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؟
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 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 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
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
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
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
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 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؟
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:
- ما يتعلق بالمنتج وتغليفه والبيئة
- 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
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
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
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.
EN 
DE 
ES 
JA 
RU 
PT 
FR 
AR 
KO 
TH 
ID 
