمليات الأغشية وتطبيقات تحلية المياه.

R2O Water Technologies و Process Research ORTECH (PRO) و Eureka Forbes هي بعض الشركات الكبرى المشاركة في تطوير المنتجات والخدمات القائمة على تكنولوجيا AVF.

المصدر