مقدمة شاملة لأنواع مواد تجفيف الماء

المواد المجففة
المصدر: بينتيريست

عندما تسمع كلمة «مادة ماصة للرطوبة"، يتبادر إلى ذهنك تلقائيًا الأنواع الثلاثة الشائعة من المواد المجففة، وهي: هلام السيليكا، والمجفف الطيني، والمنخل الجزيئي. لكن هناك أنواعًا أخرى كثيرة من المواد المجففة قد لا تعرفها، وحتى لو كنت تعرفها، فقد لا يكون لديك فهم واضح لها.

وإدراكًا منا لأهمية الأنواع المختلفة من المواد المجففة، فقد قدمنا معلومات مفصلة عن أنواع المواد المجففة للماء وتطبيقاتها. 

ما هو مادة تجفيف المياه؟

مادة ماصة للرطوبة
المصدر: بينتيريست

المجفف المائي هو مادة ماصة، مما يعني أنه يتمتع بالقدرة على جذب جزيئات الماء واحتجازها. وعادةً ما يكون المستهلكون على دراية بـ أكياس ماصة للماء من المواد المجففة التي تأتي مع المنتجات التي اشتروها لمنع الصدأ أو العفن الناتج عن الرطوبة أثناء الشحن. 

تُستخدم مواد تجفيف الماء بشكل خاص للسلع المستوردة التي تستغرق فترة طويلة بين وقت الشحن ووقت وصولها. وفي البيئات الصناعية، تُستخدم لتجفيف الهواء في أنظمة التشغيل التي تتراكم فيها الرطوبة.

أنواع مواد تجفيف المياه

1. طين المونتموريلونيت

طين المونتموريلونيت
المصدر: بينتيريست

طين المونتموريلونيت هو مادة ماصة للرطوبة توجد في الطبيعة، ويتم إنتاجها عن طريق التجفيف الخاضع للرقابة لمكونات المغنيسيوم والألومنيوم. ويمكن إعادة تنشيط هذا المجفف بنجاح لاستخدامه مرارًا وتكرارًا في درجات حرارة منخفضة. ومع ذلك، فإن خاصية إعادة التنشيط هذه تجعل المجفف يطلق الرطوبة المحتجزة في الغلاف الجوي بسهولة في حالة ارتفاع درجة الحرارة.

من فوائد طين المونتموريلونيت ما يلي:

  • إنه معدن موجود في الطبيعة ولا يحتاج إلى الكثير من المعالجة ليصبح مادة مجففة
  • إنه مادة مجففة اقتصادية
  • تتمتع طين المونتموريلونيت بقدرة امتصاص كبيرة حتى عندما تكون مستويات الرطوبة منخفضة
  • وهي خاضعة لأدنى حد من المعالجة، كما أنها نقية بطبيعتها
  • ويظل جافًا وسهل التدفق حتى بعد امتصاصه لكمية كبيرة من الرطوبة

استخدام طين المونتموريلونيت:

مادة ماصة من طين المونتموريلونيت يمكن استخدامه كممتص للرطوبة لحماية الأغراض من الآثار الضارة الناجمة عن الرطوبة. 

2. هلام السيليكا

جل السيليكا
المصدر: بينتيريست

جل السيليكا هو معدن طبيعي يتم تنظيفه وتنقيته وتحويله إلى شكل حبيبات لاستخدامه كمجفف. يبلغ متوسط حجم مسام جل السيليكا 24 أنجستروم، مما يسهل احتجاز جزيئات الماء داخل مسامه. إن أكياس مزيل الرطوبةيتمكن هلام السيليكا من امتصاص الرطوبة حتى درجة حرارة تصل إلى 220 درجة فهرنهايت، وعندما تتجاوز درجة الحرارة 100 درجة فهرنهايت، تقل قدرة هلام السيليكا على امتصاص الرطوبة.

يُظهر هلام السيليكا أفضل أداء له عندما تتراوح درجة حرارة الغرفة بين 70 درجة فهرنهايت و90 درجة فهرنهايت وتكون الرطوبة في الغرفة مرتفعة. ويمكنه خفض مستوى الرطوبة في الغرفة حتى 40% RH. 

