در فرایندهای تصفیه صنعتی، دستگاه فیلتر پرس یکی از تجهیزات کلیدی برای جداسازی فاز جامد از مایع محسوب میشود. کارایی این سیستم تا حد زیادی به کیفیت و سلامت پارچه فیلتر بستگی دارد. در بسیاری از صنایع از جمله صنایع معدنی، پتروشیمی، رنگرزی، داروسازی و غذایی، نوع پساب و ترکیبات شیمیایی آن تفاوت چشمگیری دارد. این ترکیبات میتوانند بر ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی پارچه فیلتر تأثیر بگذارند و در نتیجه عملکرد فیلتراسیون را کاهش دهند یا حتی موجب تخریب زودهنگام پارچه شوند.
پسابهای صنعتی بهطور معمول شامل مجموعهای پیچیده از ترکیبات شیمیایی هستند که بسته به نوع فرآیند تولید و مواد اولیه مصرفی، دارای تنوع قابلتوجهی میباشند. مهمترین این ترکیبات عبارتاند از:
اسیدها و بازها: حضور اسیدهایی نظیر اسید سولفوریک، نیتریک، فسفریک یا بازهایی چون سود سوزآور (NaOH) و آمونیاک، موجب نوسان شدید pH میشود. چنین محیطهایی میتوانند فرآیند هیدرولیز الیاف پلیمری را تسریع کنند.
ترکیبات آلی و هیدروکربنی: مواد نفتی، رنگها، رزینها و ترکیبات آلی فرار (VOC) ممکن است با ساختار سطحی پارچه واکنش داده و خاصیت آبدوستی یا آبگریزی الیاف را تغییر دهند.
مواد اکسیدکننده: کلر آزاد، پراکسید هیدروژن و هیپوکلریتها از جمله موادی هستند که باعث شکستن پیوندهای کووالانسی زنجیرههای پلیمری میشوند و در نتیجه، استحکام پارچه بهمرور کاهش مییابد.
فلزات سنگین (Fe, Cu, Zn, Cr, Pb و غیره): این یونها میتوانند بر سطح الیاف رسوب کرده و ضمن تغییر رنگ پارچه، باعث ایجاد لایههای غیرقابل نفوذ و گرفتگی منافذ فیلتراسیون شوند.
سورفکتانتها و مواد شوینده: این ترکیبات معمولاً باعث تغییر کشش سطحی الیاف شده و در صورت حضور مداوم، موجب بلایندینگ (Blinding) یا مسدود شدن تدریجی منافذ پارچه میگردند.
نمکهای محلول و ترکیبات یونی: غلظت بالای کلرورها، سولفاتها یا نیتراتها ممکن است با رطوبت و دما ترکیب شده و منجر به رسوب نمکها و سختی سطحی الیاف شود.
ترکیب و غلظت این مواد در هر صنعت به شرایط فرآیند و نوع مواد خام وابسته است؛ برای مثال، پساب صنایع رنگرزی عموماً دارای pH قلیایی و مقادیر بالایی از رنگدانهها و سورفکتانتهاست، در حالی که پساب صنایع فلزکاری بیشتر شامل اسیدها و یونهای فلزی است.
پارچههای فیلتر پرس معمولاً از الیاف مصنوعی مانند پلیپروپیلن (PP)، پلیاستر (PET)، نایلون (PA) یا پنبهای تهیه میشوند. تماس مداوم این الیاف با ترکیبات شیمیایی خورنده میتواند واکنشهای زیر را به همراه داشته باشد:
تخریب زنجیره پلیمری:
برخی مواد اکسیدکننده مانند کلر و پراکسید هیدروژن موجب شکستن زنجیرههای پلیمری در الیاف مصنوعی میشوند که به مرور باعث کاهش استحکام کششی پارچه میگردد.
تغییر در میزان آبگریزی یا آبدوستی:
مواد شوینده و سورفکتانتها میتوانند تعادل سطحی الیاف را تغییر دهند و منجر به گرفتگی منافذ (Blinding) یا کاهش نفوذپذیری شوند.
خوردگی ناشی از pH نامتعادل:
اسیدها و بازهای قوی باعث هیدرولیز الیاف میشوند. برای مثال، محیط اسیدی شدید باعث تخریب پلیاستر و محیط قلیایی شدید موجب آسیب به نایلون و پنبه میشود.
رسوب نمکها و فلزات سنگین:
یونهای فلزی در شرایط خاص با الیاف واکنش داده و رسوبهایی تشکیل میدهند که مانع عبور مؤثر مایع از بافت پارچه میشود.
تغییرات شیمیایی فوق معمولاً خود را در قالب پدیدههای فیزیکی زیر نشان میدهند:
کاهش دبی عبوری فیلتر (Flow Rate)
افزایش فشار فیلتراسیون و زمان چرخه
سخت شدن یا شکنندگی بافت پارچه
تغییر رنگ و کاهش خاصیت ارتجاعی
افزایش نیاز به شستوشوی مکرر یا تعویض پارچه
برای افزایش عمر مفید پارچه فیلتر و حفظ کارایی سیستم، میتوان اقدامات زیر را به کار گرفت:
انتخاب صحیح جنس پارچه فیلتر بر اساس ماهیت شیمیایی پساب (بهعنوان مثال، استفاده از پلیپروپیلن برای محیطهای اسیدی ملایم و پلیاتیلن برای قلیاهای متوسط).
کنترل pH و خنثیسازی پساب قبل از ورود به فیلتر پرس.
شستوشوی دورهای با محلولهای خنثی یا شویندههای ملایم جهت حذف رسوبات و باقیماندههای آلی.
پایش منظم فشار کاری و دبی خروجی برای تشخیص زودهنگام کاهش راندمان پارچه.
استفاده از پیشفیلترها یا سیستمهای تهنشینی اولیه برای کاهش ذرات معلق و مواد خورنده.
ترکیبات شیمیایی موجود در پسابها تأثیر مستقیمی بر عملکرد و عمر مفید پارچه فیلتر پرس دارند. شناخت دقیق ماهیت پساب و انتخاب پارچه مناسب بر اساس مقاومت شیمیایی، از عوامل کلیدی در بهینهسازی فرایند فیلتراسیون محسوب میشود. رعایت اصول نگهداری، پایش کیفیت پساب و اجرای اقدامات پیشگیرانه میتواند هزینههای نگهداری را به طور قابل توجهی کاهش داده و پایداری فرایند تصفیه را تضمین کند.
