التكتل

📅 آخر تحديث: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
تعريف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية [1]

التكتل (في علم البوليمر) : تكوين عكسي للتجمعات حيث لا تكون الجسيمات في اتصال مادي.

التكتل (باستثناء علم البوليمرات)
التخثر (باستثناء علم البوليمرات)
التلبد (باستثناء علم البوليمرات)
عملية التلامس والالتصاق حيث يتم تثبيت الجزيئات أو الجسيمات المشتتة معًا من خلال تفاعلات فيزيائية ضعيفة تؤدي في النهاية إلى فصل الطور عن طريق تكوين رواسب أكبر من حجم الغرواني.

  • على النقيض من التجميع، فإن التكتل هو عملية قابلة للعكس.
  • إن التعريف المقترح هنا يوصى به للتمييز بين التكتل والتجمع. حيث يمكن تشتيت الجسيمات التي تشكل التكتلات مرة أخرى.
  • هذا الاقتباس من الكتاب الأرجواني (مجموعة مصطلحات وتسميات البوليمر: توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية، 2008). [2]
فيديو بسرعة 4x لترسيب التكتلات بعد إضافة بوليمرات التكتلات أثناء اختبار الجرة .

في الكيمياء الغروانية ، التكتل هو عملية تخرج بها الجسيمات الغروانية من المعلق إلى الرواسب في شكل تكتلات أو رقائق، إما تلقائيًا أو بسبب إضافة عامل توضيحي . يختلف الفعل عن الترسيب في أنه قبل التكتل، تكون الغرويات معلقة فقط، في شكل تشتت مستقر (حيث يتم تشتت الطور الداخلي (الصلب) في جميع أنحاء الطور الخارجي (السائل) من خلال التحريك الميكانيكي) ولا تذوب حقًا في المحلول .

التخثر والتكتل من العمليات المهمة في التخمير ومعالجة المياه، حيث يهدف التخثر إلى زعزعة استقرار الجسيمات وتجمعها من خلال التفاعلات الكيميائية بين المادة المسببة للتخثر والغرويات، والتكتل لترسيب الجسيمات غير المستقرة عن طريق التسبب في تجمعها في تكتلات. [ التوضيح مطلوب ]

تعريف المصطلح

وفقًا لتعريف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ، فإن التكتل هو "عملية اتصال وترابط حيث تشكل جزيئات التشتت مجموعات أكبر حجمًا". التكتل مرادف للتكتل والتخثر / الاندماج . [3] [4]

في الأساس، التخثر هو عملية إضافة مادة مسببة للتخثر لزعزعة استقرار جسيم مشحون مستقر. وفي الوقت نفسه، فإن التكتل هو تقنية تعزز التكتل وتساعد في ترسيب الجسيمات. وأكثر مادة مسببة للتخثر استخدامًا هي الشبة ، Al2 ( SO4 ) 3 · 14H2O .

يتضمن التفاعل الكيميائي:

Al 2 (SO 4 ) 3 · 14 H 2 O → 2 Al(OH) 3 (s) + 6 H + + 3 SO2-4
​+ 8H2O​

أثناء عملية التكتل، يعمل الخلط اللطيف على تسريع معدل تصادم الجسيمات، وتتجمع الجسيمات غير المستقرة بشكل أكبر وتتشابك في رواسب أكبر. يتأثر التكتل بعدة معلمات، بما في ذلك قص الخلط وكثافته والوقت والرقم الهيدروجيني . يتم استخدام حاصل ضرب كثافة الخلط ووقت الخلط لوصف عمليات التكتل.

اختبار الجرة

تسمى العملية التي يتم من خلالها اختيار الجرعة واختيار المادة المتخثرة باختبار الجرة. تتكون المعدات المستخدمة في اختبار الجرة من كأس أو أكثر، كل منها مزود بخلاط مجداف. بعد إضافة المواد المتخثرة، يحدث خلط سريع، يليه خلط بطيء ثم عملية الترسيب. يمكن بعد ذلك أخذ عينات من الطور المائي في كل كأس. [5]