تمامًا مثل الطين، يتميز هلام السيليكا بتنوع كبير في أحجام مسامه، مما يمكّنه من امتصاص مركبات أخرى غير الماء، مثل الأمونيا والمركبات العطرية والأوليفينات والديوليفينات والبارافين. ونظرًا لأن هلام السيليكا قادر على امتصاص مكونات متعددة، فمن المتوقع أن تحل المركبات الأقوى محل تلك التي يتم امتصاصها بقوة ضعيفة.

استخدام هلام السيليكا

يُستخدم هلام السيليكا على نطاق واسع في الولايات المتحدة في صناعات الأغذية والأدوية لأن هلام السيليكا أكياس ماصة للرطوبة لم يتم اعتمادها من قِبل إدارة الغذاء والدواء (FDA) إلا بالنسبة لمنتجات هذه الصناعات.

3. مؤشر السيليكا جيل

هلام السيليكا المُشير
المصدر: بينتيريست

يُعرف «جل السيليكا المُشير» بأنه نوع من جل السيليكا تم تنقيته باستخدام محلول كلوريد الكوبالت ذي اللون الأزرق. وهذا يساعد جل السيليكا على التغير من اللون الأزرق إلى اللون الوردي عند ملامسته للرطوبة. وعندما يحدث ذلك نوع المادة المجففةعندما تتجاوز مستويات الرطوبة 8%، سيتغير لونها، مما يشير إلى أن الوقت قد حان لاستبدال أكياس السيليكا جيل. 

يساعد هلام السيليكا المؤشر في تحديد ما إذا كان المجفف بحاجة إلى إعادة الشحن أو الاستبدال. فهو يتيح إجراء اختبار كشف سريع من خلال تغير لونه، حيث يمتص الرطوبة من المواد ويصل في النهاية إلى درجة التشبع القصوى. 

من بين مزايا استخدام حبيبات السيليكا جيل المُشيرة ما يلي:

  • تتيح خاصية تغير ألوانها للمستخدم معرفة متى يحين وقت استبدال العبوة
  • ويظل جافًا وسهل التدفق عند ملامسته للرطوبة
  • تكون سعة الامتصاص لجيل السيليكا المؤشر صغيرة نسبيًّا مقارنةً بالمواد المجففة الأخرى عند مستويات الرطوبة المنخفضة، لكنها تزداد مع ارتفاع الرطوبة
  • تعتبر عملية الامتصاص قابلة للعكس باستخدام طريقة التجديد

تطبيقات هلام السيليكا المُشير:

يُستخدم هلام السيليكا المُشير بشكل أساسي لفحص المنتجات الحساسة للرطوبة، وذلك للحصول على فكرة سريعة عن حالة المنتج. ويحتوي هلام السيليكا المُشير على كلوريد الكوبالت، ولهذا السبب لا ينبغي استخدامه في الصناعات الغذائية أو الصيدلانية.

4. المنخل الجزيئي

المنخل الجزيئي
المصدر: بينتيريست

المناخل الجزيئية لإزالة الماءتُعد أفضل المواد المجففة بناءً على خصائصها. فهي تتمتع بالقدرة على امتصاص الرطوبة حتى في درجات الحرارة المرتفعة. وهي عبارة عن ألومينوسيليكات بلورية اصطناعية تتمتع بقدرة قوية على الارتباط بالجزيئات صغيرة الحجم جدًّا. وتتمثل السمة البارزة للمنخلات الجزيئية مقارنةً بالمواد المجففة الأخرى في انتظام مسامها. 

بعض مزايا ماء المنخل الجزيئي مادة مجففة:

  • وهو أحد أكثر خيارات المواد المجففة فعاليةً
  • تتميز المنخل الجزيئي بقدرة امتصاص عالية نسبيًّا مقارنةً بالمواد المجففة الأخرى عند مستويات الرطوبة المنخفضة، وتظل هذه القدرة ثابتة حتى مع ارتفاع الرطوبة نسبيًّا
  • وهي متوفرة في مجموعة واسعة من أشكال التعبئة والتغليف

تطبيقات المناخل الجزيئية:

أ منخل جزيئي لإزالة الرطوبةيُستخدم كعامل تجفيف وكجهاز لفصل الجزيئات بناءً على أشكالها وأحجامها. وعندما يكون هناك جزيئان متماثلان في الشكل والحجم، يتم الفصل بناءً على قطبية الجزيئات، حيث يتم امتصاص الجزيء الأكثر قطبية.

