صنعت نساجی به‌عنوان یکی از پرمصرف‌ترین صنایع در زمینه مصرف آب است؛ زیرا از مقادیر بالای آب در مراحل رنگرزی، تکمیل و شستشو استفاده می‌کند. فاضلاب کارخانه نساجی دارای ترکیبی متغیر و پیچیده از آلاینده‌ها مانند ترکیبات معدنی، پلیمرها، محصولات آلی و رنگ است. در این مقاله به بررسی روش‌ های تصفیه فاضلاب کارخانه نساجی، مواد شیمیایی لازم و اهمیت این فرایند می‌پردازیم.

تصفیه پساب کارخانه نساجی

تصفیه مقرون‌به‌صرفه و پایدار پساب کارخانه نساجی همواره یک چالش بوده است. تقاضای بیشتر برای تولیدات نساجی منجر به افزایش تعداد کارخانه‌های نساجی به‌ویژه در کشورهای درحال‌توسعه شده است که نتیجه آن ایجاد هرچه بیشتر پساب‌های آلوده و اثر منفی آن بر محیط‌زیست خواهد بود.

فرایندهای صنعت نساجی یکی از ناپایدارترین فرایندهای صنعتی از نظر زیست‌محیطی هستند، زیرا پساب‌های رنگی را در مقادیر زیاد تولید کرده و منابع آب را آلوده می‌کند. پساب نساجی نه‌تنها حاوی مقادیر بالای مواد رنگی است؛ بلکه با مواد شیمیایی و آلاینده‌های مختلف مخلوط می‌شود؛ بنابراین برای کارخانه‌ها نساجی بسیار مهم است که یک طرح تصفیه فاضلاب مؤثر داشته باشند.

تولید الیاف کارخانه نساجی شامل فرایندهای مرطوب و خشک است. در فرایند مرطوب از آب سالم استفاده می‌شود. فرایند مرطوب نساجی که باعث تولید فاضلاب آلوده می شود، شامل مراحل مختلفی است:

ابتدا با اعمال نشاسته، آنزیم‌ها و موم روی نخ، استحکام آن را بهبود می‌بخشند تا نخ بتواند در برابر فشار و تنش در طول بافت مقاومت کند. پس از بافته شدن نخ، پارچه شسته می‌شود. در این مراحل از مواد شیمیایی از جمله آنزیم‌ها، عوامل اکسیدکننده، اسیدها و سورفکتانت‌ها استفاده می‌شود.

سپس قبل از رنگرزی فرایند تمیزکردن الیاف صورت می‌گیرد. در این مرحله از صابون‌ها، سورفکتانت‌ها، پکتین، روغن، موم و هیدروکسید سدیم استفاده می‌شود. پس از آن نوبت به مرحله سفیدکردن یا رنگ‌زدایی می‌رسد. این فرایند باعث تولید فاضلاب حاوی تثبیت‌کننده‌ها، مواد قلیایی، سیلیکات سدیم و پراکسید هیدروژن می‌شود.

سپس با استفاده از مواد شیمیایی مختلف مانند هیدروکسید سدیم، کلرید روی و اسیدسولفوریک استحکام پارچه و قابلیت رنگ‌پذیری آن را افزایش می‌دهند. در نهایت، در مراحل رنگرزی و چاپ روی پارچه آلاینده‌هایی مانند سورفکتانت‌ها، فلزات، رنگ، نمک، اسیدها و باز، فرمالدئید، حلال‌ها، اوره و رنگ وارد فاضلاب نساجی می‌شوند.

همان‌طور که دیدیم فاضلاب کارخانه نساجی یکی از آلوده‌ترین پساب‌های صنعتی است که اگر برنامه درستی برای تصفیه آن وجود نداشته باشد به محیط‌زیست آسیب جدی وارد خواهد شد. برای تهیه انواع مواد اولیه شیمیایی صنعت نساجی و مواد شیمیایی تصفیه فاضلاب با مشاوران ما در گروه تخصصی دکتر کمیکال در تماس باشید.

روش های تصفیه فاضلاب نساجی

روش‌ های تصفیه پساب نساجی

اصولاً از سه مرحله تصفیه پساب در تصفیه‌خانه فاضلاب صنعتی نساجی استفاده می‌شود. در تصفیه اولیه، هدف حذف مقادیر بیش از حد روغن و گریس، مواد معلق درشت، عوامل کدورت و رنگ است.

پس از تصفیه اولیه، مرحله دوم عمدتاً برای کاهش نیاز به اکسیژن بیولوژیکی (BOD)، نیاز اکسیژن شیمیایی (COD) و محتوای فنل انجام می‌شود. اغلب روش‌های تصفیه ثانویه مورداستفاده عبارت‌اند از: تالاب هوادهی، فیلتراسیون چکنده، فرایند لجن فعال و مخزن اکسیداسیون.

پساب نساجی همچنین ممکن است به تصفیه مرحله سوم هم برای حذف آلاینده‌های خاص یا امکان استفاده مجدد از پساب نیاز داشته باشد. پساب نساجی را می‌توان با استفاده از فرایندهای تصفیه بیولوژیکی، رسوب شیمیایی، جذب سطحی و تکنولوژی غشایی تصفیه کرد. به‌طورکلی، تصفیه بیولوژیکی برای حذف رنگ ماندگار از فاضلاب به دلیل هزینه کم ترجیح داده می‌شود.

روش‌های مختلفی برای تصفیه فاضلاب در کارخانه‌های نساجی وجود دارد، اما برخی از روش‌ها سودمندتر از روش‌های دیگر هستند. فرایندهای تصفیه پساب نساجی شامل موارد زیر است:

جذب

فرایند جذب، مولکول‌های فاضلاب مایع را به جامدی مانند کربن فعال متصل می‌کند. بااین‌حال، جذب نمی‌تواند همه آلاینده‌ها را حذف کند. برخی از آلاینده‌ها برای جذب بسیار سبک و محلول در آب هستند.

هوادهی

در طول فرایند هوادهی، اکسیژن وارد ستون فاضلاب می‌شود و باکتری‌های مفید را فعال می‌کند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا زباله‌های آلی را تجزیه کنند.

لجن فعال

فرایند تصفیه فاضلاب لجن فعال، هوادهی و باکتری‌های اضافی را ترکیب می‌کند به‌طوری‌که اجزای آلی موجود در فاضلاب را تجزیه می‌کند. این فرایند بسیار وقت‌گیر است. علاوه بر این، لجن باید در پایان فرایند بازیافت شود.

انعقاد – لخته‌سازی

فرایند انعقاد – لخته‌سازی پلیمرهایی را به فاضلاب اضافه می‌کند که ذرات آلاینده کوچک را به توده‌های بزرگ‌تر ترکیب می‌کند.

MBBR

روش راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) مؤثرترین تصفیه فاضلاب نساجی است و از فرایندهای بیولوژیکی برای حذف آلاینده‌ها از فاضلاب استفاده می‌کند. روش MBBR بهترین تصفیه فاضلاب برای صنعت نساجی است؛ زیرا کارآمد، مقرون‌به‌صرفه، طولانی‌مدت و برای محیط‌زیست مفید است.

آلاینده‌ های صنایع نساجی چیست؟

مقادیر زیادی آب در تولید پارچه و صنایع نساجی مصرف می‌شود و پساب تولیدی حاوی حجم بالایی از آلاینده است که در صورت دفع بدون تصفیه مناسب، به محیط‌زیست شامل محیطی طبیعی و سلامتی انسان‌ها و سایر موجودات آسیب جدی وارد می‌کند.

