[مقدمة] تُمكّن أغشية الفصل، كمواد ذات نفاذية انتقائية خاصة، من فصل المواد وتنقيتها وتركيزها بدقة على المستوى الجزيئي أو المجهري. وتُستخدم على نطاق واسع في العديد من القطاعات الأساسية، مثل معالجة المياه، والأغذية والمشروبات، والأدوية، والكيماويات والبتروكيماويات، والطاقة. ويُحدد استقرار أدائها بشكل مباشر كفاءة الإنتاج وجودة المنتج في هذه الصناعات ذات الصلة. وتُعدّ خاصية حاجز الغاز، باعتبارها مؤشرًا أساسيًا لتقييم أداء غشاء الفصل، بالغة الأهمية لضمان نقاء الفصل وكفاءته. تُقدم الأقسام التالية تحليلًا منهجيًا يشمل التصنيف، وطرق الاختبار، والأجهزة الأساسية، ونتائج الاختبارات الفعلية.

▍1. تصنيف أغشية الفصل

تنبع قدرة الأغشية على الفصل من "نفاذيتها الانتقائية". تُحقق أنواع مختلفة من أغشية الفصل فصل المواد من خلال مبادئ مختلفة، وتؤثر خاصية حاجز الغاز بشكل مباشر على نقاء وكفاءة عملية الفصل.

أغشية الترشيح الدقيق / الترشيح الفائق:

الاعتماد على فحص حجم مسام الغشاء لفصل المواد الصلبة والسائلة أو الجزيئات الكبيرة (مثل اعتراض المواد الصلبة العالقة في معالجة مياه الصرف الصحي، وفصل البروتينات في المستحضرات الصيدلانية الحيوية). قد يؤدي ضعف خصائص حاجز الغاز إلى نفاذ غازات الشوائب، مما يؤثر على نقاء المنتج.

أغشية التناضح العكسي / الترشيح النانوي:

الاعتماد على النفاذية الانتقائية تحت ضغط القوة الدافعة لتحلية المياه أو فصل الجزيئات الصغيرة (مثل تحلية مياه البحر، وتليين مياه الشرب). قد تؤدي خصائص حاجز الغاز الضعيفة إلى تقليل تدفق المياه ومعدل تحلية المياه.

أغشية التبخير النفاذ (على سبيل المثال، غشاء PVA):

يُستخدم لفصل المخاليط شديدة الغليان، مثل مخاليط الكحول والماء أو مخاليط الماء العضوي. تُحدد خاصية حاجز الغاز انتقائية الفصل بشكل مباشر، فإذا كان الغاز المستهدف ينفذ بسهولة، فقد تتأثر كفاءة الفصل بشكل كبير.

الأغشية الخزفية غير العضوية (على سبيل المثال، غشاء الألومينا):

مناسبة للفصل في ظروف درجات الحرارة العالية والتآكل الشديد (مثل ترشيح السوائل عالية الحرارة في الصناعات الكيميائية). تُحدد خصائصها الحاجزة، إلى جانب قوتها الميكانيكية، استقرار الفصل في البيئات القاسية.

▍2. طريقة الاختبار

تشمل مؤشرات أداء أغشية الفصل كفاءة الفصل، والتدفق، وخاصية الحاجز، والاستقرار، وعمر الخدمة. ومن بين هذه المؤشرات، يُعد اختبار خاصية الحاجز حلقةً أساسيةً في تقييم الأداء الشامل لأغشية الفصل، حيث يُحدد ملاءمتها وموثوقيتها مباشرةً في سيناريوهات التطبيقات المعقدة. واستنادًا إلى المعيار GB/T 1038.1-2022 "البلاستيك - الأغشية والصفائح - تحديد معدل انتقال الغاز - الجزء 1: طريقة الضغط التفاضلي"، تُعتمد طريقة الضغط التفاضلي كطريقة اختبار أساسية. تُحدد هذه الطريقة معدل نفاذ الغاز عبر الغشاء من خلال تحديد فرق الضغط عبره، وهي مناسبة لتقييم أداء حاجز الغاز لمختلف مواد الأغشية/الصفائح، بما في ذلك أغشية فصل الغاز ومواد التغليف.

▍3. أداة الاختبار

لطالما ركزت شركتنا على الابتكار التكنولوجي وتطوير منتجات أغشية الفصل. ولتقييم خصائص نقل الغاز بدقة لأغشية الفصل المصنوعة من مواد مختلفة، استخدمنا جهاز اختبار معدل نقل الغاز N530 2.0 الذي طورناه بأنفسنا لاختبار خصائص حاجز الغاز لأغشية التبخير النفاذي القائمة على PVA والأغشية الخزفية القائمة على الألومينا خلال بحث معمق.

يتوافق الجهاز بشكل صارم مع GB/T 1038.1-2022 (معيار أساسي لاختبار غشاء الفصل)، والدستور الصيني للأدوية (الطبعة 25)، وغيرها من المواصفات الدولية والمحلية، مما يضمن أن بيانات الاختبار تتوافق بشكل كبير مع أداء الفصل الفعلي للأغشية، وبالتالي توفير الدعم الموثوق للبحث والتطوير وفحص الجودة.

جهاز اختبار معدل نقل الغاز بطريقة الضغط التفاضلي 530 20

▲ جهاز اختبار معدل نقل الغاز N530 2.0

▍4. نتائج الاختبار

1. شروط الاختبار:

مركز الاختبار درجة الحرارة المحيطة: 23 درجة مئوية، الرطوبة: 50٪ رطوبة نسبية.

درجة حرارة الاختبار: 23 درجة مئوية.

عينات الاختبار: غشاء PVA أحادي الطبقة، غشاء PVA ثلاثي الطبقة، غشاء سيراميك الألومينا (3 عينات متوازية لكل مجموعة).

2. النتائج الفعلية:

بعد انتهاء الاختبار، عُرضت النتائج في برنامج الاختبار. وكانت نتائج هذا الاختبار كما يلي:

عادةً ما يكون هذا جدولًا أو مخططًا يوضح نتائج معدل انتقال الغاز (GTR) المحددة لكل نوع من أنواع العينات، مما يشير على الأرجح إلى معدل انتقال غاز منخفض جدًا للغشاء الخزفي ومعدل انتقال غاز متفاوت لأغشية PVA، مع توقع أن يكون لـ PVA المغلفة بثلاث طبقات معدل انتقال غاز أقل من المغلفة بطبقة واحدة.

▍5. الخاتمة

يعتمد الابتكار والتطوير في تقنية أغشية الفصل بشكل كبير على نظام دقيق وموثوق لتقييم الأداء. يُعد اختبار خصائص حاجز الغاز، كجزء أساسي من هذا النظام، أساسًا علميًا مباشرًا لتطوير المواد وتحسين العمليات واختيار السيناريوهات المناسبة. وقد أصبح جهاز اختبار معدل انتقال الغاز N530 2.0، بمزاياه الأساسية المتمثلة في قابلية التكيف الواسعة، والامتثال للمعايير العالية، ودقة الاختبار العالية، جهاز الاختبار المفضل في صناعة أغشية الفصل. فهو يُعالج بفعالية تحديات تقييم خصائص حاجز أغشية الفصل المصنوعة من مواد مختلفة والمبنية على مبادئ فصل مختلفة.