مغزل غزل غشائي من الألياف المجوفة متعدد النواة

10. تفاصيل التعاون والنتائج الفنية:

في عام ٢٠١٧، أطلقت شركة LSJ Filter Technology، وهي شركة محلية متخصصة في البحث والتطوير في مجال الأغشية، مشروعًا لتطوير أغشية مركبة متعددة القنوات وعالية الأداء للتغلب على اختناقات التدفق وقيود نقل الكتلة في الألياف المجوفة أحادية القناة التقليدية. وقد خطط العميل لاعتماد تقنية الغزل متعدد الأنوية لبناء قنوات توجيه تدفق متعددة موزعة بالتساوي داخل ليف واحد، مما يُشكل بنية "غلاف واحد، أنوية متعددة". تزيد هذه البنية بشكل ملحوظ من مساحة السطح النوعية، وتُقلل من مقاومة الترشيح، وتُعزز النقل الهيدروليكي، مما يجعلها مناسبة لعمليات معالجة البيئة وتنقية المياه في ظل الأحمال العالية والظروف المعرضة للتلوث.

يُمكّن مغزل تروستك متعدد الأنوية من تدفق مُشَوِّط البوليمر على طول الطبقة الخارجية منه، بينما يُمرَّر سائل التجويف (عامل تشكيل المسام) عبر عدة فتحات دقيقة مُرتَّبة بدقة في الداخل، مما يُنتج أليافًا مجوفة خاصة ذات قنوات داخلية متوازية متعددة داخل خيط واحد. كان التحدي الرئيسي لمغزل تروستك متعدد الأنوية هو ضمان الاتساق الهيكلي وثبات الأداء في الألياف النهائية، الأمر الذي يتطلب أن تكون جميع فتحات سائل التجويف داخل المغزل متسقة للغاية في الحجم والهندسة وخصائص مسار التدفق الداخلي. حتى الانحرافات الطفيفة قد تُسبب سرعات غير متساوية لسائل التجويف، مما يؤدي إلى هياكل متعددة القنوات غير منتظمة، ويؤثر سلبًا على دقة الفصل والمتانة الميكانيكية.

I. إنجازات المغازل متعددة النواة: توزيع موحد لسائل التجويف وتحسين الهيكل

تصميم توزيع متعدد الأنوية: يعتمد جهاز الدوران متعدد الأنوية من Trustech تدفقًا مُشَوَّهًا بطبقة خارجية مع توزيع متعدد الفتحات لسائل التجويف، ويدعم تكوينات ثلاثية، رباعية، خماسية، وسبعية الأنوية. باستخدام دليل مخروطي ومقسم تدفق متقاطع، يضمن الجهاز أحجامًا متطابقة لفتحات التجويف، ويتحكم في تذبذب توزيع سائل التجويف إلى أقل من 3%، مما يضمن بشكل أساسي اتساق هيكل الألياف.

● التحكم الدقيق في فتحات التجويف: مع تفاوت فتحة ±0.002 مم ومركزية التجميع 0.005 مم، يتم الحفاظ على تغير قطر فتحة التجويف في حدود 0.004 مم؛ وتقلب سمك جدار الألياف أقل من 5%، مما يحسن بشكل ملحوظ من اتساق التدفق وكفاءة الفصل.

● توافق NIPS: تعمل هياكل توجيه التدفق المتدرجة المصممة خصيصًا على ضبط معدلات انتشار سائل التجويف ومخدر البوليمر في حمام التخثر، مما يؤدي إلى تجنب المناطق الكثيفة أو السائبة محليًا في الألياف وتحسين اتساق توزيع المسام.

II. تحسين عملية NIPS: التحكم في فصل الطور وتحسين أداء الألياف

● ضبط فصل الطور السريع: يعمل الهيكل المضاد للتورم في المغزل متعدد النواة على تنظيم معدل التبادل بين سائل التجويف وحمام التخثر (على سبيل المثال، مخاليط الماء/DMAC)، مما يشكل مركبًا موحدًا من المسام على شكل إصبع ومسام على شكل إسفنج، مما يزيد من قوة الضغط ويثبت التدفق (التقلب <5٪).

● تحسين قابلية التلامس مع الماء: يؤدي توزيع السائل بالتساوي في الثقوب إلى قابلية متسقة للتلامس مع الماء على السطح؛ تنخفض زاوية تماس الماء ويكون تدفق الماء النقي مرتفعًا، كما يتم تعزيز الأداء المضاد للتلوث بشكل كبير.

● موثوقية المواد: يتميز المغزل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بتصلب السطح لتحسين مقاومة التآكل، وهو مناسب للاستخدام طويل الأمد مع مذيبات NIPS مثل DMAC.

ثالثًا. تكوينات متعددة الأنوية مرنة وكفاءة إنتاجية مُحسّنة

● خيارات مرنة لعدد النوى: يمكن لشركة Trustech تخصيص تصميمات تتراوح من 3 إلى 7 أنوية للسماح للعملاء باختيار عدد النوى المناسب لسيناريوهات معالجة المياه المحددة (على سبيل المثال، مياه الصرف الصحي البلدية، مياه الصرف الصناعي)، مما يتيح الانتقال السريع من نطاق المختبر إلى الإنتاج الضخم.

● مكاسب كفاءة الإنتاج: يعمل التصميم متعدد النواة على زيادة مساحة الترشيح الفعالة لكل وحدة وقت غزل بمقدار 3-5 مرات مقارنة بالمغازل أحادية النواة التقليدية، مما يعزز الإنتاجية ويقلل من تكلفة الإنتاج.

● سهولة الصيانة: متوفرة في الإنشاءات التقليدية أو مع وحدات قلب السوائل القابلة للفصل؛ يمكن استبدال القلب الفاشل بشكل مستقل، مما يبسط الصيانة ويتكيف مع تغييرات تركيبة المواد.