آلاینده‌های اصلی صنایع نساجی عبارت‌اند از: مواد جامد معلق، آلاینده‌های آلی و معدنی، مواد شیمیایی، رنگ‌ها، فلزات سنگین، COD ،BOD، اسیدیته، نیتروژن و سایر مواد محلول.

ترکیب فاضلاب نساجی عمدتاً به نوع پارچه، فرایند رنگرزی و مواد شیمیایی / کمکی مورداستفاده در طول رنگرزی بستگی دارد. در حال حاضر بیش از صدهزار رنگ مختلف نساجی در چندین فرایند صنعتی استفاده می‌شود.

رنگ‌ها بر اساس عملکردشان در گروه‌های اسیدی، بازی، فلزی، واکنش‌پذیر، گوگردی و غیره طبقه‌بندی می‌شوند. آلودگی فاضلاب نساجی تهدیدی جدی برای سلامت محیط‌زیست و انسان است. برای ایمن نگه‌داشتن محیط‌زیست و سیستم‌های آبی ما، تصفیه فاضلاب نساجی آلاینده‌های زیر را از آب حذف می‌کند:

مواد شیمیایی

بسیاری از مواد شیمیایی در صنعت نساجی استفاده می‌شود. مواد شیمیایی به ایجاد پوشش‌های نساجی و تولید پارچه با قابلیت‌های خاص مانند پارچه‌های آنتی‌باکتریال، پارچه نسوز، پارچه ضدچروک و… کمک می‌کنند. ازآنجایی‌که برای ایجاد این روکش‌های پارچه به مواد شیمیایی نیاز است، مواد شیمیایی نیز وارد فاضلاب نساجی می‌شوند و برای محافظت از محیط‌زیست باید حذف شوند.

از جمله مواد شیمیایی مورداستفاده در صنعت نساجی می‌توان به فرمالدئید، سیلیکون، فنل‌ها، ارگانو – نقره، ترکیبات آمونیوم چهارتایی، پلی‌آمیدهای اکسی اتیله شده و مواد ضد شعله حاوی فسفر اشاره کرد.

رنگ نساجی

یکی دیگر از عوامل نیاز به تصفیه فاضلاب رنگرزی نساجی است. رنگ‌های مصنوعی، غیرقابل‌تجزیه زیستی و سمی هستند و تهدیدی قابل‌توجه برای محیط‌زیست به شمار می‌روند.

در صنعت نساجی از انواع رنگ‌ها از جمله رنگ آز، رنگ زانتن، رنگ‌های نیل، رنگ فتالوسیانین، رنگ نیتروزه و نیتراته، رنگ‌های فلزی و… استفاده می‌شود. فرایندهای رنگرزی نساجی پساب‌های رنگی نامطلوب را در فاضلاب آزاد می‌کند. اگر فاضلاب تصفیه نشده رها شود، این رنگ‌ها می‌توانند تهدیدی جدی برای محیط‌های آبی مانند اقیانوس‌ها، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها باشند.

نشاسته

نشاسته برای قرن‌ها در فرایندهای تکمیلی نساجی مورداستفاده قرار گرفته است. این ماده به طور سنتی برای بهبود ظاهر پارچه‌های مصنوعی و نخی استفاده می‌شود. چین‌وچروک‌هایی که در حین آماده‌سازی ایجاد می‌شوند را از بین می‌برد و به پارچه‌ها براقیت می‌بخشد. استفاده از نشاسته در صنعت نساجی مواد آلی را وارد فاضلاب می‌کند.

الاینده های پساب صنعتی

سایر آلاینده‌ های پساب نساجی

از دیگر آلاینده‌های پساب نساجی باید به الیاف، فیبر و مواد اسیدی اشاره کرد. منسوجات و پارچه‌ها حاوی الیافی هستند که می‌توانند فاضلاب آلوده تولید کنند. همچنین در روند تولیدات نساجی ممکن است انواع مواد اسیدی مانند اسید هیدروکلریک، اسیدسولفوریک، اسید سیتریک، اسید نیتریک و … وارد فاضلاب شوند.

یکی از مشکلاتی که ورود این آلاینده‌ها در پساب نساجی ایجاد می‌کند تولید فوم و کف است. عوامل متعددی وجود دارد که منجر به ایجاد کف در سیستم تصفیه فاضلاب رنگرزی منسوجات می‌شود. این موضوع می‌تواند مشکلاتی را برای سیستم ایجاد کند.

فوم متراکم منجر به درهم‌تنیدگی پارچه و توقف ماشین‌ها و رنگ‌پذیری ناهموار و تکه‌تکه می‌شود. همچنین ایجاد کف در خمیر چاپ، به‌ویژه در دستگاه چاپ روتاری و غلتکی می‌تواند باعث ایجاد لکه روی پارچه‌های چاپ شده شود.

ضد کف سیلیکونی دکتر کمیکال یکی از بهترین آنتی فوم‌های پایه آب برای فرایندهای نساجی و رنگرزی است.

ضدکف سیلیکونی دکتر کمیکال از ایجاد فوم جلوگیری می‌کند و سرعت پردازش را تسریع می‌کند و بهره‌وری و کیفیت محصولات نساجی را بهبود می‌بخشد. استفاده از این آنتی فوم باعث کاهش مصرف آب و سایر مواد شیمیایی از جمله مواد رنگ‌بری می‌شود. شما با مقادیر اندکی از این ضدکف می‌توانید کشش سطحی را کاهش داده و آن را در طول فرایندهای پیچیده و طولانی حفظ کنید. همچنین آنتی فوم بر پایه سیلیکون بی‌اثر بوده و بنابراین برای افراد و محیط‌زیست ایمن‌تر است. برای تهیه ضدکف سیلیکونی پایه آب با دکتر کمیکال تماس بگیرید.

دیفومر سیلیکونی در صنایع نساجی و چرم

تولیدکنندگان نساجی و چرم از طیف گسترده‌ای از محصولات، از جمله ضدکف‌های سیلیکونی خاص، در فرایندهای تکمیلی خود برای به دست آوردن ویژگی‌های مناسب برای پارچه‌های خود استفاده می‌کنند. این فرایندها در منسوجات شامل حذف مواد اندازه از نخ‌های تار پس از بافندگی، سفید کردن، رنگرزی، چاپ، شستشو، تمیز کردن و غیره است.

عوامل شستشو در این زنجیره تولیدی اغلب بیشترین مقدار فوم را تولید می‌کنند و به‌ویژه بر فراوری تأثیر منفی می‌گذارند. در فراوری چرم، دباغ‌خانه‌ها، تولیدکنندگان کالاهای چرمی و کفاش‌ها نیز از سیلیکون در فرایندهای خود برای افزایش ظاهر، احساس، مقاومت در برابر آب و دوام محصولات خود استفاده می‌کنند که بسیاری از آنها در مراحل مختلف فراوری فوم‌های ناخواسته تولید می‌کنند. در این موارد استفاده از ضدکف سیلیکونی راهکار مناسبی برای از بین بردن مشکلات ناشی از ایجاد کف در فراوری، است.

کنترل فوم در نساجی

کف یا فوم، به طور کلی، کلوئیدی از گازهای پراکنده یا به دام افتاده به صورت حباب‌های ریز است. یعنی اساساً مجموعه‌ای از حباب‌ها است. به طور دقیق‌تر، پراکندگی گاز در مایع است، جایی‌که مایع فاز پیوسته را تشکیل می‌دهد.

