پلی الکترولیت کاتیونی (نقش و کاربرد)

پلی الکترولیت های کاتیونی ، پلیمرهای محلول در آب هستند که گروه های یونی مثبت را در امتداد زنجیره اصلی یا در زنجیره های جانبی تحمل می کنند. پلی الکترولیت های کاتیونی با پلیمریزاسیون رادیکال های آزاد آکریل آمید و مشتقات آنها با روش کوپلیمریزاسیون ، که شامل تکنیک های محلول ، رسوب و امولسیون است ، سنتز می شوند. واکنش مانیخ یکی دیگر از روش های مهم است که می توان از طریق آن پلی الکترولیت های کاتیونی را پردازش کرد. در اینجا ، روش های تهیه ، سازوکارهای متقابل این پلی الکترولیت ها و کاربردهای صنعتی محبوب آنها ذکر می شود. پلی الکترولیت های کاتیونی کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف مانند فرآیندهای کاغذ سازی ، تصفیه آب و فاضلاب ، صنایع نفت و حفاری ، جداسازی مواد معدنی ، صنایع رنگ و مواد غذایی ، مواد آرایشی و دارویی دارند.

علاوه بر این ، از پلی الکترولیت های کاتیونی به عنوان لخته ساز و عوامل کنترل رئولوژیک به طور گسترده ای استفاده می شود. پلی الکترولیت های کاتیونی به ویژه در عملیات میدان نفتی به عنوان عوامل کنترل ویسکوزیته برای بازیافت بیشتر روغن ، افزودنی های مایع حفاری و همچنین برای اصلاح خصوصیات جریان و پایداری محلول های آبی و ژل ها استفاده می شوند.

پلی الکترولیت های کاتیونی به عنوان فوق نرم کننده استفاده می شوند ، که بر خصوصیات رئولوژیکی سوسپانسیون های متراکم سیمان تأثیر می گذارد. فرآیندهای استخراج همچنین از استفاده از پلیمرهای مشتق شده آکریل آمید برای لخته شدن مواد جامد در پراکندگی های آبی سود می برند. پلی الکترولیت های کاتیونی ممکن است به چندین روش با اجزای مختلف سیستم مانند ذرات معدنی / آلی در پراکندگی های آبی تعامل داشته باشند ، که ممکن است منجر به پایداری یا عدم ثبات پراکندگی شود. ذرات را می توان از طریق سه مکانیزم اصلی مختلف که لخته سازی را تقویت می کنند ، بی ثبات کرد: پل پلیمری ، خنثی سازی بار و جذب پلیمر.

پلی الکترولیت ها پلیمرهای محلول در آب هستند و دارای منابع طبیعی یا مصنوعی هستند. براساس بار پلی الکترولیت ها ، می توان آنها را به سه شاخه اصلی طبقه بندی کرد: آنیونی ، کاتیونی و آمفوتریک. پلی الکترولیت های آنیونی ، کاتیونی و آمفوتریک به ترتیب ، در گروه های زنجیره جانبی یا زنجیره اصلی ، ماکرومولکول هایی هستند که دارای بارهای منفی (آنیونی) ، بار مثبت (کاتیونی) و هر دو بار مثبت و منفی (آمفوتریک) هستند. اصطلاح پلی الکترولیت برای نشان دادن پلیمرهایی که بیش از 15٪ گروه یونی دارند ، و پلیمرهایی با محتوای گروه یونی پایین تر به عنوان یونومر شناخته می شوند.

ساختار شیمیایی ، وزن مولکولی و چگالی بار (CD) سه ویژگی خاص پلی الکترولیت ها هستند. بسته به میزان بار الکتریکی ، توزیع بار و رنج کم ، متوسط یا زیاد وزن مولکولی پلیمرها ، پلی الکترولیت ها امکان استفاده در بسیاری از صنایع را دارند. استفاده از پلی الکترولیت ها از ویژگی های آنها در یک محلول بوجود می آید ، به ویژه توانایی پلی الکترولیت ها در اصلاح رئولوژی یک محیط آبی برای افزایش ویسکوزیته فاز آبی. بعلاوه ، محلول پلی الکترولیت ممکن است روی ذرات یا سطوح جذب شود که منجر به جداسازی ، شفاف سازی ، شناور سازی یا پراکندگی فازهای جامد مایع می شود. پلی الکترولیت های مبتنی بر آکریل آمید در زمینه های مختلف مهندسی و فناوری به عنوان فلوکولانت برای تصفیه آب و فاضلاب، بازیابی روغن و افزودنی مایع حفاری ، تثبیت کننده شیل ، ضخیم شدن و اتصال مواد ، عامل پراکنده ، فرآوری مواد معدنی ، تولید خمیر کاغذ و کاغذ ، استقرار خاک ، مواد افزودنی غذایی ، شامپوها ، مواد آرایشی و نرم کننده مو و همچنین برای رهایش دارویی کنترل شده.  استفاده می شود.