التطبيقات

كيمياء السطح

في كيمياء الغرويات ، يشير مصطلح التكتل إلى العملية التي يتم بها تكتل الجسيمات الدقيقة معًا في كتلة واحدة. وقد تطفو الكتلة بعد ذلك إلى أعلى السائل (التقشد)، أو تستقر في قاع السائل ( الترسيب )، أو يتم ترشيحها بسهولة من السائل. يرتبط سلوك تكتل الغرويات في التربة ارتباطًا وثيقًا بجودة المياه العذبة. لا يؤدي التشتت العالي للغرويات في التربة إلى تعكر المياه المحيطة بشكل مباشر فحسب، بل إنه يؤدي أيضًا إلى زيادة التغذية بسبب امتصاص المواد الغذائية في الأنهار والبحيرات وحتى القوارب تحت سطح البحر.

الكيمياء الفيزيائية

بالنسبة للمستحلبات ، يصف التكتل تجميع القطرات الفردية المشتتة معًا، حيث لا تفقد القطرات الفردية هويتها. [6] وبالتالي فإن التكتل هو الخطوة الأولية التي تؤدي إلى مزيد من شيخوخة المستحلب (اندماج القطرات والانفصال النهائي للمراحل). يستخدم التكتل في تجهيز المعادن، [7] ولكن يمكن استخدامه أيضًا في تصميم الخصائص الفيزيائية للمنتجات الغذائية والصيدلانية. [8]

التشخيص الطبي

في المختبر الطبي ، يعتبر التكتل هو المبدأ الأساسي المستخدم في اختبارات التشخيص المختلفة، على سبيل المثال اختبار الراجين البلازمي السريع . [9]

الهندسة المدنية / علوم الأرض

في الهندسة المدنية ، وفي علوم الأرض ، التكتل هو حالة تلتصق فيها الطين أو البوليمرات أو غيرها من الجسيمات المشحونة الصغيرة وتشكل بنية هشة ، وهي تكتل. في الملاط الطيني المشتت ، يحدث التكتل بعد توقف التحريك الميكانيكي وتشكل الصفائح الطينية المشتتة تكتلات تلقائيًا بسبب عوامل الجذب بين الشحنات السالبة على الوجه والشحنات الموجبة على الحافة.

علم الأحياء

تُستخدم عملية التخثر في تطبيقات التكنولوجيا الحيوية جنبًا إلى جنب مع الترشيح الدقيق لتحسين كفاءة الأعلاف البيولوجية. يمكن أن يؤدي إضافة المواد المخثرة الاصطناعية إلى المفاعل الحيوي إلى زيادة متوسط ​​حجم الجسيمات مما يجعل الترشيح الدقيق أكثر كفاءة. عندما لا تتم إضافة المواد المخثرة، تتشكل الكعكات وتتراكم مما يتسبب في انخفاض قابلية الخلايا للحياة. تعمل المواد المخثرة المشحونة إيجابيا بشكل أفضل من تلك المشحونة سلبًا لأن الخلايا تكون مشحونة سلبًا بشكل عام. [10]

صناعة الجبن

تُستخدم عملية التخثر على نطاق واسع لقياس تقدم تكوين الخثارة في المراحل الأولية من صناعة الجبن لتحديد المدة التي يجب أن تتماسك فيها الخثارة. [11] يتم نمذجة التفاعل الذي يتضمن ميسيلات المنفحة بواسطة حركية سمولوكوفسكي . [11] أثناء منفحة الحليب، يمكن للميسيلات أن تقترب من بعضها البعض وتتكتل، وهي عملية تتضمن تحلل الجزيئات والببتيدات الكبيرة. [12]

تُستخدم عملية التخثر أيضًا أثناء معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن الجبن . تُستخدم ثلاثة أنواع مختلفة من المواد المسببة للتخثر بشكل أساسي: [13]

التخمير

في صناعة التخمير، يكون للتكتل معنى مختلف. فهو عملية مهمة للغاية في التخمير أثناء إنتاج البيرة حيث تشكل الخلايا تكتلات كبيرة الحجم. تتسبب هذه التكتلات في ترسب الخميرة أو ارتفاعها إلى أعلى التخمير في نهاية التخمير. بعد ذلك، يمكن جمع الخميرة (قصها) من أعلى ( تخمير البيرة ) أو أسفل ( تخمير الجعة ) من أجل إعادة استخدامها للتخمير التالي.