پدیده فوم در درجه اول توسط ویژگی‌های رابط‌های درگیر کنترل می‌شود و ایجاد کف همیشه با افزایش سطح سیستم و در نتیجه کل انرژی آزاد آن همراه است. فوم‌ها اساساً ناپایدار هستند و بنابراین خود تخریب می‌شوند و پایداری آنها، در میان عوامل دیگر، توسط انرژی آزاد سطحی گاز/مایع تعیین می‌شود.

قبل از شناخت روش‌های حذف کف، باید با مشکلات مربوط به کف‌سازی در صنایع تبدیلی نساجی آشنا شد. فوم تولید شده به دلیل گردش شدید در حضور مواد افزودنی مختلف مبتنی بر سورفکتانت و هوا در طول فراوری مرطوب منسوجات، می‌تواند اثرات مضری ایجاد کند.

استفاده از دیفومر سیلیکونی برای صنایع نساجی و چرم

کاربردها و مزایای اصلی راه‌حل‌های کنترل فوم مبتنی بر استفاده از ضدکف سیلیکونی برای صنایع نساجی و چرم چیست؟

دیفومر سیلیکونی به عنوان ماده انتخابی برای پردازش نساجی و چرم شناخته می‌شوند؛ زیرا چندین مزیت را ارائه می‌دهند:

ضدکف سیلیکونی از ایجاد کف جلوگیری می‌کند و در صورت وقوع آن را سریعتر و کارامدتر کاهش می‌دهد که به عنوان اثر ضربه‌ای شناخته می‌شود، سرعت پردازش را تسریع می‌کند و بهره‌وری و کیفیت چرم و نساجی را بهبود می‌بخشد.

مصرف آب و مواد شیمیایی مانند سفید کننده یا رنگ را کاهش می‌دهد.

انتی فوم سیلیکونی در برابر مواد افزودنی شیمیایی و همچنین تغییرات دما مقاومت بیشتری دارد؛ بنابراین پایداری را در طول فرایند تضمین می‌کنند.
مقادیر ضدکف سیلیکونی مورد نیاز برای دستیابی به اثرات مورد نیاز بسیار کمتر از محصولات ارگانیک یا مواد معدنی است و کشش سطحی کم بادوام‌تری را ارائه می‌کند، به ویژه در فرایندهای پیچیده و طولانی مدت.

ضدکف سیلیکونی بی‌اثر است و بنابراین برای افراد و محیط‌زیست ایمن‌تر است.

کنترل فوم در نساجی

ضدکف سیلیکونی شرکت دکتر کمیکال یک امولسیون آبی غیر یونی حاوی دی متیل پلی سیلوکسان است که برای پیشگیری، کنترل و از بین بردن کف در محیط‌های آبی بسیار مؤثر است و حاوی مقادیر جامد متفاوت بر حسب کاربرد مشتری قابل ارائه می‌باشد و به عنوان ضدکف برای چندین مصارف صنعتی که از مواد شوینده استفاده می‌کنند طراحی شده است. پاک‌کننده‌ها و سایر مواد شیمیایی آبی. همچنین در تصفیه آب پس از فراوری برای دفع مواد شیمیایی کمتر مضر به محیط‌زیست مفید است.

دیفومر سیلیکونی دکتر کمیکال دارای پایداری حرارتی خوب، پایداری شیمیایی خوب، قابلیت کف‌زدایی قوی است و همچنین از نظر فیزیولوژیکی یک ضدکف بی‌اثر است. استفاده از این ضدکف بر خواص اساسی سیستم کف‌کننده تأثیر نمی‌گذارد.

می‌توان از آن در زمینه‌های شیمی، کاغذ، رنگ، مواد غذایی، نساجی، دارویی و غیره استفاده کرد. با این حال، از آنجایی که سیلیکون موجود در ضدکف سیلیکونی به سختی در آب حل می‌شود، مانع پراکندگی آن در سیستم آب می‌شود؛ بنابراین یک دیسپرس کننده اضافه می‌شود، اما پخش‌کننده بیشتر اضافه می‌شود، اگرچه امولسیون پایدار است، اما اثر کف کردن تحت تاثیر قرار می‌گیرد.

در نتیجه میزان امولسیفایر مورد استفاده کنترل خواهد شد. از آنجایی که سیلیکون محلول در روغن است، اثر کف‌زدایی آن را نیز در سیستم‌های روغن کاهش می‌دهد. ضدکف سیلیکونی برای مقاومت طولانی‌مدت در دمای بالا و مقاومت قلیایی قوی ایده‌آل نیست.

مزایا و اهمیت حذف مواد رنگ‌ زا در تصفیه پساب صنعتی چیست؟

همان‌طور که گفتیم صنعت نساجی یکی از پرمصرف‌ترین بخش‌های صنعتی است و به همین دلیل حجم زیادی پساب صنعتی ایجاد می‌کند. فاضلاب نساجی (TWW) با مقادیر بالای رنگ و مواد شیمیایی و مواد کمکی (مورداستفاده در فرایند انحلال رنگ) اگر بدون تصفیه در آب‌های محیطی تخلیه شود، جذب نور را در آب‌های سطحی محدود کرده و اکوسیستم‌های آبی را به‌شدت تخریب می‌کند.

علاوه بر این، پساب نساجی و رنگرزی دارای غلظت قابل‌توجهی از مواد آلی، مواد مغذی، ترکیبات مقاوم، شوری بالا، فلزات سنگین و pH متغیر است. پساب نساجی می‌تواند باعث آلودگی آب قابل‌توجهی شود که سلامت انسان را تهدید می‌کند و به محیط‌زیست آسیب می‌رساند.

ویژگی‌هایی که فاضلاب نساجی را خطرناک و برای محیط‌زیست مضر می‌کند عبارت‌اند از:

سمیت: مواد شیمیایی مورداستفاده در فرایندهای نساجی برای محیط‌زیست و سلامت انسان بسیار خطرناک هستند.

خورندگی: بسیاری از مواد شیمیایی مورداستفاده در تولید منسوجات خورنده هستند. مواد شیمیایی مانند قلیا و سفیدکننده می‌توانند به مواد آسیب برسانند.

روغنی بودن: روغن به‌عنوان روان‌کننده در فرایندهای نساجی استفاده می‌شود و در نتیجه فاضلاب روغنی ایجاد می‌شود.

واکنش‌پذیری: برخی از مواد شیمیایی می‌توانند با یکدیگر واکنش داده و مواد خطرناکی ایجاد کنند. صنعت نساجی مواد شیمیایی زیادی را آزاد می‌کند که ممکن است در فاضلاب با هم واکنش دهند.

قابلیت اشتعال: بسیاری از مواد مورداستفاده در تولید نساجی بسیار قابل‌اشتعال هستند.

مزایای تصفیه فاضلاب کارخانه نساجی و رنگرزی

مزایای زیست‌ محیطی

تصفیه فاضلاب نساجی نه‌تنها از ورود مواد شیمیایی خطرناک به محیط‌زیست جلوگیری می‌کند؛ بلکه باعث افزایش راندمان فرایندها و صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود. همچنین ازآنجاکه باعث استفاده مجدد از آبی که قبلاً گرم شده است می‌شود، منجر به کاهش مصرف آب و انتشار کمتر گازهای گلخانه‌ای می‌شود.

