نحوه تشکیل کمپلکس پلی الکترولیتی

کمپلکس پلی الکترولیتی در نتیجه برهمکنش های الکتروستاتیکي قوی بین حداقل دو پلی الکترولیت با بارهای ناهمنام تشکیل می شود. از نظر کمی، کمپلکس های پلی الکترولیتی به دو دسته استوکیومتری و غیراستوکیومتری تقسیم می شوند. در حالت استوکیومتری، نسبت اکی مولار پلیمرها با هم برابر است. اما در حالت غیراستوکیومتری، اکی مولارهای یک پلیمر نسبت به دیگری بیشتر است. در حالت غیراستوکیومتری، آب دوستی کمپلکس و انحلا ل پذیری آن بیشتر است. سه مرحله اصلی زیر را در سازوکار تشکیل کمپلکس پلی الکترولیتی وجود دارد:

  1. تشکیل کمپلکس اولیه بی نظم،
  2. تشکیل پیوندهای جدید درون کمپلکس و ایجاد کمپلکس ثانویه منظم
  3. ايجاد انبوهه بین کمپلکسی.

در گام اول، بلافاصله پس از اختلاط محلول های پلیمری با بارهای ناهمنام، نیروهای پیوندی ثانویه مانند برهمکنش های الکتروستاتیک بین بارهای ناهمنام ایجاد شده و کمپلکس بی نظمی تشکیل می شود. این مرحله بسیار سریع رخ می دهد. در گام دوم که تقریبا یک ساعت به طول می انجامد، تشکیل پیوندهای جدید درون کمپلکس ادامه می یابد یا انحرا فهای موجود در زنجیرهای پلیمری تصحیح شده و کمپلکس ثانویه با آرایش منظم از زنجیرهای پلیمری ایجاد می شود. در گام سوم، برهمکنش های آبگریز بین کمپلکس های ثانویه منظم، موجب حالت توده ای و ايجاد انبوهه کمپلکس پلی الکترولیتی می شود. کمپلکس پلی الکترولیتی تشکیل شده در حلال های معمولی نامحلول و نسبت مولی پلیمرها در توده تقریبا برابر واحد است.

عوامل موثر بر تشکیل کمپلکس پلی الکترولیتی

چگالی بار

اگر چگالی بارهای اجزای سازنده پل یالکترولیت برابر باشد، ذرات کمپلکس ساختار فشرده ای دارند. در غیر این صورت، ساختار از حالت فشرده خارج می شود. تشکیل کمپلکس پلی الکترولیتی از پلیمر کاتیونی متاکریلوکسی اتيل تری متیل آمونیوم و پلیمر آنیونی پلی استیرن سولفونات بررسی شد. در این مطالعه با کاهش چگالی بار، شعاع هیدرودینامیکی کمپلکس های پلی الکترولیتی تا حدود ۲۰ nm کاهش و پایداری (حتی برای نسبت استوکیومتری۱:۱) افزایش یافت.

pH محیط واکنش

در کمپلکس های پلی الکترولیتی حساس به pH ، به دلیل تغییر چگالی بار با pH ، بازده کمپلکس تا حد زیادی وابسته به pH است. در pH های کم و غلظت های زیاد پلی متاکریلیک اسید به دلیل عدم تفکیک گروه های اسیدی پلیمر، کمپلکس تشکیل نمی شود. . در این شرایط، مقدار آنیو ن های کربوکسیلات تفکیک شده برای پایداری کلی کمپلکس کافی نیست. با افزایش pH ، پلی متاکریلیک اسید می تواند با یک پلی کاتیون، کمپلکس پایدار تشکیل دهد، زیرا تعداد مواضع کربوکسیلات آنیونی از مقدار معین بحرانی زیادتر شده و به سرعت کمپلکس دلمه ای  مانند (توده ای) به دست می آید.

قدرت یونی محیط واکنش

قدرت یونی پلی الکترولیت ها اثر بسیاری در اندازه نهایی ذرات کمپلکس پلی الکترولیتی دارد. افزایش قدرت یونی با تأثیر روی بارها و جداکردن زنجیرهای پلی الکترولیتی موجب انعطاف پذیری بیشتر پلی الکترولیت و کاهش قطر متوسط ذرات می شود. اگر جاذبه های الکتروستاتیک با افزایش نمک مانند (NaCl) کم شود، رسو ب کردن اتفاق نمی افتد. وجود نمک، جاذبه بین بارهای ناهمنام پلی الکترولیت ها را کاهش می دهد. از این رو، جدایی فاز رخ نمی دهد و آمیخته همگن و گرانرو به دست می آید که ممکن است با کاهش دما ژل شود.

کاربردهای پلی الکترولیت

  • کمک منعقد کننده در فرآیند زلال سازی آب خام در تولید آب آشامیدنی و صنعتی
  • منعقد سازی جامدات معلق و کلوئیدها در فرآیندهای شکر و تغلیظ مایعات
  • جداسازی جامدات و ترکیبات آلی در آب برگشتی سیستم های تبرید و حرارتی
  • جداسازی جامدات ، روغن و گریس و اکسیدهای نامحلول در تصفیه آب برگشتی از بخش نورد در صنعت فولاد
  • حذف رنگ ، مواد جامد معلق و کلوئیدها در صنایع تولید محصولات پتروشیمی
  • منعقد کننده در سیستم های تصفیه پساب های صنعتی و بهداشتی
  • جداسازی همزمان ذرات سبک چربی و روغن و جداسازی ذرات سنگین در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی
  • در بخش کشاورزی برای جذب آب و بالا بردن ضریب جذب آب خاک استفاده می­شود