يتم تحديد تكتل الخميرة جزئيًا من خلال تركيز الكالسيوم، غالبًا في نطاق 50-100 جزء في المليون. [14] يمكن إضافة أملاح الكالسيوم للتسبب في التكتل، أو يمكن عكس العملية عن طريق إزالة الكالسيوم عن طريق إضافة الفوسفات لتكوين فوسفات الكالسيوم غير القابلة للذوبان، أو إضافة كبريتات زائدة لتكوين كبريتات الكالسيوم غير القابلة للذوبان، أو إضافة EDTA لتخليق أيونات الكالسيوم. في حين يبدو الأمر مشابهًا للترسيب في المستحلبات الغروانية، إلا أن الآليات مختلفة. [15]

عملية معالجة المياه

عملية التخثر والترسيب في نظام معالجة المياه

تُستخدم عملية التخثر والترسيب على نطاق واسع في تنقية مياه الشرب وكذلك في معالجة مياه الصرف الصحي ومعالجة مياه العواصف ومعالجة مجاري مياه الصرف الصناعي. بالنسبة لمياه الشرب، تتكون عمليات المعالجة النموذجية من الشبكات والتخثر والتخثر والترسيب والترشيح الحبيبي والتطهير. [16] خطوات التخثر والتخثر متشابهة، مما يتسبب في تجمع الجسيمات وسقوطها من المحلول، ولكن قد تستخدم مواد كيميائية مختلفة أو حركة فيزيائية للمياه. [17] يمكن إضافة مجموعة متنوعة من الأملاح لضبط درجة الحموضة والعمل كعوامل توضيحية ، اعتمادًا على كيمياء الماء. وتشمل هذه هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد الكالسيوم وكبريتات الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم وكبريتات الحديديك وكلوريد الحديديك وألومينات الصوديوم ، مع مساعدة مادة التخثر على كلوريد البولي ألومنيوم وكلوريد البولي فيريك . [17] تُستخدم أيضًا مجموعة متنوعة من البوليمرات الكاتيونية والأنيونية وغير الأيونية ، عادةً بوزن جزيئي أقل من 500000. [17] يُعد كلوريد بولي داي أليل ثنائي ميثيل الأمونيوم (بولي دادماك ) وإيبي دي إم إيه ( كوبوليمر من إبيكلور هيدرين وديميثيل أمين ) من الخيارات الشائعة، على الرغم من أنها يمكن أن تنتج نيتروزامينات مسرطنة . [17] يمكن أيضًا استخدام الرمل والكربون المنشط المعالج بالكهرباء والطين كعوامل نووية ؛ وفي بعض الحالات، يتم إعادة استخدامها بعد الاستخراج. [17]

أصبحت البوليمرات الحيوية، وخاصة الكيتوزان ، تحظى بشعبية متزايدة باعتبارها مواد تكتل صديقة للبيئة. [18] الكيتوزان ليس قابلاً للتحلل البيولوجي فحسب، بل إنه يُظهر أيضًا قدرة فريدة على الارتباط بمجموعة واسعة من الملوثات، بما في ذلك المعادن الثقيلة والملوثات العضوية، وإزالتها بشكل فعال من مصادر المياه. [19]

توفر عملية التخثر نتائج واعدة لإزالة الجسيمات الدقيقة ومعالجة مياه الأمطار المتدفقة من مشاريع بناء النقل، ولكن لا تستخدمها معظم إدارات النقل في الولايات المتحدة. قد يكون هذا بسبب القيود التنظيمية أو التوجيه غير الكافي لمتطلبات أخذ عينات التربة في ضوء تغير خصائص التربة. الولايات التي يجب أن تحقق حدًا رقميًا للعكارة تميل أكثر إلى استخدام المواد المخثرة لضمان المستوى المناسب من المعالجة. [20]