مزیت کاهش هزینه

تصفیه کارامد فاضلاب نساجی عملیات تولید را تسریع کرده و بهره‌وری عملیاتی را بالا می‌برد. در نتیجه تجهیزات به تعمیر و تعویض کمتری نیاز خواهند داشت که مزیت کاهش هزینه‌های نگه‌داری ماشین‌آلات را به مزیت کاهش هزینه‌های انرژی می‌افزاید.

در نتیجه صنعت نساجی از بسیاری از فرایندها و مواد صنعتی استفاده می‌کند که نیاز به تصفیه فیزیکی و شیمیایی آب مورداستفاده در آن فرایندها دارد. ازآنجایی‌که فاضلاب نساجی بسیار مضر است، کارخانه‌های نساجی باید دارای سیستم تصفیه پساب مناسب برای تصفیه مؤثر آب و درعین‌حال صرفه‌جویی در زمان، مکان و هزینه باشند.

جهت دریافت مشاوره، نمونه محصول و خرید مواد شیمیایی صنعتی با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال در ارتباط باشید

تصفیه پساب کارخانه کاغذ سازی

از گذشته تا امروز صنعت خمیر و کاغذ یکی از بزرگ‌ترین منابع آلودگی زیست‌محیطی بوده است، ازاین‌رو موضوع تصفیه پساب کاغذسازی از اهمیت بالایی برخوردار است. فاضلاب صنایع کاغذسازی علاوه بر حجم زیاد، دارای غلظت بالایی از آلاینده‌های فاضلاب به‌ویژه COD است. در این مقاله در مورد تصفیه فاضلاب کارخانه کاغذ سازی و همچنین روش تصفیه پساب در این صنایع بحث شده است.

صنعت کاغذ و فرایند تولید کاغذ به آب زیادی نیاز دارد و این صنعت یکی از صنایع پر پساب به شمار می‌رود. در کارخانه‌های کاغذسازی از منابع سلولزی مانند چوب و بامبو برای تولید خمیر کاغذ استفاده می‌شود. تخمین زده می‌شود که سالانه حدود 100 میلیون کیلوگرم آلاینده سمی از این صنعت خارج می‌شود.

قبل از بررسی روش‌ها و مزایای تصفیه فاضلاب کاغذ سازی بهتر است ابتدا با فرایند تولید کاغذ و محتویات موجود در پساب کاغذسازی آشنا شویم. اگر به طور خلاصه بخواهیم فرایند تولید کاغذ را شرح دهیم باید بگوییم که اولین گام در تولید کاغذ فرایند خمیرسازی است.

فرایند خمیرسازی و تولید خمیرکاغذ منبع اصلی آلودگی فاضلاب در صنعت کاغذسازی است. در این فرایند که پس از مرحله خردکردن (تولید خرده چوب) انجام می‌شود، تصفیه شیمیایی به‌منظور تجزیه بافت و الیاف سلولزی انجام می‌شود.

در نتیجه پسابی سرشار از لیگنین، چربی، کربوهیدرات و مواد شیمیایی تولید می‌کند. مرحله بعدی تولید خمیرکاغذ، رنگرزی است به‌طوری‌که خمیر تولید شده به رنگ تقریباً سفید مناسب برای کاغذ درمی‌آید. در مرحله رنگرزی نیز مجموعه‌ای از فرایندهای شیمیایی صورت می‌گیرد که باعث تولید پساب رنگی می‌شود.

در نهایت پس از تولید خمیر کاغذ، سه مرحله عملیات شیمیایی، صاف کردن و خشک کردن باید انجام شود. برای این منظور از مواد شیمیایی مانند زاج، تالک و چسب به عنوان پرکننده در خمیر استفاده می شود و سپس این خمیر در فرایند صاف کردن از یک سری غلتک که از بزرگ به کوچک چیده شده‌اند عبور داده می‌شود تا لکه‌های احتمالی از بین برود و کاملاً صاف شود. پس از خشک شدن محصول، برش‌هایی در اندازه‌های مختلف انجام می‌شود و در نهایت کاغذ تولید می‌شود.

روش های تصفیه فاضلاب کاغذ سازی

روش های تصفیه فاضلاب کاغذ سازی

روش تصفیه پساب کارخانه کاغذ سازی

همانطور که در قسمت قبل گفته شد، عمده فاضلاب تولید شده توسط کارخانه کاغذسازی مربوط به خمیرسازی یا تولید خمیر است. در فرایندهای مختلف تولید خمیرکاغذ از مقادیر متفاوتی آب استفاده می‌شود و تمامی این فرایندها مصرف آب بالایی دارند. کیفیت پساب حاصل از مرحله تولید خمیر و رنگرزی به دلیل نوع فرایند و انواع مختلف مواد شیمیایی مورداستفاده، تفاوت زیادی دارد.

برای هر تن خمیرکاغذ تولیدی حدود 200 مترمکعب آب مصرف می‌شود که بیشتر آن به‌خصوص پساب حاصل از فرایند تصفیه شیمیایی بسیار آلوده است. مهم‌ترین منابع آلودگی پساب کاغذسازی به فرایندهای غربالگری و شستشوی خمیر چوب و همچنین فرایند رنگرزی مربوط می‌شود.

در ادامه روش تصفیه فاضلاب کارخانه کاغذسازی بررسی شده است. به‌طورکلی فرایند تصفیه فاضلاب در تولید کاغذ و مقوا را می‌توان شامل دو مرحله زیر دانست:

مرحله اول:

در تصفیه اولیه پساب کاغذسازی، هدف حذف مواد جامد معلق مانند ذرات پوست، فیبر، ضایعات فیبر، پرکننده‌ها و پوشش‌ها و در نتیجه مواد آلی است. سیستم DAF (Dissolved Air Floatation) یکی از روش‌های شناورسازی با هوای محلول است که به‌عنوان تصفیه اولیه کارخانه‌های کاغذسازی استفاده می‌شود.

فلوتاسیون هوای محلول (DAF) برای ذراتی که چگالی نزدیک به آب دارند و به‌سختی ته‌نشین می‌شوند استفاده می‌شود. همچنین پس از این مرحله از مواد منعقد کننده برای مخلوط‌کردن مواد شناور و جداسازی آسان آنها استفاده خواهد شد. بدیهی است که لجن به‌دست‌آمده رطوبت زیادی داردY بنابراین برای کاهش حجم، نیاز به آبگیری با فیلتر پرس خواهد بود.

مرحله دوم:

در این مرحله از تصفیه هدف، تبدیل آلاینده‌ها از حالت محلول به حالت جامد معلق یا لجن است. انواع روش‌های تصفیه بیولوژیکی یا ثانویه به‌عنوان روش‌های پرکاربرد در تصفیه نهایی پساب صنایع کاغذسازی استفاده می‌شود.

تالاب‌های هوازی، سیستم‌های لجن فعال، تصفیه بی‌هوازی و تصفیه بیولوژیکی متوالی (هوازی – بی‌هوازی یا بی‌هوازی – هوازی) رایج‌ترین برنامه‌های تصفیه بیولوژیکی برای کارخانه‌های کاغذ هستند.

البته باید توجه داشت که طراحی سیستم تصفیه فاضلاب کارخانه‌های کاغذسازی از نظر استراتژی یکسان است؛ اما از نظر فنی با توجه به ویژگی‌های خطوط تولید می‌تواند متفاوت باشد.