پلی الکترولیت های کاتیونی حاصل از آکریل آمید از نظر کاربردهای صنعتی متداول ترین انواع پلی الکترولیت ها هستند. پلی الکترولیت های کاتیونی در طیف وسیعی از وزن مولکولی و چگالی بار موجود هستند. پلی الکترولیت های کاتیونی از نظر کاربرد به عنوان لخته ساز ، بسته به وزن مولکولی آنها هم به عنوان فلوکولانت و هم دفلوکولانت استفاده می شوند. لخته سازها اساساً مواد جدا کننده جامد مایع هستند تا بار سطحی را به ذرات خنثی منتقل کنند و دفلوکولانت ها آنها را قادر می سازد تا در محلول آبی پراکنده شوند.

بسته به مونومر کاتیونی موجود ، چگالی بار و وزن مولکولی می توان طیف گسترده ای از پلی الکترولیت های کاتیونی را تهیه کرد. آکریل آمید یکی از مونومرهای موجود در صنعت برای سنتز پلی الکترولیت ها است زیرا از نظر خطی بودن منحصر به فرد است و دارای پیوند هیدروژن قوی ، وزن مولکولی بسیار بالا و درجه بالایی از گرانروی غیر نیوتنی است. پلی آمین های کواترنر که از اپی کلرهیدرین و آمین ثانویه مانند دی متیل آمین تولید می شوند ، انواع دیگری از پلی الکترولیت های کاتیونی با وزن مولکولی کم هستند که معمولاً با کاربردهای بسیار جالبی یافت می شوند.

فروش پلی الکترولیت کاتیونی

فروش پلی الکترولیت کاتیونی


کیسه 25 کیلویی
فروش انواع پلی الکترولیت کاتیونی و آنیونی، جهت کسب اطلاعات بیشتر با دکتر کمیکال تماس بگیرید.

اخیراً ، سنتز و ساختار پرکاربردترین انواع پلی الکترولیت های کاتیونی ساخته شده از بخش های آمونیوم چهارتایی با ترکیب زنجیره رشد و پلیمریزاسیون رشد مرحله ای مونومرهای کاتیونی مناسب و همچنین تبدیل شیمیایی پلیمرهای پیش ساز واکنشی بدون بار ، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به خصوصیات کاربردی این پلیمرهای جدید اشاره شد. کوپلیمرهای آکریل آمید با پلی (کلرید دی متیل دی آلیل آمونیوم) از انواع دیگر پلی الکترولیت های کاتیونی هستند. پلی اتیلن ایمین ها نیز تحت شرایط اسیدی به عنوان محلول های آبی 20-30٪ w / w تهیه می شوند. این  پلی الکترولیت ها به طور کلی بسیار منشعب هستند و از پلیمرهای کم مولکولی هستند.

پلی الکترولیت های کاتیونی با ترکیبی از پلیمرهای اصلی با مونومرهایی که دارای گروه های آمینه مختلف هستند ، یعنی نمک های آمونیوم نوع اول ، دوم ، سوم یا چهارم به عنوان جزئی مثبت در زنجیره اصلی ساختاری شیمیایی کوپلیمر تهیه می شوند.

پلی الکترولیت های مبتنی بر آکریل آمید ، پلیمرهای محلول در آب مصنوعی با قابلیت انعطاف پذیری ثابت شده در تعدادی از کاربردها هستند. این پلی الکترولیت ها به عنوان لخته ساز برای شفاف سازی و جداسازی مخلوط های مایع جامد ، به عنوان عوامل غلیظ کننده و اتصال دهنده و همچنین برای تشکیل و روانکاری فیلم استفاده می شوند. سنتز پلی آکریل آمید برای اولین بار در دهه 1950 گزارش شد و از آن زمان تولید پلیمرهای آکریل آمید رو به رشد است. توسعه روش های تولید موجود و توسعه روش های جدید به دلیل مصرف زیاد این پلیمرها ضروری می شود. چنین تحولی نیاز به دانش در مورد سینتیک و مکانیسم های پلیمریزاسیون یا کوپلیمریزاسیون پلیمرهای آکریل آمید ، خصوصیات ، اثر نسبت مونومر / کو مونومرها و غیره دارد.