إزالة التكتل

إن إزالة التكتل هو عكس التكتل، والمعروف أحيانًا باسم الببتيت . سيليكات الصوديوم ( Na2SiO3 ) هو مثال نموذجي. عادةً، في نطاقات الأس الهيدروجيني الأعلى ، بالإضافة إلى القوة الأيونية المنخفضة للمحاليل وسيطرة الكاتيونات المعدنية أحادية التكافؤ ، يمكن تشتيت الجسيمات الغروانية . [21] تسمى المادة المضافة التي تمنع الغرويات من تكوين تكتلات بمزيل التكتل. بالنسبة لإزالة التكتل التي يتم نقلها من خلال الحواجز الكهروستاتيكية، يمكن قياس فعالية مزيل التكتل من حيث جهد زيتا . وفقًا للقاموس الموسوعي للبوليمرات، فإن إزالة التكتل هي " حالة أو شرط لتشتت مادة صلبة في سائل حيث يظل كل جسيم صلب مستقلاً وغير مرتبط بالجسيمات المجاورة (مثل المستحلب ). يُظهر المعلق المزيل للتكتل قيمة إنتاجية صفرية أو منخفضة جدًا". [21]

يمكن أن يشكل إزالة الترسبات مشكلة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي، لأنه عادة ما يسبب مشاكل مع ترسب الحمأة وتدهور جودة النفايات .