شرکت دکتر کمیکال آماده ارائه مواد شیمیایی موردنیاز تصفیه فاضلاب کاغذ سازی از جمله انواع مواد منعقدکننده، پلی الکترولیت، پلی آلومینیوم کلراید، ضدکف و بایوساید است. جهت دریافت مشاوره دراین‌خصوص با مشاوران ما (02166568403) تماس بگیرید.

صنعت کاغذسازی از انواع سیستم‌های تصفیه پساب و فرایندهای استفاده می‌کند. ترکیب این فرایندها به کیفیت پسابی که قرار است تصفیه شود بستگی دارد. در ادامه این روش‌های مختلف را با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار می‌دهیم.

فرایند ته‌ نشینی

فناوری ته‌نشینی ساده‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش جداسازی مواد جامد از فاز مایع در پساب کاغذ است. راندمان بالا در فرایندهای تصفیه پساب بعدی زمانی حاصل می‌شود که مواد جامد معلق در پساب تاحدامکان در یک مخزن ته‌نشین شده و لجن ته‌نشین شده از مخزن ته‌نشینی خارج شود.

فرایند تصفیه بیولوژیکی

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب کاغذسازی برای تخریب آلاینده‌های حل شده در پساب‌ها توسط میکروارگانیسم‌ها طراحی شده است. میکروارگانیسم‌ها از این آلاینده‌ها به‌عنوان مواد مغذی و برای زندگی و تولیدمثل استفاده می‌کنند.

تصفیه بی‌هوازی

از اوایل دهه 1980، تصفیه بی‌هوازی پساب‌های صنعتی کاربرد گسترده‌ای در صنعت خمیر و کاغذ پیدا کرده است. تصفیه بی‌هوازی بیشتر برای پساب‌های منشأ گرفته از کارخانه‌های کاغذ بازیافتی استفاده می‌شود. علاوه بر این، پساب خمیرسازی مکانیکی (سفید شده با پراکسید)، خمیرسازی نیمه شیمیایی و میعانات اواپراتور سولفیت و کرافت ممکن است با این روش تصفیه شود.

تصفیه هوازی

میکروارگانیسم‌های هوازی برای حمایت از فعالیت متابولیکی خود به اکسیژن نیاز دارند. در تصفیه پساب، اکسیژن به‌صورت هوا توسط تجهیزات مخصوص هوادهی به پساب وارد می‌شود. تصفیه هوازی امکان تجزیه بیولوژیکی کامل پساب کارخانه کاغذ را فراهم می‌کند.

پس از جداسازی ذرات جامد معلق و حذف لجن ته‌نشین شده حاصل از تصفیه بیولوژیکی، به‌کارگیری فرایندهای مختلف دیگری برای حذف نیتروژن، فسفر، مواد جامد معلق اضافی، مواد آلی نسوز یا جامدات محلول ضروری است.

درواقع این مرحله سوم تصفیه پیشرفته پساب کاغذ سازی محسوب می‌شود. البته گاهی فرایندهای تصفیه پیشرفته با مرحله اول و دوم تصفیه که قبل‌تر شرح داده شد، (مانند افزودن مواد شیمیایی به زلال‌کننده‌های اولیه یا حوضه‌های هوادهی برای حذف فسفر) ترکیب می‌شود.

تصفیه فاضلاب پیشرفته در صنعت خمیر و کاغذ عمدتاً بر روی راکتورهای غشایی بیولوژیکی، تصفیه ازن و تکنیک‌های فیلتراسیون غشایی مانند میکرو، اولترا یا نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس متمرکز است. در ادامه برخی از این تکنیک‌ها را بررسی می‌کنیم.

حذف سختی آب

در صنعت خمیر و کاغذ، حذف کربنات کلسیم به‌عنوان یک ترکیب رسوب کننده یک نکته کلیدی در استفاده مجدد از فاضلاب است. برای این منظور از روش‌هایی برای رسوب دادن این ترکیب و خارج‌کردن آن از آب استفاده می‌شود. در این روش محصول جامد از طریق یک واکنش شیمیایی تشکیل می‌شود.

الکترودیالیز

الکترودیالیز یک تکنیک جداسازی غشایی الکتروشیمیایی برای محلول‌های یونی است که برای چندین دهه در صنعت کاغذسازی استفاده می‌شود. می‌توان از آن برای جداسازی و تغلیظ نمک‌ها، اسیدها و بازها از محلول‌های آبی، جداسازی یون‌های تک‌ظرفیتی از یون‌های چندظرفیتی و جداسازی ترکیبات یونی از مولکول‌های خنثی استفاده کرد.

لخته‌سازی پیشرفته

فرایند لخته‌سازی شیمیایی یک فرایند بسیار مهم است؛ زیرا باعث افزایش تجمع ذرات پس از بی‌ثبات شدن توسط یک عامل شیمیایی می‌شود. در صنعت خمیر و کاغذ، لخته‌سازی در بخش‌های مختلف فرایند تولید کاغذ نقش دارد. مانند مراحل تشکیل ورق کاغذ، تعیین میزان ماندگاری، میزان زه‌کشی و شکل‌دهی. اما لخته‌سازی در تصفیه فاضلاب کاغذسازی نیز نقش مهمی دارد.

فن آوری اوزون/AOP

امروزه ازن و اشعه ماورای‌بنفش در زمینه تصفیه آب و فاضلاب ازن به‌عنوان اکسیدکننده قدرتمند چندمنظوره و به‌عنوان بهترین تکنیک موجود برای ضدعفونی شناخته شده و ثابت شده است. هدف اصلی این فرایندهای ترکیبی افزایش پتانسیل اکسیداسیون است. فرایندهای ترکیبی شیمیایی (AOP) و اکسیداسیون بیولوژیکی برای حذف مواد مقاوم از فاضلاب و علاوه بر این، رنگ‌زدایی پساب‌های تصفیه شده بیولوژیکی استفاده می‌شوند.

خرید و فروش انواع مواد اولیه تصفیه آب و فاضلاب

فناوری غشایی RO

تصفیه غشایی RO یا اسمز معکوس در صنعت P&P به کاهش مصرف آب شیرین و همچنین تصفیه فاضلاب کمک می‌کند. مزایای دیگر اسمز معکوس عبارت‌اند از: بهبود کیفیت محصول به دلیل کاهش آلودگی آب چرخه، استفاده مجدد از پساب تصفیه شده در تولید کاغذ، بازیافت و به‌حداقل‌رساندن اثرات زیست‌محیطی. فیلتراسیون غشایی در مقیاس بزرگ برای تصفیه پساب‌های خمیر و کاغذ در برخی از کارخانه‌های تولید کاغذ نصب می‌شود.

برای تهیه مواد شیمیایی لازم جهت نگهداری سیستم اسمز معکوس با دکتر کمیکال تماس بگیرید.

تصفیه فاضلاب صنعت کاغذ سازی

تصفیه فاضلاب صنعت کاغذ سازی

مزایای تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

در هر صنعتی، تصفیه فاضلاب بسیار ضروری است؛ زیرا در غیر این صورت علاوه بر مشکلات زیست‌محیطی، مقدار زیادی آب هدر خواهد رفت. به طور عمده در صنعت خمیر و کاغذ، مقدار زیادی آب برای تولید انواع مختلف کاغذ، تخته کاغذ و خمیر استفاده می‌شود. تقاضای زیادی برای محصولات کاغذی در بخش‌های مختلف وجود دارد، بنابراین تولید در صنایع خمیر و کاغذ حجم گسترده‌ای دارد.

