مسحوق أبام لمعالجة المياه

في ظل ظروف جودة المياه المحددة، قد لا يكون الاستخدام المشترك لمسحوق بولي أكريلاميد الأنيوني (أبام) والمواد المتكتلة غير العضوية (مثل لجنة العمل السياسي وPFS وما إلى ذلك) قابلاً للتطبيق بسبب تعارضات الآلية أو فشل الكواشف أو التأثيرات المضادة، وقد يؤدي حتى إلى تدهور تأثير المعالجة. 

الحالات الرئيسية هي كما يلي: 

1. بيئات ذات درجة حموضة قصوى للأحماض القوية أو القلويات القوية (درجة الحموضة < 3 أو درجة الحموضة 11)

حمض قوي (درجة حموضة < 3): تعتمد الوظيفة الأساسية للمركّبات غير العضوية (مثل PAC وPFS) على مُركّبات الهيدروكسيل متعددة النوى (مثل نواتج التحلل المائي لـ Al³⁺ وFe³⁺) الناتجة عن التحلل المائي. تُثبّط الظروف الحمضية الشديدة تحللها المائي، مما يمنع المركّبات غير العضوية من تكوين مُركّبات فعّالة للتخثر، ويفقدها قدرتها على تحييد الشحنات. في الوقت نفسه، قد يخضع APAM المُستخدم في معالجة المياه لتحلل السلسلة الجزيئية وتدهورها في بيئة حمضية قوية (تتحلل مجموعة الأميد إلى مجموعة كربوكسيل، وقد يُلحق الحمض القوي الضرر ببنية السلسلة)، مما يُفقده وظيفته كجسر امتزاز. في هذه الحالة، لا يقتصر الاستخدام المُشترك على عدم فعاليته فحسب، بل يزيد أيضًا من التكاليف بسبب هدر الكواشف. 

القلويات القوية (درجة الحموضة 11): تُشكّل المُركّبات غير العضوية (مثل لجنة العمل السياسي) أملاح ميتا ألومينات قابلة للذوبان (مثل NaAlO₂) في ظلّ ظروف قلوية قوية، مما يفقدها قدرتها على التكتل. على الرغم من أن مسحوق بلورات أبام يتمتع بمقاومة قلوية أعلى بقليل من مقاومة الأحماض القوية، إلا أن القلويات القوية (وخاصةً القلويات القوية عالية الحرارة) قد تُسبب كسر سلسلته الجزيئية، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في الوزن الجزيئي وعدم القدرة على تكوين مُركّبات فعّالة. 

2. جودة المياه ذات التركيز العالي من المؤكسدات (مثل تلك التي تحتوي على الكلور الحر، وبيروكسيد الهيدروجين، والأوزون، وما إلى ذلك)

يمكن للمؤكسدات (مثل الكلور الزائد المضاف في معالجة مياه الصرف الصحي، وبقايا H₂O₂ من كاشف فينتون) أن تُلحق الضرر بالسلسلة الجزيئية لمسحوق بلورات أبام من خلال الأكسدة (تتأكسد مجموعة الأميد في بولي أكريلاميد الأنيوني بسهولة إلى مجموعة كربوكسيل، وحتى السلسلة الرئيسية تنكسر)، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الوزن الجزيئي لمسحوق بلورات أبام وفقدان قدرة جسر الامتزاز. في هذا الوقت، حتى لو كان للمركّب غير العضوي تأثير مُعادل للشحنات، فإن مسحوق بلورات أبام قد فشل بالفعل. لا يفشل الاستخدام المُشترك في تحقيق التعزيز التآزري فحسب، بل قد يُسبب أيضًا أن تكون المُركّبات دقيقة وذات أداء ترسيب ضعيف بسبب التداخل المُحتمل لنواتج التحلل (مواد جزيئية صغيرة) لمسحوق بلورات أبام مع عملية تجلط المُركّب غير العضوي. 

3. جودة المياه ذات الملوحة العالية (تركيز الإلكتروليت العالي) (مثل مياه البحر ومياه الصرف الصناعي عالية الملوحة)

عندما تحتوي مياه الصرف الصحي على تركيز عالٍ من الإلكتروليتات (مثل كلوريد الصوديوم، وكلوريد الكالسيوم، وما إلى ذلك، مع نسبة ملوحة 5٪): 

يتم التدخل في تأثير تحييد الشحنة للمواد المتكتلة غير العضوية بواسطة الأيونات عالية التركيز: 

سيؤدي العدد الكبير من الأيونات الحرة في مياه الصرف الصحي إلى حجب الشحنات السالبة على سطح الجسيمات الغروانية، مما يجعل من الصعب على الأيونات المعدنية (مثل ال³⁺ و الحديد³⁺) من المواد المتكتلة غير العضوية أن تتحد بشكل فعال مع الغرويات، مما يمنع زعزعة الاستقرار. 

مسحوق بلورات أبام عرضة للتمليح: سوف تعمل الإلكتروليتات عالية التركيز على تعطيل طبقة الترطيب لسلاسل الجزيئات لمسحوق بلورات أبام، مما يؤدي إلى انخفاض ذوبانه وحتى ترسيبه، مما يجعله غير قادر على التشتت بالتساوي في الماء وفقدان وظيفته الجسرية. 