5. أكسيد الكالسيوم

مادة مجففة من أكسيد الكالسيوم
المصدر: بينتيريست

أكسيد الكالسيوم هو أحد أكثر المواد استخدامًا أنواع المواد المجففةوهو يُصنع عن طريق تحميص الجير، ويتمتع بقدرة امتصاص الرطوبة تبلغ 28.5% بالوزن. وتتمثل الميزة التي تميز أكسيد الكالسيوم في قدرته على امتصاص كمية كبيرة من بخار الماء عند مستويات رطوبة منخفضة جدًّا مقارنةً بالمواد المجففة الأخرى. ويعمل هذا المادة بشكل مثالي عندما تكون الرطوبة النسبية الحرجة منخفضة ويكون تركيز بخار الماء الموجود مرتفعًا.

استخدام أكسيد الكالسيوم

يُستخدم أكسيد الكالسيوم بشكل أساسي في تغليف الأطعمة المجففة، حيث يساعد على إزالة الماء من العبوة ببطء شديد، مما يعني أن الأمر يستغرق أيامًا حتى يصل إلى سعته القصوى. 

6. كبريتات الكالسيوم

حبيبات كبريتات الكالسيوم
المصدر: بينتيريست

يتم إنتاج كبريتات الكالسيوم عن طريق تجفيف الجبس في بيئة خاضعة للرقابة. وهذا مادة مجففةوهو متوفر بتكلفة منخفضة جدًّا، وتبلغ سعة الامتصاص لديه 10% من وزنه. كما يتمتع بخصائص تجديد تحد من استخدامه في التطبيقات العملية، لأن البخار يُطلق مرة أخرى في الغلاف الجوي عند درجات الحرارة المنخفضة.

استخدام كبريتات الكالسيوم 

كبريتات الكالسيوم هي مادة مجففة متعددة الأغراض تُستخدم بشكل أساسي في المختبرات نظرًا لاستقرارها الكيميائي، وكونها غير تآكلية، ولا تتفكك، وغير سامة، ولا تطلق الرطوبة الممتصة بسهولة حتى في درجات الحرارة المرتفعة. وتُستخدم لإجراء التجارب المتعلقة بخصائص وتطبيقات المواد المجففة. 

7. الألومينا المنشطة

الألومينا المنشطة
المصدر: بينتيريست

الألومينا المنشطة هي إحدى المواد الشائعة الاستخدام أنواع المواد المجففةالذي يتمتع بخصائص مشابهة جدًّا لسيليكا جيل. فهو يوفر قدرة منخفضة على امتصاص الرطوبة عند درجات الحرارة المنخفضة، وقدرة أفضل عند درجات الحرارة المرتفعة. وتجدر الإشارة إلى أن بعض منتجات الألومينا المنشطة لها وظيفة محددة لتطبيقات مختلفة. 

تعمل الألومينا المنشطة وفق مبدأ الامتصاص، حيث يلتصق الماء الموجود في الهواء بالألومينا نفسها ويُحتجز بين الممرات الدقيقة للألومينا عند مرور الهواء من خلالها. ويكون الهواء الذي يخرج من المرشح جافًا تمامًا، ويمكن إعادة تجديد الألومينا عن طريق تسخينها إلى 200 درجة فهرنهايت. 

تطبيق الألومينا المنشطة

يُستخدم الألومينا المنشط لتجفيف الغازات وكمادة ماصة للغازات السامة والروائح الكريهة. وقد استُخدم على نطاق واسع لسنوات عديدة في الأقنعة الواقية من الغازات العسكرية بفضل قدرته على امتصاص الروائح الكريهة. 