آلاینده‌های فاضلاب کاغذسازی بسیار متنوع بوده و دارای ساختار پیچیده‌ای هستند به همین دلیل قبل از رهاسازی در طبیعت نیاز به تصفیه فاضلاب دارند.

از جمله دلایلی که باعث می‌شود تخلیه فاضلاب تصفیه نشده از کارخانه کاغذسازی، خطرات زیادی برای محیط‌زیست به همراه داشته باشد، عبارت‌اند از:

  • به دلیل وجود الیاف ریز که به‌صورت جامدات معلق در فاضلاب کاغذسازی وجود دارند، امکان گرفتگی دریچه‌ها، پمپ‌ها و کانال‌ها وجود دارد.
  • پساب تصفیه نشده صنایع خمیر و کاغذ می‌تواند آب پایین‌دست را تا 80 کیلومتر آلوده کند.
  • ترکیبات شیمیایی پیچیده و رنگ زیاد موجود در فاضلاب کاغذسازی باعث شده است که فرایند تخریب آنها بسیار کند انجام شود.
  • با توجه به اینکه مواد شیمیایی و رنگ‌های زیادی وارد جریان آب می‌شوند، احتمال افزایش شدید مصرف اکسیژن در آب زیاد است.

دیفومر سیلیکونی در صنعت خمیر و کاغذ

ضد کف سیلیکونی برای صنعت خمیر و کاغذ که توسط دکتر کمیکال توسعه یافته‌اند، به ویژه برای تقویت ادغام حباب‌های هوا در آب سفید و مواد کاغذ سازی و همچنین شکستن حباب‌ها در سطح آب فرموله شده‌اند.

این دیفومر سیلیکونی کیفیت و یکنواختی کاغذ را بهبود می‌بخشد، از ایجاد سوراخ جلوگیری می‌کند، شکستگی کاغذ را کاهش می‌دهد، از سرریز شدن کاغذ در استخر جلوگیری می‌کند و از بین رفتن مواد شیمیایی و الیاف مرطوب را کنترل می‌کند.

این نوع دیفومر زهکشی را در آسیاب کاغذ بهبود می‌بخشد. همچنین باعث بهبود زهکشی در انبار خمیر کرافت، ذخایر سولفیت، سفید کردن منطقه اتاق صفحه نمایش گیاه در آسیاب خمیر می‌شود.

شکستن کاغذ را کاهش می‌دهد و در نتیجه عملکرد دستگاه کاغذ را بهبود می‌بخشد. بنابراین؛ تولید کارخانه کاغذ را افزایش می‌دهد. همچنین باعث کاهش مصرف بخار در خشک‌کن‌ها و در نتیجه صرفه‌جویی در انرژی و همچنین صرفه‌جویی در هزینه می‌شود. ضد کف با از بین بردن حباب‌های ریز در الیاف از ایجاد سوراخ‌های کاغذی جلوگیری می‌کند.

دیفومر سیلیکونی در صنعت خمیر و کاغذ

دیفومر سیلیکونی در صنعت خمیر و کاغذ

دوز دیفومر در صنعت کاغذسازی

برای اثربخشی دیفومر سیلیکونی باید از دوزهای مناسب استفاده کرد. اگر از ضد کف سیلیکونی کافی استفاده نشود، کارخانه کاغذسازی به هدف خود نمی‌رسد. از سوی دیگر، اگر بیش از حد از ضدکف سیلیکونی استفاده شود، بر عملکرد عوامل اندازه‌گیری و افزودنی‌های استحکام خشک تأثیر منفی می‌گذارد و علاوه بر این، بر معضل رسوب می‌گذارد. از این رو برای استفاده از دوز مناسب ضدکف سیلیکونی، باید میزان هوای هدباکس را آزمایش کرد.

نتیجه گیری

بنابراین؛ با برنامه‌ریزی صحیح برای تصفیه پساب در کارخانه‌های کاغذسازی و تعبیه تجهیزات لازم برای این منظور، بخصوص از همان ابتدای تأسیس کارخانه، نه‌تنها مشکلاتی که در بالا به آن‌ها اشاره شد ایجاد نمی‌شود؛ بلکه اگر امکان استفاده مجدد از آب در چرخه تولید کاغذ فراهم گردد، در مصرف آب تا حد زیادی صرفه‌جویی شده و هزینه‌ها نیز تا حد زیادی کاهش می‌یابد.

فروش مواد اولیه کاغذ سازی با ارائه نمونه محصول و مشاوره‌های تخصصی

آیا می‌دانید علت ایجاد جلبک چیست؟ گاهی مواقع ممکن است حین مواجه با جلبک درون استخر و مخازن آب ندانید آنها را چگونه از بین ببرید و این موارد باعث ایجاد دغدغه برای شما خواهد شد. در این مقاله قصد داریم که انواع‌ راه‌های از بین بردن جلبک استخر و مخازن آب را معرفی کنیم. در صورت نیاز در این زمینه متخصصان شرکت مواد شیمیایی دکتر کمیکال با مشاوره‌های حرفه‌ای به شما کمک‌های بسیاری خواهند کرد.

علت تشکیل جلبک

اگر در استخر جلبک پیدا کردید، توصیه می‌کنیم تا زمانی که جلبک‌ها را حذف نکرده‌اید، از استخر خود استفاده نکنید. علاوه بر اینکه وجود جلبک آب را ناخوشایند می‌کند، می‌تواند نشان‌دهنده این موضوع باشد که آب استخر شما از تعادل خارج شده است، به این معنی که ممکن است کلر کافی در آب وجود نداشته باشد تا بتواند با انواع دیگر باکتری‌هایی را که می‌توانند مضر باشند، مبارزه کند.

اما شاید برای شما هم این سال پیش‌آمده باشد که چه عواملی باعث رشد جلبک در استخر می‌ شود؟

پاسخ به این سال آسان نیست؛ زیرا جلبک می‌تواند در اثر عوامل مختلفی ایجاد شود. بسیاری از سطوح مانند خاک و گیاهان حاوی جلبک‌ها هستند و این اسپورهای جلبک می‌توانند از حیاط شما به استخر شما سفر کنند. جلبک‌ها همچنین می‌توانند در اثر باد، باران یا ابزارهای استخر آلوده وارد آب شوند.

بسیاری اوقات، رشد جلبک‌ها توسط یک عامل واحد ایجاد نمی‌شود، بلکه عوامل محیطی مختلفی بر رشد جلبک‌ها اثر می‌گذارد. از جمله این عوامل می‌توان به نور، وجود مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر، دمای آب و پایداری آب اشاره کرد که هرکدام از عوامل زیر افزایش یابد رشد جلبک‌ها در محیط هم سرعت می‌گیرد.

از بین بردن جلبک مخزن آب

از بین بردن جلبک مخزن آب

جلبک در تصفیه خانه و مخازن آب و راه های از بین بردن آن

چگونه از رشد جلبک در مخازن آب جلوگیری کنیم؟ این سؤالی است که اغلب مطرح می‌شود. جلبک‌ها به طور طبیعی در تمام آب‌ها وجود دارند. آنها بخش مهمی از هر اکوسیستم هستند. آب راکد، دمای بالا و مواد مغذی به‌شدت رشد جلبک سبز آبی را تحریک می‌کند. مخازن آب اغلب فاقد گردش هستند، بنابراین آب آن‌ها راکد است.