پلی الکترولیت های کاتیونی آبگریز به ویژه برای ارائه خواص لخته سازی عالی و همچنین ویژگی های رئولوژیکی آنها انتخاب شدند. پلی الکترولیت های کاتیونی آکریل آمید معمولاً از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد (co) به صورت آبگریزی اصلاح می شوند. مشکل حل نشدن شرکت مونومر آبگریز (بازدید کنندگان) در این مورد با اجرای پلیمریزاسیون میسلار که در آن محلول بودن کمونرهای آبگریز با استفاده از سورفاکتانت ها افزایش می یابد ، حل می شود.

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در تصفیه آب آشامیدنی

پلی الکترولیت های کاتیونی را می توان در تصفیه آب استفاده کرد ، به عنوان یک ماده منعقد کننده اولیه یا یک کمک منعقد کننده ، زیرا دارای بار مثبت هستند. مشخص شده است که بیشتر ناخالصی های کلوئیدی و معلق در آب طبیعی دارای بارهای سطحی منفی هستند. پلی الکترولیت های کاتیونی ناخالصی ها یا آلاینده ها را خنثی کرده و سپس آنها را در توده های بزرگتر برای جداسازی سریع آب جامد توسط رسوب ، شناور سازی ، سانتریفیوژ ، فیلتراسیون یا اسمز معکوس جمع می کنند.

از انواع مختلفی از پلی الکترولیت های کاتیونی تجاری می توان برای از بین بردن رنگ های آلی استفاده کرد. از پلی الکترولیت های کاتیونی با وزن مولکولی کم برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می شود تا بو ، طعم ، ظاهر و رسوب را تا حد قابل قبولی کاهش دهد. به طور کلی ، این کار شامل حذف باکتری ها ، ویروس ها ، جلبک ها ، مواد معدنی محلول ، مواد آلی محلول و جامدات معلق آب است. از پلی الکترولیت های کاتیونی برای حذف دو مورد مذکور استفاده می شود. طبق استانداردهای سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) ، محتوای باقیمانده مونومر AM در پلیمرهای مورد استفاده باید کمتر از 0.05٪ باشد. کدورت موجود در آب خام عمدتا به دلیل ذرات کلوئیدی است. بنابراین ، فرآیندهای انعقاد ، رسوب و فیلتراسیون لازم است.

از منعقد کننده های غیر آلی پایه آلومینیوم ، آهن و کلسیم برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده شده است. آلوم ، به عنوان مثال ، سولفات آلومینیوم ، بیشترین استفاده از منعقد کننده معدنی است که در آن به دلیل تشکیل هیدروکسید آلومینیوم رسوب توانایی جاروب کردن یا رسوب ذرات معلق را دارد. از معایب استفاده از منعقد کننده های غیر آلی مصرف زیاد و همچنین محدودیت pH محدود در زیر رسوبات هیدروکسید است. این معایب باعث افزایش مواد جامد محلول در آب آشامیدنی نهایی می شود و همچنین ممکن است به دلیل وجود رسوبات هیدروکسید فلز باعث ایجاد مشکلات خوردگی به خصوص نمک های آهن و تولید لجن بیش از حد شود. پلی الکترولیت کاتیونی می تواند تا حدی یا به طور کامل ، ماده منعقد کننده غیر آلی را جایگزین کند تا هنجارهای شفافیت را در سطح ppm برآورده کند و در نتیجه باعث کاهش قابل توجه تشکیل لجن شود.

اخیراً ، تأثیر نوع گروههای عملکردی آنیونی و پلی آکریل آمید های کاتیونی و pH محلول بر روی مکانیسم جذب پلیمر در سطح آلومینای پراکنده بررسی شده است. مشخص شد که جذب پلی آکریل آمید آنیونی با افزایش pH کاهش می یابد ، در حالی که در مورد پلی الکترولیت کاتیونی ، افزایش می یابد. سطح جذب بالا نتیجه ساختار پیچیده تر ماکرومولکول های جذب شده است.