كيف تختار المُجفف المائي المناسب؟

مادة مجففة
المصدر: بينتيريست

اختيار أفضل مادة مجففة يمكن أن يكون بمثابة تأمين غير مكلف يحمي البضائع المعبأة. كما أنه يساعد في تحسين جودة المنتج، مما يؤدي إلى تقليل حالات الرفض من جانب العملاء. وعندما تواجه مشاكل الرطوبة في التغليف، هناك مجموعة واسعة من المتغيرات التي قد تجعل من الصعب التوصل إلى حلول. وتصنف هذه المتغيرات إلى:

  1. ما يتعلق بالمنتج وتغليفه والبيئة
  2. الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمواد المجففة المتوفرة في السوق.

فيما يلي بعض الأمور التي يجب أن تضعها في اعتبارك عند اختيار مادة مجففة.

استخدام المادة المجففة

حبيبات هلام السيليكا
المصدر: بينتيريست

من المهم تحديد التطبيق الذي سيُستخدم من أجله مادة ماصة للرطوبة سيتم استخدامها. على سبيل المثال، يتطلب كلوريد الكالسيوم مستويات عالية من الرطوبة المستمرة ليحقق أداءً مثاليًّا، ولهذا السبب لا تحتاج إلى استخدامه داخل العبوات. فالرطوبة داخل العبوات أقل ولا تدوم طويلاً، ولهذا السبب لن يكون كلوريد الكالسيوم مفيدًا في هذه الحالة. وتُعد عبوات حبيبات السيليكا هي الحل الأمثل في مثل هذه الحالات. 

لا تستطيع مواد التجفيف الطينية امتصاص كمية كبيرة من الرطوبة، وستتفوق في هذه الحالة على كلوريد الكالسيوم. فهي ستعمل على خفض الرطوبة داخل العبوة بشكل أسرع وستخفضها إلى مستويات منخفضة. 

أما في حالة حاويات الشحن التي تتسم برطوبة شديدة ومستمرة، فإن الوضع يكون عكس ذلك. في مثل هذه الظروف، يعمل كلوريد الكالسيوم بكفاءة قصوى لأنه يتمتع بالقدرة على إزالة الكمية المطلوبة من الرطوبة داخل الحاوية.

خصائص المادة المجففة

مادة مجففة
المصدر: بينتيريست

هناك عامل آخر يجب أخذه في الاعتبار عند اختيار مختلف أنواع المواد المجففةتتمثل في خصائص المواد المجففة. سيتعين عليك مراعاة النتيجة التي ستترتب على المادة المجففة عند امتصاصها للرطوبة. على سبيل المثال، يتحول كلوريد الكالسيوم إلى سائل شديد التآكل عند ملامسته للماء، مما يشكل خطرًا بحدوث تسرب. من ناحية أخرى، تظل المواد المجففة الطينية جافة حتى عند بلوغ سعتها البخارية القصوى. 

الاستدامة

أكياس هلام السيليكا
المصدر: بينتيريست

من المهم التحقق من استدامة المواد الماصة للرطوبة من المادة المجففة التي تختارها، لأن مواد التغليف تشكل 95% من تركيبة المادة المجففة. وتعد طريقة تغليف المادة المجففة عاملاً لا يمكن تجاهله. ويجب أن تكون قادرة على منع أي نوع من التسرب بدءًا من لحظة تغليفها وحتى تسليمها إلى العملاء. 

الخلاصة

هناك العديد من الأنواع المختلفة من المواد المجففة المتوفرة في السوق، ولكن ليست جميعها مناسبة لنفس الاستخدام. يمكنك اختيار مادة المجفف المناسبة لاستخدامك من خلال تحديد خصائص المجفف ذات الصلة باستخدامك. 

مشاركة:

جدول المحتويات

المزيد من المنشورات

المحفزات البتروكيماوية: الأنواع، والاستخدامات في المصافي، واختيارها، والسيطرة على الأعطال

تتحكم المحفزات البتروكيماوية في معدل وانتقائية العديد من التفاعلات المستخدمة لتحويل مكونات النفط الخام والهيدروكربونات الخفيفة إلى وقود، وأوليفينات، ومركبات عطرية، ومواد أولية للبوليمرات.