مواد مغذی فراوان، به‌ویژه نیتروژن و فسفر، به جلبک‌ها کمک می‌کند تا هرچه بیشتر رشد کنند. وجود جلبک در مخازن آب، تعادل آن را مختل کرده و کیفیت آب را پایین می‌آورد. راه‌های مختلفی برای مقابله با رشد جلبک واز بین بردن جلبک وجود دارد. از جمله این روش‌ها می‌توان به اولتراسوند، مواد شیمیایی، هوادهی و مخلوط‌کردن اشاره کرد.

به‌طورکلی سه نکته ساده برای جلوگیری از رشد جلبک در مخازن و منابع آب وجود دارد:

نکته اول: همیشه از مخزن کاملاً مات برای ذخیره آب استفاده کنید. چون جلبک‌ها از فتوسنتز برای تولیدمثل استفاده می‌کنند، به عبارت ساده‌تر، جلبک‌ها برای رشد به نور نیاز دارند. بنابراین؛ اگر نور که از طریق سقف یا دیوارهای جانبی وارد مخزن آب نشود، جلبک‌ها نمی‌توانند رشد کنند.

نکته دوم: برای هر گالن آب از یک‌چهارم قاشق چای‌خوری وایتکس استفاده کنید. سفیدکننده از رشد جلبک جلوگیری کرده و آن را می‌کشد. شاید این روش خیلی ساده به نظر برسد؛ اما باور کنید تأثیر بسیار زیادی در کنترل رشد جلبک در مخزن آب شما دارد. پیشنهاد می‌کنیم از سفیدکننده‌ای که حاوی 5 درصد هیپوکلریت است؛ استفاده کنید.

نکته سوم: به ازا هر 1،000،000 قسمت آب، 4 قسمت کلر اضافه کنید. کلر نیز رشد جلبک را متوقف می‌کند. وقتی کلر به این نسبت کوچک به آب اضافه شود، آب هنوز هم برای نوشیدن یا آبیاری ایمن خواهد بود.

نکته مهم: سفیدکننده و کلر را هم‌زمان و با هم استفاده نکنید. یکی از آن‌ها کفایت خواهد کرد. مهم‌ترین چیزی که باید به‌خاطر بسپارید استفاده از این مواد به نسبت گفته شده است. زیرا مقادیر بالاتر می‌تواند مضر و خطرناک باشد.

کنترل جلبک استخر

جلبک یک مشکل رایج است که صاحبان استخر شنا با آن روبرو هستند. جلبک‌ های استخر می‌توانند رنگ‌های مختلفی باشند و باعث می‌شوند آب استخر به رنگ سبز، اشک‌آور، زرد، قهوه‌ای، قرمز یا حتی سیاه ظاهر شود.

وجود این میکروارگانیسم نه‌تنها ناخوشایند است؛ بلکه ممکن است خطر جدی برای سلامتی ایجاد کند. باکتری‌های خطرناکی مانند E.coli، در استخرهای آلوده به جلبک رشد می‌کنند. جلبک‌ها همچنین می‌توانند به استخر آسیب جدی وارد کرده و منجر به تعمیرات گران‌قیمت شوند.

زمانی که احساس می‌کنید آب استخر حالت ابری پیدا کرده احتمالاً استخر شما با مشکل رشد جلبک روبرو است. جلبک‌ها گاهی اوقات روی سطح آب شناور هستند و بعضی اوقات به دیوارهای استخر یا بین ترک‌ها و شکاف‌ها می‌چسبند. اگرچه رشد جلبک به‌سرعت گسترش می‌یابد، اما خوشبختانه، با اقدام به‌موقع و سپس نگهداری درست از استخر می‌توان جلبک را از بین برد و از رشد مجدد آن جلوگیری کرد.

روش‌ های جلوگیری از جلبک زدن استخر

بهترین روش مبارزه با جلبک پیشگیری از رشد آن است. در اینجا چند نکته مفید برای جلوگیری از رشد جلبک در استخر آورده شده است. جلبک‌ها در استخرهای با سطح pH نامتعادل رشد می‌کنند. حداقل هرچند روز یکبار سطح pH خود را بررسی کنید. برای اندازه‌گیری تعادل شیمیایی و pH استخر خود از نوارهای مخصوص این کار استفاده کنید.

اطمینان حاصل کنید که سیستم تصفیه شما به‌درستی کار می‌کند. از عملکرد درست سیستم فیلتر استخر مطمئن شوید و به یاد داشته باشید که سیستم تصفیه خود را مداوم تمیز کنید تا از ایجاد بقایای جمع‌آوری جلبک‌ها جلوگیری کنید.

از استخر خود استفاده کنید. آب فعال آب تمیزتری است. هم زدن آب موجود در استخر به شما کمک می‌کند تا آن را تمیز نگه دارید. این یک روش عالی برای جلوگیری از شکل‌گیری جلبک‌ها در وهله اول است.

سطح استخر خود را آن بپوشانید. یک پوشش ایمنی اتوماتیک استخر شما را از ذرات خاکی که جلبک‌ها را به خود جلب می‌کند، ایمن نگه می‌دارد. بادوباران نیز دارای آلاینده‌هایی است که بر سطح ترکیبات شیمیایی موجود در استخر شما تأثیر می‌گذارد و باعث آلودگی آن به جلبک‌ها می‌شود. به طور مرتب استخر خود را تمیز کنید تا از جمع‌شدن خاک در کف استخر خود جلوگیری کنید.

و در نهایت از مواد شیمیایی ضد جلبک و انواع بایوسایدهایی که در بازار برای مبارزه با جلبک استخر وجود دارد به طور منظم استفاده کنید تا در طول سال استخری تمیز و ایمن داشته باشید.

از بین بردن جلبک استخر

از بین بردن جلبک استخر

موثرترین راه از بین بردن جلبک

برای اینکه مؤثرترین راه از بین‌ بردن جلبک را پیدا کنید ابتدا نیاز دارید نوع جلبک استخر خود را مشخص کنید. جلبک سبز رایج‌ترین نوع است؛ اما جلبک‌های زرد/خردلی، سیاه و صورتی/لجنی نیز اغلب در استخرها یافت می‌شوند.

یک سری دستورالعمل کلی برای ازبین‌بردن جلبک استخر وجود دارد. در وهله اول باید به طور مداوم هرچند وقت یکبار کف استخر و دیواره‌ها برس کشیده شود تا اسپورهای جلبک به طور کامل حذف شوند. همچنین باید از مواد شیمیایی ضد جلبک برای مبارزه با باکتری در استخر استفاده کرد.

یکی از نام‌آشناترین این ترکیبات کلر است که می‌توانید آن را به‌صورت مایع یا قرص کلر و دیگر اشکال از جمله هیپوکلریت کلسیم و هیپوکلریت سدیم از فروشگاه مواد شیمیایی دکتر کمیکال تهیه کنید.

نکته دیگری که باید به آن توجه کنید متعادل نگه‌داشتن pH آب استخر است. اگر استخر شما در حال حاضر به‌شدت درگیر جلبک شده به‌نحوی‌که آب آن کاملاً سبز دیده می‌شود، استفاده از شوک کلر غلیظ برای استخر شما مناسب است.

