الجسيمات الصلبة

الفيمتو هو جهاز يتم استخدامه لتصفية المحاليل الكيميائية من الجسيمات الصلبة والعالقة بها، مما يؤدي إلى تحسين جودة المحاليل الكيميائية. كما يتم استخدام الفيمتو لدراسة التفاعلات الكيميائية الحيوية في المختبرات وفي الصناعة الدوائية. ويساعد الفيمتو على تحسين موثوقية ودقة النتائج المختبرية وتحسين جودة المنتجات المصنعة.

فيمتو هو عبارة عن جهاز يستخدم لتنقية الكائنات الحية الدقيقة من الغبار والجسيمات الصلبة قبل الدخول إلى الرئتين. وتتألف آلية عمل الفيمتو من خلال توليد تيار هواء عالي السرعة ينتقل عبر الجهاز ويقوم بتحريك الكائنات الدقيقة معه، وعندما يقابل الهواء الساكن الموجود خلف فتحة الفيمتو يتم فصل الكائنات الدقيقة عن الجسيمات الصلبة ويتم التخلص منها، ويعمل الفيمتو بشكل أوتوماتيكي ولا يحتاج إلى تشغيله من قبل المريض.

هناك أنواع مختلفة من التلوث في البوليمرات، بما في ذلك:

1- التلوث بالمواد العضوية: وهي عبارة عن مواد عضوية ذات أصل غير مرغوب فيه، مثل البقايا الحيوانية والنباتية، والمنتجات الكيماوية الصناعية.

2- التلوث بالمعادن والأملاح: ويحدث هذا التلوث عند استخدام المواد الكيماوية المستخدمة في العمليات الصناعية لتحويل البوليمرات، مثل رواسب الحديد والبخار، أو الأملاح المتبقية من المذيبات المستخدمة في عملية التصنيع.

3- التلوث الحراري: ويحدث عند إجراء أي عمليات التصنيع التي تستخدم درجات حرارة عالية، حيث يمكن أن يحترق البوليمر ويتغير بنيته الكيميائية.

4- التلوث الجسيمات الصلبة: ويحدث هذا التلوث إذا كانت المواد الصلبة ليست جيدة التحلل، مما يؤدي إلى تسرب جسيمات البلاستيك الدقيقة إلى البيئة.

هناك عدة طرق لعزل الموائع، ومنها:

1- الترشيح: وهو استخدام غشاء يمرر به الماء ليتم فصل الجسيمات الصلبة أو المواد العالقة فيه.

2- التقطير: ويتم فيها تسخين المزيج لفصل المواد المراد عزلها بناءً على فروق درجات الغليان.

3- الاستخلاص: حيث يتم استخدام مواد كيميائية مثل المذيبات لفصل المواد المراد عزلها.

4- التبخر: ويتم فيه تسخين المزيج المراد فصله بحيث يتبخر السائل ويترك ما تبقى من المواد الصلبة أو السائلة.

5- الترسيب: يتم فيه ترك المزيج ليترسب المادة المراد فصلها في قاع الحاوية ويتم فصلها عن السائل بعد ذلك.

توجد العديد من السيناريوهات النظرية المختلفة لخواص المواد المكثفة، ومنها:

1- نظرية الجسيمات الصلبة: وتفسر هذه النظرية خواص المواد المكثفة بأن الجسيمات الصلبة تتفاعل مع بعضها البعض ويمكن القياس على الخصائص الحركية لهذه الجسيمات.

2- نظرية النظام الترتيبي: تعتمد هذه النظرية على الأنظمة الترتيبية في المواد المكثفة وتؤكد أن خواص المواد تعتمد على ترتيب وتفريغ الذرات في الشبكة البلورية.

3- نظرية النظرية الكمومية: وتعتمد هذه النظرية على التفاعلات الكمومية بين الذرات والإلكترونات، ويمكن تفسير خواص المواد المكثفة في إطار النظرية الكمومية.

4- نظرية النظرية الإحصائية: تعتمد هذه النظرية على التفاعلات الإحصائية بين الجسيمات التي تشكل المواد المكثفة، وتفسر خواص المواد المكثفة من خلال الإحصاء الكمي والتوزيع الاحتمالي للجسيمات في المواد.

تشمل تقنيات تحضير مواد المساعدة في علم المواد المكثفة:

1- الترسيب الكيميائي: وهي عملية تحضير المواد المكثفة عن طريق تفاعل الذرات أو الجزيئات في الحلول الكيميائية لتكوين جسيمات صلبة.

2- التكاثف: وهي عملية تحضير المواد المكثفة عن طريق تكاثف البخارات الكيميائية على سطح مادة مثل الزجاج أو السيراميك.

3- الطرد المركزي: وهي عملية تحضير المواد المكثفة عن طريق فصل الركام عن السائل باستخدام الطرد المركزي.

4- الترشيح: وهي عملية تحضير المواد المكثفة عن طريق تصفية السائل من الجسيمات الصلبة باستخدام ورق الترشيح أو المرشحات.

5- التبخر: وهي عملية تحضير المواد المكثفة عن طريق تبخير المذيب من الحل المشبع للمادة المراد تحضيرها، وترك المادة المكثفة التي ترسبت بعد التبخير.

يتأثر سلوك المادة بشكل كبير بالحرارة، فعندما تتعرض المادة لزيادة في درجات الحرارة، يقل اتزان الذرات داخل الجسيمات الصلبة ويصبحون أكثر حرية ويمكنهم الانزلاق بسهولة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة درجات الحرارة تعني زيادة في طاقة الذرات، مما يجعلها تتحرك بشكل أسرع وتتصادم بقوة أكبر، مما يؤدي إلى زيادة في الحركة الحرارية للمادة. وبالنسبة للسوائل والغازات، يؤدي التسخين إلي زيادة في حركة الجزيئات المكونة للمادة، مما يزيد في ثقل الضغط ويجعلها تتمدد. وعندما يصل الغاز إلى درجة حرارة معينة، تتحول جزيئاته إلى حالة البخار، مما يؤدي إلى تغيير شكله من الغاز إلى الحالة السائلة أو الصلبة. وتعد دراسة تأثير الحرارة على المادة من أهم النقاط التي يتم دراستها في الفيزياء الحرارية.

يتم تحويل الخشب إلى ورق في الصناعة بالطريقة التالية:

1- تجهيز الخشب: يتم تجهيز الخشب الذي سيتم استخدامه في صناعة الورق عن طريق تفتيته إلى قطع صغيرة أو شرائح رفيعة باستخدام الآلات المختصة.

2- الهضم: يتم وضع الخشب المجهز في محلول كيميائي قوي (مثل حامض السلفوريك) لإزالة الليجنين والسليلوز منه. وهذا يؤدي إلى إنتاج اللب الورقي.

3- عملية الخلط: بعد إزالة الليجنين والسليلوز يتم خلط اللب الورقي مع المواد الكيميائية الأخرى والمواد المستخدمة للتبييض وتحضير اللون النهائي للورق.

4- عملية التصفية: يتم تصفية اللب الورقي لإزالة الجسيمات الصلبة والشوائب التي تكونت أثناء العملية السابقة.

5- عملية التشكيل: يتم تشكيل اللب الورقي في طبقات على شكل رقائق رقيقة باستخدام الأسطح الخاصة لتصنيع الورق.

6- عملية التجفيف: يتم تجفيف الورق في ماكينة خاصة حتى يتم إزالة الرطوبة المتبقية.

بعد الانتهاء من هذه الخطوات يتم تعبئة الورق و توزيعه في الأماكن المناسبة.

تتضمن التقنيات المستخدمة في التحكم في التلوث الناتج عن صناعة الحديد والصلب العديد من الخطوات والأساليب، ومنها:

1. استخدام التكنولوجيا الحديثة في معالجة الغازات: يتم استخدام فرن تمنع الهروب من غاز الكبريت والمركبات الكيميائية الأخرى.

2. التحكم في الغبار والجسيمات: تتم هذه العملية عادةً باستخدام أنظمة الفلترة والتي تعمل على تجميع الجسيمات الصلبة المعلقة في الهواء وإزالتها.

3. الاستفادة من الطاقة: يمكن استخدام الغازات والحرارة المتولدة من عملية تصنيع الصلب لتوليد الطاقة الكهربائية، والتي يمكن استخدامها في العمليات الأخرى.

4. إعادة استخدام المواد الخام: يمكن استخدام الشحم والزيوت المستخدمة في العمليات الصناعية لإعادة تدويرها واستخدامها من جديد.

5. تحسين عمليات التصنيع: يمكن تحسين عمليات التصنيع للحد من النفايات والانبعاثات السامة، ويمكن ذلك من خلال تحسين أساليب التصميم والتشغيل وإدارة النفايات.

تتضمن معالجة المياه المستخدمة في صناعة الحديد والصلب عدة خطوات لإزالة الملوثات ورفع جودة المياه، ويمكن تلخيصها في الآتي:

1- التخلص من المخلفات الصلبة: يتم القيام بعملية الترشيح والترسيب للتخلص من الجسيمات الصلبة والرواسب.

2- الفصل الزيتي: يتم استخدام طرق مثل المزج بين المياه والهواء، ومن ثم الترسيب لفصل الزيوت عن المياه.

3- التخلص من العناصر المعدنية الثقيلة: يستخدم في هذه المرحلة المعالجة الكيميائية بإضافة مواد كيميائية مثل الأحماض والملح لإزالة هذه العناصر.

4- المعالجة الحيوية: تهدف إلى التخلص من العناصر العضوية والمواد الكيميائية المنحلة في المياه باستخدام البكتيريا والميكروبات.

5- المعالجة الفيزيائية: يتم تسخين المياه المعالجة لإزالة الأيونات السالبة والمواد العضوية فيها.

6- إعادة استخدام المياه: يتم استخدام المياه المعالجة في عمليات إنتاج الحديد والصلب خلال الصناعة نفسها، أو في عمليات رش الشوارع وحدائق المدن.