هل تحتاج إلى حل يعتمد على المنخل الجزيئي؟

منخلات جزيئية من نوع «جالون جلود» تُستخدم في تجفيف الإلكتروليتات

تهدف هذه الرسالة إلى إعلامكم بأننا قمنا بتقييم منتج «المنخل الجزيئي JLOED 3.0-5.0 MM» من شركة Luoyang Jalon Micro-nano New Materials Co., Ltd لتجفيف المذيبات العضوية الخاصة بنا المستخدمة في إنتاج إلكتروليت بطاريات أيونات الليثيوم. وقد استوفت المذيبات العضوية الناتجة، التي خضعت لعملية المعالجة باستخدام منتج "المنخل الجزيئي JLOED 3.0-5.0 MM" في منشأة البحث والتطوير والإنتاج التابعة لنا والواقعة في مدينة تشيكو، بولاية كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية، مواصفاتنا حيث أظهرت محتوى رطوبة منخفضًا للغاية، أقل من 10 جزء في المليون. وقد استوفى هذا المنتج من "المنخل الجزيئي" متطلبات الجودة لدينا، ونوصي بشدة باستخدامه في صناعة بطاريات أيونات الليثيوم لتجفيف المذيبات العضوية. كما نقدر الدعم الفني الذي قدمته الشركة.

الطاقة النانوتكنولوجية

المنتجات ذات الصلة
مشروع وحدة فصل الهواء بالتبريد
شركة يونتيان هوا يونايتد كوميرس المحدودة — مشروع وحدة فصل الهواء بالتبريد السائل بسعة 52000 نيوتن متر مكعب

تُستخدم المناخل الجزيئية من سلسلة JLPM التي تنتجها شركة لويانغ جالون للمواد الدقيقة والنانوية المحدودة بشكل أساسي في التجفيف المبرد للغازات الصناعية العامة. ويقوم نظام التنقية في وحدة فصل الهواء بإزالة H₂O وCO₂، بالإضافة إلى إزالة الكبريت من الغاز الطبيعي والهيدروكربونات الأخرى (إزالة H₂S والمركابتانات) وCO₂.

 

ومن الجدير بالذكر أن شركة «يونتيانهوا يونايتد كوميرس» المحدودة تنفذ مشروع وحدة فصل الهواء المبرد بسعة 52000 نيوتن متر مكعب. وتتميز طريقة تصميم وتصنيع وحدة فصل الهواء، من خلال جهاز الامتصاص، بتصميم التدفق الشعاعي الرأسي، وتبلغ سعة المعالجة 311352 نيوتن متر مكعب في الساعة، وعند ضغط امتصاص يبلغ 5.13 بار (A)، يتم تحميل المنخل الجزيئي عالي الكفاءة من طراز JLPM3 الذي تنتجه شركتنا بوزن 92 طنًا، بالإضافة إلى 107 أطنان من الألومينا المنشطة، مما يضمن أن محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء يبلغ في المتوسط 1000 جزء في المليون (2000 جزء في المليون)، مع تشغيل فوري ومستقر للمعدات، وتصدير ثاني أكسيد الكربون عبر المنخل الجزيئي بأقل من 0.1 جزء في المليون.

المنخل الجزيئي عالي الأداء من الجيل الخامس JLPM1 هو منخل جزيئي متطور يُستخدم في وحدة التنقية المسبقة (APPU) لمعدات فصل الهواء. وبالمقارنة مع الأجيال السابقة، يتميز المنخل الجزيئي عالي الأداء من الجيل الخامس JLPM1 بقدرة محسّنة بشكل ملحوظ على امتصاص ثاني أكسيد الكربون؛ وسيوفر هذا المنخل الجزيئي عالي الأداء من الجيل الخامس JLPM1 فوائد متعددة لمصممي ومشغلي أنظمة فصل الهواء. بالنسبة لتصميم محطة فصل الهواء الجديدة، فإن استخدام المنخل الجزيئي عالي الأداء من الجيل الخامس JLPM1 يمكن أن يجعل عملية فصل الهواء تشغل مساحة أصغر، مما يقلل من تكاليف الاستثمار في المعدات وتكاليف التشغيل. كما يمكن استخدام المنخل الجزيئي عالي الأداء من الجيل الخامس JLPM1 في تحديث المعدات القديمة، مما يقلل من استهلاك الطاقة أو يحسن من قدرة معالجة فصل الهواء.