في هذا الوقت، يتم فقدان التأثير التآزري للاستخدام المشترك بشكل كامل، ويكون التأثير أسوأ بكثير من استخدامهما بمفردهما (أو حتى غير فعال). 

4. جودة المياه المحتوية على كمية كبيرة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية (مثل مياه الصرف الصحي للمنظفات ومياه الصرف الصحي المفرطة للطباعة القياسية والصباغة)

المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية (مثل لاس، كبريتات دوديسيل الصوديوم) مشحونة سالبًا، وتتحد بشكل تفضيلي مع الكاتيونات (مثل ال³⁺ وFe³⁺) في المواد الخافضة للتوتر السطحي غير العضوية لتكوين معقدات مستقرة، تستهلك المواد الخافضة للتوتر السطحي غير العضوية (بحيث لا تتفاعل مع الجسيمات الغروانية في مياه الصرف الصحي). في الوقت نفسه، تُشكل المواد الخافضة للتوتر السطحي طبقة امتصاص "adsorption فيلمددددد على سطح الجسيمات الغروانية، مما يمنع السلاسل الجزيئية لمسحوق بلورات أبام من الارتباط بالجسيمات، وبالتالي يمنع مسحوق بلورات أبام من ممارسة وظيفته الجسرية. في هذه الحالة، يفشل الاستخدام المشترك بسبب استهلاك دي دي اتش للكواشف بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي، وقد يصعب تكوين الكتل بسبب تأثيرها التشتيتي. 

5. جودة المياه ذات التركيز العالي من المذيبات العضوية أو الملوثات غير القطبية 

إذا كانت مياه الصرف الصحي تحتوي على كمية كبيرة من المذيبات العضوية (مثل الميثانول والأسيتون والتولوين) أو الملوثات غير القطبية (مثل الزيت الثقيل والألكانات ذات السلسلة الطويلة): 

مسحوق بلورات أبام عبارة عن بوليمر قابل للذوبان في الماء مع قابلية ذوبان منخفضة للغاية في المذيبات العضوية وسوف يترسب مباشرة، غير قادر على الذوبان والتشتت، وبالتالي يفقد وظيفته. 

قد يُخلّ استخدام المُركّبات غير العضوية (وخاصةً السائلة منها) بتوازن ذوبانها بفعل المذيبات العضوية، مما يُؤدي إلى ترسب المكونات الفعالة وعدم قدرتها على ممارسة تأثيرها المُعادل للشحنات. على سبيل المثال، إذا لم تُعالَج بعض مياه الصرف الكيميائي (مثل مياه صرف الدهانات والحبر) مُسبقًا لإزالة المذيبات العضوية، فإنّ الاستخدام المُشترك لمسحوق بلورات أبام ومواد التكتل غير العضوية سيفشل تمامًا. 

6. جودة المياه ذات التركيز العالي من أيونات المعادن الثقيلة (مثل كر⁶⁺ وHg²⁺ وAg⁺)

تمتلك بعض أيونات المعادن الثقيلة (مثل أج⁺ وHg²⁺) خصائص مؤكسدة قوية أو تكوين معقد: - تعمل المعادن الثقيلة المؤكسدة بقوة (مثل كر⁶⁺) على أكسدة وتدهور السلسلة الجزيئية أبام لمياه الصرف الصحي. 

تُشكّل المعادن الثقيلة المُشكّلة للمُركّبات (مثل النحاس²⁺ وNi²⁺) مُركّبات مستقرة مع مجموعات الأميد في أبام المُستخلَص من مياه الصرف الصحي، مما يُسبّب تجعد السلسلة الجزيئية لـ أبام المُستخلَص وفقدان قدرتها على الترابط. في الوقت نفسه، قد تتفاعل أيونات المعادن الثقيلة مع المُركّبات غير العضوية (مثل لجنة العمل السياسي) لتكوين رواسب غير قابلة للذوبان، مُستهلكةً بذلك المكونات الفعّالة في المُركّبات غير العضوية. في هذه الحالة، لا يُعدّ الاستخدام المُشترك غير فعّال فحسب، بل قد يزيد أيضًا من صعوبة معالجة الحمأة. تكمن المشكلة الأساسية في ظروف جودة المياه المذكورة أعلاه في أنها إما تُدمّر قدرة المُركّبات غير العضوية على تحييد الشحنات، أو تُسبّب تدهور/تعطيل السلاسل الجزيئية لـ أبام المُستخلَص، مما يُفقِد كليهما تأثيرهما التآزري. في مثل هذه الحالات، من الضروري أولًا تحسين جودة المياه من خلال المعالجة المُسبقة (مثل تعديل الرقم الهيدروجيني، وإزالة المُؤكسدات/المواد الخافضة للتوتر السطحي، وإزالة الأملاح، وما إلى ذلك)، ثم تقييم مدى ملاءمة الاستخدام المُشترك. إذا كانت تكلفة المعالجة المسبقة مرتفعة للغاية، فيجب تغيير نوع الكاشف (مثل التحول إلى بام غير أيوني، أو بام كاتيوني، أو استخدام مواد التكتل غير العضوية عالية الكفاءة فقط).