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در تصفیه فاضلاب

انواع فاضلاب از پساب های صنعتی و خانگی تولید می شود. یکی از آلاینده های مهمی که باید از جریان فاضلاب خارج شود ، موارد رنگی است. حذف رنگ از جریان فاضلاب به منبع و ماهیت آن بستگی دارد. تصفیه فاضلاب را می توان با روش های شیمیایی ، فیزیکی ، فیزیکی-شیمیایی و بیولوژیکی به دست آورد. تغییر رنگ با روش شیمیایی مانند اکسیداسیون زمانی ترجیح داده می شود که منشا آن ماده آلی باشد. اکسیداسیون را می توان با مواد اکسیداتیو مانند هیپوکلریت سدیم و پراکسید هیدروژن به دست آورد با این حال ، حذف رنگ با روش فیزیکی مانند جذب در یک برنامه محدود و همراه با روش های دیگر به عنوان مرحله نهایی پرداخت اعمال می شود. این فرآیند می تواند برای فاضلاب های مختلف از صنایع رنگرزی ، کارخانه های نساجی ، صنایع فرآوری مواد غذایی ، تقطیر ، خمیر کاغذ و غیره استفاده شود.

پلی الکترولیت های کاتیونی به منظور افزایش سرعت رسوب ، کاهش حجم و تولید بیوگاز به لجن افزوده می شوند. اگرچه کسر وزنی پلی الکترولیت ها در آبگیری لجن کم است ، اما این مواد تأثیر عمده ای در کاهش حجم لجن دارند.

پلی الکترولیت های کاتیونی می توانند لجن ایجاد شده را به طور موثر تهویه کنند. افزودن پلی الکترولیت کاتیونی می تواند تولید متان را افزایش دهد. با این حال ، در طی مرحله زیر (> 10 روز) ، استفاده از پلی الکترولیت کاتیونی در دوز بالا می تواند به طور قابل توجهی مانع از کارایی هضم شود که ممکن است به اندازه لخته بسیار بیشتر آن نسبت داده شود ، در نتیجه در برابر تبادل جرم کارآمد در داخل لجن های لجن مقاومت می کند.

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در آبگیری لجن

از پلی الکترولیت های کاتیونی در تصفیه لجن به عنوان مواد غلیظ کننده و آبگیری در صنایع مختلف استفاده می شود. به طور معمول ، دوزهای پلیمرها در محدوده 0.5-1٪ از جرم لجن هستند. یکی از کلاس های مهم این پلی الکترولیت ها ، کوپلیمرهای پلی آکریل آمید و آکریلات دی متیل آمینو اتیل کواترن (DMAEA-Q) است. در این کاربرد ، تعیین دقیق چگالی بار پلیمر از اهمیت اولیه در خصوصیات پلی الکترولیت برخوردار است ، که می تواند با استفاده از روش تیتراسیون به صورت آزمایشی تعیین شود. پلی الکترولیت های کاتیونی بر اساس DMAEA-Q ممکن است از اثرات هیدرولیز سریع رنج ببرند. در تصفیه آب ، می توان با استفاده از لخته سازهای پلیمری با وزن مولکولی بالا ، لجن بزرگی که حاوی مقدار زیادی آب است ، تولید کرد که حذف آن به طور موثر با فرایندهای مکانیکی معمولی دشوار است.

یک پلی الکترولیت کاتیونی بسیار کارآمد از طریق کوپلیمریزاسیون آکریل آمید ، کلرید آکریلوئیلوکسی اتیل تری متیل آمونیوم کلرید (DAC) و بتی لاکریلات (BA) سنتز شد. ترپلیمر دارای کارایی بالاتری نسبت به پلی (اکریل آمید اکریلوئیلوکسی اتیل تری متیل آمونیوم کلرید) و پلی الکترولیت های کاتیونی تجاری موجود در محدوده خنثی و دوز مناسب است. مشخص شده است که مکانیسم خنثی سازی بار و لخته شدن پل نقش مهمی را در روند لخته سازی لجن بازی می کند. اخیرا پلی الکترولیت های کاتیونی آبگریز توسط پلیمریزاسیون با استفاده از یو وی تولید شده اند که کارایی بالایی در آبگیری لجن دارند.