المنتجات ذات الصلة
شركة تشوهاي يويوفنغ للحديد والصلب المحدودة: مشروع إنتاج الأكسجين بتقنية الامتصاص بالتأرجح الضغطي (VPSA) بقدرة 30000 نيوتن متر مكعب في الساعة

يُعد المنخل الجزيئي للأكسجين مادة مهمة لضمان عمل معدات إنتاج الأكسجين بتقنية VPSA. ويُعد هذا المشروع مثالاً ناجحاً آخر على كفاءة المنخل الجزيئي للأكسجين عالي الكفاءة من نوع الليثيوم JLOX-103 الذي ننتجه.

 

تم بنجاح تشغيل مشروع إنتاج الأكسجين بتقنية الامتصاص بالتأرجح الضغطي (VPSA) بسعة 30000 نيمتير مكعب/ساعة، التابع لشركة تشوهاي يويوفنغ للحديد والصلب المحدودة، والذي قامت شركة CSSC هوانغانغ للمعادن الثمينة المحدودة بتصميمه وبنائه، وذلك في 27 يونيو 2019. وحتى 29 مايو 2020، ظل الجهاز يعمل بثبات لمدة 11 شهراً، وتفوقت جميع مؤشرات الأداء على المؤشرات التصميمية. وقد حظي المشروع بتقدير وإشادة كبيرين من العملاء، وحقق عائداً تراكمياً يبلغ 150 مليون يوان سنوياً للشركة. وفي الوقت نفسه، حقق المشروع إنتاجاً ذكياً للأكسجين، والتحكم عبر الأجهزة المحمولة، والمراقبة عن بُعد لتوجيه الإنتاج، مما ساعد على تحقيق التطور الأخضر والذكي للصناعة.

 

يستخدم المشروع 4 مجموعات من مولدات الأكسجين التي تعمل بتقنية الامتصاص بالتأرجح الضغطي (VPSA) بشكل متوازٍ. وقد صُممت كل مجموعة من هذه الأجهزة لإنتاج 7500 نيوتن متر مكعب/ساعة من الأكسجين بنقاوة 801 TP3T. وهي مملوءة بـ 68 طنًا من المنخل الجزيئي للأكسجين عالي الكفاءة من نوع الليثيوم JLOX-103 الخاص بشركتنا (شركة لويانغ جالون للمواد الدقيقة والنانوية الجديدة المحدودة)، ويصل إنتاج الأكسجين الفعلي إلى 7650 نيوتن متر مكعب في الساعة، وتزيد نسبة تركيز الأكسجين عن 82.31 TP3T. تم تزويد المجموعات الأربع من المعدات في هذا المشروع بـ 272 طنًا من المنخل الجزيئي للأكسجين JLOX-103 الخاص بنا، ويبلغ إجمالي إنتاج الأكسجين أكثر من 30000 نيوتن متر مكعب في الساعة.

 

يُعد المنخل الجزيئي للأكسجين مادةً مهمة لضمان تشغيل معدات إنتاج الأكسجين بتقنية VPSA. ويُعد هذا المشروع مثالاً ناجحاً آخر على استخدام المنخل الجزيئي للأكسجين عالي الكفاءة من نوع الليثيوم JLOX-103 الذي تنتجه شركتنا.

تُعد المنخل الجزيئي عالي الكفاءة لتوليد الأكسجين من سلسلة JLOX-100، الذي تنتجه شركة لويانغ جالون للمواد الدقيقة والنانوية المحدودة، بلورة ألومينوسيليكات الليثيوم من النوع X، وهو منخل جزيئي لتوليد الأكسجين يرقى إلى المستوى المتقدم عالميًا. يستخدم على نطاق واسع في: صناعة الحديد والصلب، والمعادن غير الحديدية، والصناعة الكيميائية، وتحويل الأفران لتوفير الطاقة، وحماية البيئة، وصناعة الورق، وتربية الأحياء المائية، والرعاية الطبية، وغيرها من الصناعات.

المنتجات ذات الصلة