หลักการทำงานของสารช่วยกรองไดอะโทไมต์
หน้าที่ของสารช่วยกรองคือการเปลี่ยนสถานะการรวมตัวของอนุภาค ทำให้การกระจายขนาดของอนุภาคในสารละลายที่ผ่านการกรองเปลี่ยนแปลงไป สารช่วยกรองไดอะโทไมต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย SiO2 ที่เสถียรทางเคมี มีรูพรุนขนาดเล็กภายในจำนวนมาก ทำให้เกิดโครงสร้างแข็งต่างๆ ในระหว่างกระบวนการกรอง ดินเบาจะสร้างตัวกลางช่วยกรองที่มีรูพรุน (การเคลือบเบื้องต้น) บนแผ่นกรองก่อน เมื่อสารละลายผ่านสารช่วยกรอง อนุภาคของแข็งในสารแขวนลอยจะรวมตัวกัน และการกระจายขนาดจะเปลี่ยนแปลงไป สิ่งเจือปนที่มีอนุภาคขนาดใหญ่จะถูกดักจับและกักเก็บไว้บนพื้นผิวของตัวกลาง ทำให้เกิดชั้นการกระจายขนาดที่แคบลง พวกมันจะดักจับอนุภาคที่มีขนาดใกล้เคียงกันต่อไปเรื่อยๆ จนค่อยๆ ก่อตัวเป็นเค้กกรองที่มีรูพรุนจำนวนหนึ่ง เมื่อการกรองดำเนินต่อไป สิ่งเจือปนที่มีขนาดอนุภาคเล็กกว่าจะค่อยๆ เข้าไปในตัวกลางช่วยกรองดินเบาที่มีรูพรุนและถูกดักจับไว้ เนื่องจากดินเบา (diatomaceous earth) มีความพรุนประมาณ 90% และมีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง เมื่ออนุภาคขนาดเล็กและแบคทีเรียเข้าไปในรูพรุนภายในและภายนอกของสารช่วยกรอง มักจะถูกดักจับไว้เนื่องจากการดูดซับและสาเหตุอื่นๆ ซึ่งสามารถลดขนาดอนุภาคละเอียดและแบคทีเรียลงได้ถึง 0.1 ไมครอน ทำให้ได้ผลการกรองที่ดี ปริมาณสารช่วยกรองโดยทั่วไปอยู่ที่ 1-10% ของมวลของแข็งที่ถูกดักจับ หากใช้ปริมาณมากเกินไป จะส่งผลเสียต่อความเร็วในการกรอง
เอฟเฟกต์การกรอง
ประสิทธิภาพการกรองของสารช่วยกรองไดอะโทไมต์เกิดขึ้นจากกระบวนการหลักสามประการดังต่อไปนี้:
1. ผลการคัดกรอง
นี่คือปรากฏการณ์การกรองที่ผิวหน้า โดยเมื่อของเหลวไหลผ่านดินเบา รูพรุนของดินเบาจะมีขนาดเล็กกว่าขนาดอนุภาคของสิ่งเจือปน ดังนั้นอนุภาคสิ่งเจือปนจึงไม่สามารถผ่านเข้าไปได้และถูกดักจับไว้ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการร่อน ในความเป็นจริง ผิวหน้าของก้อนตะกอนสามารถถือได้ว่าเป็นผิวหน้าตะแกรงที่มีขนาดรูพรุนเฉลี่ยเท่ากัน เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคของแข็งไม่น้อยกว่า (หรือน้อยกว่าเล็กน้อย) เส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนของดินเบา อนุภาคของแข็งจะถูก "ร่อน" ออกจากสารแขวนลอย ทำให้เกิดการกรองที่ผิวหน้า
2. เอฟเฟกต์ความลึก
ปรากฏการณ์การกรองเชิงลึกเป็นผลจากการกักเก็บของการกรองแบบลึก ในการกรองเชิงลึก กระบวนการแยกจะเกิดขึ้นเฉพาะภายในตัวกลางเท่านั้น อนุภาคสิ่งเจือปนขนาดเล็กบางส่วนที่ผ่านผิวหน้าของเค้กกรองจะถูกดักจับโดยช่องไมโครพรุนที่คดเคี้ยวภายในดินเบาและรูพรุนขนาดเล็กภายในเค้กกรอง อนุภาคเหล่านี้มักมีขนาดเล็กกว่าไมโครพรุนในดินเบา เมื่ออนุภาคชนกับผนังของช่อง ก็สามารถหลุดออกจากกระแสของเหลวได้ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการหลุดออกนั้นขึ้นอยู่กับความสมดุลระหว่างแรงเฉื่อยและความต้านทานของอนุภาค การดักจับและการกรองนี้มีลักษณะคล้ายกันและจัดเป็นการกระทำเชิงกล ความสามารถในการกรองอนุภาคของแข็งนั้นโดยพื้นฐานแล้วเกี่ยวข้องกับขนาดและรูปร่างสัมพัทธ์ของอนุภาคของแข็งและรูพรุนเท่านั้น
3. ผลของการดูดซึม
ผลการดูดซับนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากกลไกการกรองสองแบบที่กล่าวมาข้างต้น และผลนี้สามารถมองได้ว่าเป็นแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิต ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติพื้นผิวของอนุภาคของแข็งและดินเบาเป็นหลัก เมื่ออนุภาคที่มีรูพรุนภายในขนาดเล็กชนกับพื้นผิวของดินเบาที่มีรูพรุน อนุภาคเหล่านั้นจะถูกดึงดูดด้วยประจุตรงข้ามหรือก่อตัวเป็นกลุ่มโซ่ผ่านแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคและยึดติดกับดินเบา ซึ่งทั้งหมดนี้จัดเป็นผลการดูดซับ ผลการดูดซับนั้นซับซ้อนกว่าสองแบบแรก และโดยทั่วไปเชื่อกันว่าสาเหตุที่อนุภาคของแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเล็กกว่าถูกดักจับนั้นส่วนใหญ่เกิดจาก:
(1) แรงระหว่างโมเลกุล (เรียกอีกอย่างว่าแรงดึงดูดแวนเดอร์วาลส์) รวมถึงปฏิสัมพันธ์ไดโพลถาวร ปฏิสัมพันธ์ไดโพลเหนี่ยวนำ และปฏิสัมพันธ์ไดโพลชั่วขณะ
(2) การมีอยู่ของศักยภาพซีตา
(3) กระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน
วันที่เผยแพร่: 1 เมษายน 2567