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در جداسازی سنگ معدن

پلی الکترولیت مبتنی بر آکریل آمید به طور گسترده ای در زمینه های جداسازی سنگ و تیمارهای زباله استفاده می شود. از پلی آکریل آمید و پلی الکترولیت های کاتیونی پایه پلی آکریل آمید می توان در جداسازی سنگ معدن و متالورژی برای افزایش کارایی جداسازی (از جمله رسوب گذاری ، شفاف سازی و از دست دادن آب لجن) ، مانند ذوب روی ، معدن منگنز و مس ، شیرابه و باقی مانده استفاده کرد. دانش اساسی در مورد پایداری کلوئید ، پلیمرهای جذب شده و تشکیل فلوک برای طراحی پلی الکترولیت ها جهت بهبود جداسازی جامد مایع و جامد جامد در فرآوری مواد معدنی لازم است.

جایگزینی گروه های مختلف عملکردی کاتیونی و آنیونی در زنجیره پلی آکریل آمید می تواند طیفی از کوآگولانت ها و فلوکولانت ها را برای هر فرآوری مواد معدنی تولید کند. این به طور موثری کلیه محیط های دوغاب از یک ماده معدنی به چند ماده معدنی ، مواد جامد کم به بالا معلق ، مواد جامد محلول کم تا زیاد و مقدار pH پایین به بالا را در بر خواهدگرفت. جرم مولکولی را می توان با موفقیت از 5 میلیون تا 25 میلیون دالتون برای جداسازی های مختلف جامد مایع دستکاری کرد. انواع متداول مونومرهای اکریلیک که در سنتز پلی الکترولیت استفاده می شود ، در شکل زیر نشان داده شده است:

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در بازیافت نفت

عمر چاه نفت و حداکثر مقدار نفت قابل بازیابی به روش های بهبود یافته بازیافت نفت بستگی دارد. در میان روشهای مختلف اعمال شده بازیابی نفت (EOR) ، طغیان آب ارزانترین و رایج ترین روش بازیابی ثانویه نفت است. این فرایندها برای به حداقل رساندن کانال دهی ، غلبه بر غلبه بر جاذبه و فاز جابجایی ، به تکنیک های کنترل تحرک نیاز دارند. برای بهبود نسبت تحرک در فرآیند جاری شدن سیل ، می توان پلی الکترولیت محلول در آب را به آب غرقاب اضافه کرد. پلی آکریل آمید و کوپلیمرهای آن نوعی از پلی الکترولیت های محلول در آب هستند که به دلیل بهترین نسبت عملکرد / قیمت در انواع مختلف پلیمرها ، استقبال زیادی در حوزه نفت پیدا کرده است. برای افزایش خروجی روش EOR ، پلی الکترولیت های یونی به آب های سیلاب اضافه می شوند. پلی الکترولیت ها بازیابی نفت خروجی را با جابجایی نفت از منافذ و سطوح سنگ ها افزایش می دهند و همچنین نفوذ پذیری آب را کاهش می دهند.

فروش پلی الکترولیت آنیونی

فروش پلی الکترولیت آنیونی


کیسه 25 کیلویی
فروش انواع پلی الکترولیت آنیونی و کاتیونی، جهت کسب اطلاعات بیشتر با دکتر کمیکال تماس بگیرید.

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در ساختار خاک

پلی الکترولیت های بر پایه پلی آکریل آمید از جمله پلیمرهای صنعتی است که معمولاً برای کنترل پایداری و رفتار لخته سازی سوسپانسیون های کلوئیدی و اصلاح رئولوژی سیستم ها استفاده می شود. پلی الکترولیت های کاتیونی از طریق فعل و انفعالات الکترواستاتیک با سطوح ذره با بار منفی قادر به ایجاد ثبات در ذرات متحمل بار منفی مانند رس و کائولینیت هستند. جذب پلی الکترولیت های کاتیونی به ذرات دارای بار منفی به برخی از پارامترها مانند pH ، قدرت یونی و دما بستگی دارد. بررسی بار سطحی و وزن مولکولی پلی الکترولیت ها روی شیمی سطح ، سرعت ته نشینی ، اندازه ها و فشردگی بستر رسوبات تعلیق های کائولینیت نشان داده است که در pH 7 و غلظت های بهینه پلیمر ، اندازه های گلدان کائولینیت بزرگتر و سرعت ته نشینی است در حضور پلی الکترولیت آنیونی بیشتر از پلی الکترولیت کاتیونی است. لخته سازی مطلوب برای پلی الکترولیت آنیونی مربوط به کاهش اندک در مقدار پتانسیل زتا بود ، در حالی که در مورد پلی الکترولیت کاتیونی ، لخته سازی مطلوب با خنثی سازی بار به کاهش مقدار پتانسیل زتا به صفر مرتبط شد.

مقالات مرتبط