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V.; Gilbert, Robert G.; Hess, Michael; Horie, Kazuyuki; Jones, Richard G.; Kubisa, Przemyslaw; Meisel, Ingrid; Mormann, Werner; Penczek, Stanisław; Stepto, Robert FT (2011). "Terminology of polymers and polymerization processes in dispersed systems (IUPAC Recommendations 2011)" (PDF) . الكيمياء البحتة والتطبيقية . 83 (12): 2229– 2259. doi :10.1351/PAC-REC-10-06-03. S2CID  96812603. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2013-10-20 . تم الاسترجاع في 2013-07-27 .
  2. ^ ريتشارد جي جونز؛ إدوارد إس ويلكس؛ دبليو فال ميتانومسكي؛ ياروسلاف كاهوفيتش؛ مايكل هيس؛ روبرت ستيبتو؛ تاتسوكي كيتاياما، محررون (2009). مجموعة مصطلحات وتسميات البوليمر (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2008) "الكتاب الأرجواني" (الطبعة الثانية). دار النشر RSC. رقم ISBN 978-0-85404-491-7.
  3. ^ IUPAC ، Compendium of Chemical Terminology ، الطبعة الثانية ("الكتاب الذهبي") (1997). النسخة المصححة على الإنترنت: (2006–) "التخثر". doi :10.1351/goldbook.F02429
  4. ^ هوبارد، آرثر ت. (2004). موسوعة علوم السطح والغرويات. دار نشر سي آر سي. ص. 4230. رقم ISBN 978-0-8247-0759-0. تم الاسترجاع بتاريخ 2007-11-13 .
  5. ^ التحكم التشغيلي في عمليات التخثر والترشيح (M37): دليل الممارسة الخاص بجمعية المياه الأمريكية. 2011-06-01. ISBN 978-1583218013.
  6. ^ Adamson AW و Gast AP (1997) "الكيمياء الفيزيائية للأسطح"، جون وايلي وأولاده.
  7. ^ دراسة قوانين التكتل الانتقائي للفحم باستخدام اللاتكس الاصطناعي / PV Sergeev, VS Biletskyy // ICCS'97. 7–12 سبتمبر 1997، إيسن، ألمانيا. المجلد الأول. ص 503–506.
  8. ^ فورمان، فيليب إل.؛ سالا، جيدو؛ ستيجر، ماركوس؛ شولتن، إلكي (2019-08-01). "تجميع قطرات الزيت في مستحلبات الزيت/الماء: التحكم في حجم المجموعة وقوة التفاعل". بحوث الأغذية الدولية . 122 : 537– 547. doi : 10.1016/j.foodres.2019.04.027 . ISSN  0963-9969. PMID  31229109.
  9. ^ أرورا، ساتيام؛ دودا، فينا؛ راني، سونيتا؛ كوتوال، أورفيرشي (2015). "اختبار الراجين البلازمي السريع: إيجابية كاذبة عالية أو علامة مهمة على السلوك عالي الخطورة". المجلة الآسيوية لعلوم نقل الدم . 9 (1): 109. doi : 10.4103/0973-6247.150979 . ISSN  0973-6247. PMC 4339923. PMID  25722593 . 
  10. ^ هان، بينبينج؛ أكيبراثومتشاي، س؛ ويكراماسينغه، س؛ كيان، إكس. (2003-07-01). "تجلط الخلايا البيولوجية: التجربة مقابل النظرية". مجلة AIChE . 49 (7): 1687– 1701. رمز Bibcode :2003AIChE..49.1687H. doi :10.1002/aic.690490709. ISSN  1547-5905.
  11. ^ ab Fox, Patrick F. (1999). Cheese Volume 1: Chemistry, Physics, and Microbiology (2nd ed.). Gaithersburg, Maryland : Aspen Publishers. ص.  144– 150. ISBN 978-0-8342-1378-4.
  12. ^ فوكس، باتريك ف. (2004). الجبن - الكيمياء والفيزياء وعلم الأحياء الدقيقة (الطبعة الثالثة). إلسفير. ص 72. ISBN 978-0-12-263653-0.
  13. ^ ريفاس، خافيير؛ برازيريس، آنا ر؛ كارفاليو، فاطمة؛ بلتران، فرناندو (2010-07-14). "معالجة مياه الصرف الصحي لمصل الجبن: التخثر والتلبد والتحلل البيولوجي الهوائي". مجلة الكيمياء الزراعية والغذائية . 58 (13): 7871-7877 . doi :10.1021/jf100602j. hdl : 20.500.12207/540 . ISSN  0021-8561. PMID  20557068.
  14. ^ برونجارد، مارتن (20 فبراير 2018). "معرفة المياه". Bru'n Water .
  15. ^ جين ، YL. سبيرز، ر.أ. (1999). "التلبد في Saccharomyces cerevisiae". الدقة الغذائية. كثافة العمليات . 31 ( 6– 7): 421– 440. دوى :10.1016/S0963-9969(99)00021-6.
  16. ^ بيفرلي، ريتشارد ب (2014-04-17). "مراقبة وتقييم عملية معالجة المياه". نوبل . جمعية أعمال المياه الأمريكية (AWWA) . تم الاسترجاع في 2015-10-14 .
  17. ^ abcde تيري إل. إنجلهاردت (أبريل 2010). "التخثر والتكتل وتنقية مياه الشرب" (PDF) .
  18. ^ لامانا، ليوناردو؛ جياكويا، غابرييل. فريولي، ماركو؛ ليون، غابرييلا؛ كارلوتشي، نيكولا؛ روسو، فابريزيو؛ سانينو، أليساندرو؛ ديمتري ، كريستيان (2023/06/13). “تلبد مستحلب الزيت والماء من خلال إزالة الشيتوزان المدفوع بتغير الرقم الهيدروجيني”. ايه سي اس أوميغا . 8 (23): 20708–20713 . دوى :10.1021/acsomega.3c01257. ISSN  2470-1343. بمك 10268613 . بميد  37332801. 
  19. ^ بال، بريتي؛ بال، أنجالي؛ ناكاشيما، كازونوري؛ ياداف، بريجيش كومار (2021-03-01). "تطبيقات الكيتوزان في معالجة البيئة: مراجعة". كيموسفير . 266 : 128934. رمز Bibcode : 2021Chmsp.26628934P. doi : 10.1016/j.chemosphere.2020.128934. ISSN  0045-6535. PMID  33246700.
  20. ^ كازاز، بيلور (يوليو 2021). "مراجعة حالة الممارسة بشأن استخدام المواد المرسبة لإدارة مياه الأمطار الناتجة عن البناء في الولايات المتحدة". سجل أبحاث النقل . 2675 (7) - عبر سيج.
  21. ^ ab Gooch, Jan W., ed. (2007-01-01). "Deflocculation". القاموس الموسوعي للبوليمرات . Springer New York. ص. 265. doi :10.1007/978-0-387-30160-0_3313. ISBN 978-0-387-31021-3.

قراءة إضافية

  • جون جريجوري (2006)، الجسيمات في الماء: الخصائص والعمليات ، تايلور وفرانسيس، ISBN 1-58716-085-4 
  • جون سي. كريتندن، ر. رودس تروسيل، ديفيد دبليو. هاند، كيري جيه. هاو، جورج تشوبانوجلوس (2012)، معالجة المياه في MWH: المبادئ والتصميم، الطبعة الثالثة ، جون وايلي وأولاده، ISBN 978-0-470-40539-0 
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=التخثر&oldid=1258993129"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate