تحسين عملية تحلية مياه كبريتيد البوليفينيلين (PPS) وتنقيته وترشيحه وغسله وتجفيفه

يُعدّ كبريتيد البوليفينيلين (PPS) راتنجًا هندسيًا حراريًا عالي الأداء. يتميز بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والتآكل، وقوة عالية، وثبات ممتاز للمنتج. وله تطبيقات واسعة في مجالات الطيران والفضاء، والسيارات، والإلكترونيات، والأجهزة الدقيقة، وغيرها. وقد أصبح PPS سادس أكبر بلاستيك هندسي، وأول أكبر بلاستيك هندسي متخصص. يعتمد التصنيع الصناعي لـ PPS بشكل أساسي على طريقة كبريتيد الصوديوم، التي تتميز بإنتاجية عالية، وكفاءة جيدة، وقابلية تكرار عالية، وسهولة في التشغيل. إلا أن وجود قليل الوحدات وكلوريد الصوديوم الناتج أثناء عملية التصنيع، بالإضافة إلى الإضافات غير العضوية المستخدمة، يؤدي إلى زيادة الشوائب ومحتوى الرماد في منتج PPS، مما يُقلل من أدائه الشامل ويُحدّ من نطاق تطبيقاته. وقد امتنعت دول أجنبية عن استخدام تقنيات أساسية، مثل التنقية والمعالجة اللاحقة، في عملية تصنيع PPS، مما يجعل من المستحيل إنتاج راتنجات PPS ذات أداء مماثل للمنتجات الأجنبية.

مادة PPS غير قابلة للذوبان في أي مذيب عضوي عند درجة حرارة أقل من 200 درجة مئوية، وتبقى أيونات المعادن حتمًا في بنيتها أثناء عملية تنقيتها. بالإضافة إلى الأملاح غير العضوية، تُعد الأملاح العضوية ذات الوزن الجزيئي المنخفض أيضًا الشكل الرئيسي لشوائب المعادن في مادة PPS.

إذا احتوى البولي فينيل سلفيد (PPS) المستخدم في صناعة الألياف على كمية كبيرة من الأولغومرات، فسينتج المزيد من الأبخرة بعد الصهر، مما يؤدي إلى سهولة انقطاع الخيوط أثناء الغزل، وانخفاض قوة الألياف، وزيادة خشونة السطح، وضعف المتانة، وعدم كفاية الصلابة والقوة، وبالتالي تقصير عمر المنتج. تُعدّ عملية التنقية خطوة بالغة الأهمية في مرحلة ما بعد المعالجة، حيث تُحدد محتوى الرماد غير العضوي والأوليغومرات في منتجات البولي فينيل سلفيد.

تحليل عملية تحلية وتنقية راتنج كبريتيد البوليفينيلين (PPS)

يُنتج كبريتيد البوليفينيلين عادةً باستخدام كبريتيد الصوديوم وبارا-ثنائي كلورو بنزين كمواد خام. يكتمل تفاعل البلمرة عند درجة حرارة عالية (عادةً حوالي 300 درجة مئوية) وضغط عالٍ، ثم يُحصل على المنتج النهائي من كبريتيد البوليفينيلين بعد التنقية والتجفيف. نظرًا لاحتواء الإيثر المستخدم في الإنتاج المباشر لكبريتيد البوليفينيلين على كمية كبيرة من الشوائب الأيونية غير العضوية والشوائب العضوية والبوليمرات قليلة الوحدات، مما يؤثر على أداء كبريتيد البوليفينيلين الناتج، لذا يجب تنقيته بكفاءة.

(1) معادلة الحمض والقاعدة

قم بتبريد منتج كبريتيد البوليفينيلين الناتج بعد تفاعل البلمرة إلى 100 درجة مئوية ~ 120 درجة مئوية، وأضف الحمض، وتحكم في درجة الحموضة عند 3 ~ 4، واتركه يتفاعل لمدة 25 ~ 35 دقيقة بسرعة تحريك 20 ~ 30 دورة في الدقيقة؛

(2) فصل المواد الصلبة عن السائلة

تبريد ناتج التفاعل الذي تم الحصول عليه في الخطوة (1) إلى 75 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية، وفصل المواد الصلبة والسائلة من خلال جهاز طرد مركزي للحصول على مادة كبريتيد البوليفينيلين الصلبة؛

(3) الغسل بالمذيبات

أضف مذيبًا عضويًا إلى مادة كبريتيد البوليفينيلين الصلبة التي تم الحصول عليها، وتحكم في درجة الحرارة عند 95 درجة مئوية إلى 105 درجة مئوية، واغسلها مع التحريك لمدة 10 إلى 20 دقيقة؛

(4) التقطير بالبخار والغسل

يُخضع كبريتيد البوليفينيلين الناتج بعد خطوة الغسل (3) للتقطير بالبخار تحت ظروف ضغط سلبي، ويتم استخلاص المذيب العضوي المتبقي في جزيئات كبريتيد البوليفينيلين الصلبة أثناء عملية التقطير؛ بعد فترة من التقطير، يتم أخذ عينات. عندما يكون محتوى المذيب العضوي أقل من 1%، يُغسل كبريتيد البوليفينيلين بماء مكثف بالبخار عند درجة حرارة 75-85 درجة مئوية؛

(5) التعبئة الجافة: يتم فصل كبريتيد البوليفينيلين المؤهل الذي تم الحصول عليه في الخطوة (4) وتجفيفه وتعبئته.

بالنظر إلى المتطلبات التقنية لتقنية تحلية وتنقية راتنج كبريتيد البوليفينيلين (PPS) الحالية، فإن آلة غسل وتجفيف المرشحات (رقم براءة الاختراع: ZL202022906527.4) التي طورها ووشي تشانغ هوا، تستهدف معالجة نظام البوليمر المحتوي على الماء المالح في عملية المعالجة اللاحقة للبوليمر. تتميز خصائص المذيب بكفاءة عالية في إزالة المذيبات والتجفيف وإزالة الأملاح، مما يقلل من المحتوى المتبقي للأملاح غير العضوية في البوليمر، ويقلل من احتمالية تلوث المنتج، ويحقق هدف التنقية، وينتج عنه راتنج كبريتيد بوليفينيلين عالي الجودة والأداء، لتوفير معدات تنقية فعالة للمعالجة اللاحقة في الإنتاج الصناعي لكبريتيد البوليفينيلين عالي الجودة.

مبدأ عمل راتنج كبريتيد البوليفينيلين (PPS) في تحلية المياه، والتنقية، والترشيح، والغسيل، والتجفيف

يُجهز مخروط أو أسطوانة آلة غسل وتجفيف المرشحات بلوحة فتحات متعددة الطبقات ووسط ترشيح مُركّب فوقها لتشكيل جهاز ترشيح. يوجد بداخلها عمود تقليب وجهاز تقليب لولبي متغير الزاوية والخطوة لتقليب ورفع المادة أثناء الترشيح. وعند عملية الكشط، تُدفع كعكة الترشيح تلقائيًا للخارج عند التفريغ.

تستطيع هذه الآلة إجراء الترشيح بالتفريغ أو الترشيح بالضغط. أثناء عملية الترشيح، يقوم الكاشط الموجود في الآلة بكشط طبقة الترشيح على شاشة الترشيح باستمرار، بحيث يتم ترشيح المادة في طبقة رقيقة من طبقة الترشيح، مما يؤدي إلى معدل ترشيح عالٍ جدًا.

إذا كانت المادة بحاجة إلى الغسل، فيمكن ترشيح وتجفيف المادة المعلقة في الآلة أولاً، ثم إضافة سائل الغسيل، واستخدام الكاشطة والمحرك والبرغي البثق في الآلة لإعادة خلط كعكة الترشيح، ثم يتم ضغط المادة المعلقة أو ترشيحها إلى كعكة ترشيح عن طريق التفريغ.

وبهذه الطريقة، تتكرر عملية إعادة ترشيح الملاط عدة مرات لغسل المواد جيدًا، وفي النهاية يتم تفريغ جميع كعكات الترشيح من الآلة ودخولها إلى المجفف المغلي لإكمال الانفجار الجاف بدرجة حرارة منخفضة.

ضع الخليط الصلب والسائل الناتج من المفاعل العلوي أو جهاز التبلور في خزان الجهاز المزدوج، وافتح مخرج الرشاحة السفلي، ومرر الهواء المضغوط أو غاز الأمونيا إلى الجهاز، ثم اضغط الخليط الصلب والسائل المتفاعل وقم بترشيحه حتى يجف تمامًا. كما يمكن سحب الهواء من مخرج الرشاحة لترشيح المادة حتى يتم تصريف الرشاحة.

أثناء عملية الترشيح، يمكن تدوير العمود المجوف وحزام اللولب المجوف باتجاه عقارب الساعة (عند النظر من الأعلى) لرفع المادة، كما يحد حزام اللولب المجوف من سمك طبقة كعكة الترشيح أثناء الدوران، مما يؤدي إلى ترشيح المادة في طبقة رقيقة لزيادة معدل الترشيح. بالنسبة للمواد الجافة سهلة الترشيح، لا داعي للتقليب أثناء الترشيح، حيث يتم ترشيحها مباشرة حتى تجف.

(2) يمكن غسلها وتصفيتها عدة مرات

بعد ترشيح بعض المواد، يجب غسلها عدة مرات.

بعد تجفيف المادة في الجهاز، يُضاف سائل الغسيل إلى فتحة الإدخال العلوية، ثم يُعاد تدوير كعكة الترشيح بالتساوي عن طريق تقليب العمود المجوف والشريط المجوف، وتُضغط المادة حتى تجف بعد التقليب المتجانس. إذا لم تكن عملية الغسل كافية، يمكن تكرارها عدة مرات، ويمكن تكرار الخطوات السابقة مرات عديدة. العملية سهلة ولا تتطلب جهدًا كبيرًا.

يُطلق على غسل المواد بالطريقة المذكورة أعلاه اسم طريقة الغسل المتقطع. ولأن المواد تُعصر حتى تجف في كل مرة ويُضاف سائل الغسيل، فإنه على الرغم من فتح الصمامات وإغلاقها مرات أكثر قليلاً أثناء التشغيل، إلا أن كمية سائل الغسيل المستخدمة تكون أقل.

يمكن للآلة أيضًا غسل المواد بشكل مستمر، أي الضغط المستمر على سائل الغسيل بواسطة مضخة أو طرق أخرى، واستخدام ضغط سائل الغسيل للترشيح، بينما يتم تقليب العمود المجوف والشريط المجوف باستمرار، ويتم تصريف المرشح بشكل مستمر من مخرج المرشح حتى يتم تلبية متطلبات الغسيل، وفي النهاية يتم ضغط كعكة الترشيح حتى تجف.

(3) نظام تجميع وإعادة استخدام سائل الغسيل

تعتمد آلة الترشيح والغسيل والتجفيف المتكاملة تصميمًا مجزأً. ومن خلال التحكم بالصمامات، يُمكن تحقيق ترشيح مستقل متعدد المراحل وغسل عكسي مجزأ. يُصرّف سائل الغسيل المُرشّح من الأنبوب الرئيسي، ثم يتدفق إلى خزان التخزين المؤقت بعد معالجته مسبقًا بواسطة مرشح الأكياس المزدوج. تقوم مضخة الضغط العالي الموجودة في أسفل خزان التخزين المؤقت بمعالجة ثانوية للمرشح الدقيق الذي يحمله سائل الغسيل، ثم تستخدم الصمام للتحكم في مخرجين؛ أحدهما يتصل بمدخل سائل الغسيل في الجزء العلوي من الآلة، حيث يقوم بالغسيل الأولي والتنقية (إعادة الاستخدام) للمواد؛ والآخر متصل بخط أنابيب المعالجة الخارجية لسائل الغسيل، ليدخل في عملية التخلص من سائل النفايات.