ضمناً توجه کنید که شوک کلر در شب به بهترین وجه کار می‌کند، بدون اینکه پرتوهای خورشید آن را از بین ببرد. مقدار کلر موردنیاز شما به نوع و میزان جلبک‌های موجود در استخر شما بستگی دارد.

همچنین ازآنجاکه جلبک‌ها در آب راکد بهتر رشد می‌کنند اگر در روز چندساعته یا به طور مداوم پمپ استخر را روشن کنید آب استخر به جریان درآمده و احتمال رشد جلبک را کاهش می‌دهد. نکته مهم دیگر این است که حتماً پس از تمیزکردن استخر خود، فیلتر آن را نیز تمیز کنید.

چگونه از تشکیل رسوب زیستی حاوی باکتری بیماری‌ زا جلوگیری کنیم؟

همان‌طور که گفتیم تشکیل رسوبات زیستی از جمله تشکیل جلبک می‌تواند شرایط رشد باکتری‌های بیماری‌زا و بسیار خطرناک را فراهم کند. ازاین‌رو باید از تشکیل زیست‌توده در آب جلوگیری کرد. همان‌طور که در ابتدای مقاله هم اشاره شد روش‌های مختلفی برای این منظور وجود دارد؛ اما یکی از مؤثرترین آن‌ها استفاده از مواد شیمیایی موسوم به بایوساید یا ضدجلبک است.

البته پیش از استفاده از بایوساید باید در نظر گرفت که کارایی این مواد شیمیایی به عوامل مختلفی از جمله غلظت بایوساید، دمای آب، pH، و مدت‌زمان تماس با آب بستگی دارد. ازاین‌رو باید از تناسب نوع بایوساید که استفاده می‌کنید با سیستمی که مدنظر دارید اطمینان حاصل کنید.

متخصصان ما در گروه دکتر کمیکال آماده پاسخگویی به سؤالات شما در زمینه تهیه بایوساید مناسب سیستم شما هستند. لازم به ذکر است که این گروه علاوه بر تأمین انواع ترکیبات ضد جلبک رایج در بازار با کیفیت و قیمت مناسب، موفق به تولید چهار نوع بایوساید تخصصی برای سیستم‌های مختلف شده است.

می‌توانید انواع بایوسایدهای موجود دکتر کمیکال را در صفحه خرید بایوساید مشاهده کنید. همچنین با مراجعه به صفحه تولید بایوساید می‌توانید با کاربردهای وسیع آن‌ها بیشتر آشنا شوید.

رسوب های تشکیل شده از آب

یکی از مشکلات مهم در صنایع، رسوب‌های تشکیل شده از آب است. اما چرا اصولاً در یک سیستم رسوب ایجاد می‌شود؟ پاسخ به این سؤال مشکل است. در عمل علل مختلفی می‌تواند باعث ایجاد رسوب گردد که روابط بین علل بسیار پیچیده است. رسوب‌گذاری یک فرایند چندمرحله‌ای است که مسبب آن نمک‌های محلول درون آب می‌باشد.

مکانیسم رسوب گذاری

رسوب‌گذاری به دلایل مختلفی صورت می‌گیرد. رابطه بین علل مختلف رسوب‌گذاری بسیار پیچیده است و از نظر علمی کاملاً روشن نمی‌باشد. ولی می‌توان قوانین کلی را از روی مشاهدات تجربی به این پدیده نسبت داد. شکل زیر یک تصویر کلی از ایجاد رسوب را نشان می‌دهد.

فرایند ایجاد رسوب

فرایند ایجاد رسوب

مواد معلق موجود در آب پس از ته‌نشینی بر روی سطوح جامد و سپس سوخته شدن احتمالاً به دلیل دمای بالای سطح، حالت رسوبی شکل به خود می‌گیرند. اما در حالت کلی آب شامل مواد معدنی محلول است. این مواد در حالت فوق اشباع ایجاد نخستین هسته‌های کریستالی را نموده و با ایجاد این هسته‌ها رشد کریستال‌ها آغاز می‌شود.

رشد کریستال‌ها در نهایت باعث ایجاد رسوب بر روی سطوح در تماس با آب می‌شود. هر تلاشی برای جلوگیری از رسوب‌گذاری بدون شناخت کیفی و در صورت امکان کمی عوامل مؤثر در آن امکان‌پذیر نیست. همه اجزا تشکیل‌دهنده رسوب از آن گروه نمک‌هایی هستند که حلالیت آن‌ها تابع دماست.

اجزا تشکیل‌دهنده ناخالصی‌های آب (مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریوم، سیلیکا و غیره) در اثر عوامل مختلفی می‌توانند ته‌نشین شوند. این عوامل می‌تواند افت فشار، تغییر دما، تغییر جریان، تغییر pH و … باشد. اما برای آنکه املاح آب ته‌نشین شوند سه شرط لازم

است:

فوق اشباع بودن

فوق اشباع بودن محلول عامل درجه اول در رسوب‌گذاری است. یک محلول به دلایل مختلف می‌تواند فوق اشباع شود مثل تغییرات دما، pH، تبخیر، تغلیظ و اضافه‌شدن مودی که می‌توانند نقش هسته اولیه را بازی کنند.

پدیده فوق اشباع می‌تواند یک پدیده کاملاً موضعی باشد. در مواضعی مثل لایه سیال در مجاورت یک سطح گرم، محل تماس مایع و گاز، در یک شکاف میکروسکوپی و در خلل‌وفرج رسوب‌های قبلی این پدیده می‌تواند اتفاق افتد. البته حالت فوق اشباع می‌تواند برای مدت طولانی، بدون آنکه رسوبی ایجاد شود و یا کریستالی رشد کند، باقی بماند.

زمانی که می‌گذرد تا محلول فوق اشباعی شروع به رسوب‌گذاری کند را زمان تأخیر می‌گویند. زمان تأخیر برای محلول‌های مختلف، متفاوت است. مثلاً وجود منیزیم یک مانع مهم برای رسوب‌کردن کربنات کلسیم آب دریاست. حضور منیزیم باعث تمایل به حفظ درجه بالاتری از فوق اشباع و زمان تأخیر بیشتری می‌شود. جدول زیر نشان می‌دهد که وجود منیزیم چه تأثیری در طولانی‌تر کردن زمان تأخیر دارد.

نوع آب کربنات افزوده شده (m mole/l) زمان هسته گذاری
الف: آب دریا(مصنوعی فاقد منیزیم) 7/34 1 دقیقه
4/58 4/7دقیقه
1/83 13 دقیقه
0/93 20 دقیقه
ب: آب دریا(با آنالیز مشابه الف) 7/35 7-6 دقیقه
4/58 4/5-3 دقیقه
1/83 18/15 دقیقه
0/93 900-940 دقیقه
ج: آب دریا که غلظت منیزیم آن دو برابر غلظت واقعی باشد 4/75 22-53 دقیقه
3/85 22-53 دقیقه

تشکیل هسته های اولیه

هسته‌های اولیه در واقع تسهیل‌کننده راه رسوب‌گذاری در سیستم هستند و عوامل زیادی (چون ذرات غبار، ارتعاش، اصطکاک و …) می‌توانند نقش هسته اولیه را بازی کنند. رسوبات قبلی و نیز محصولات خوردگی خود می‌توانند نقش هسته‌های اولیه را بازی کنند.

زمان تماس

پس از اینکه در یک محلول فوق اشباع عمل هسته‌گذاری اولیه انجام شد، آنگاه باید زمان تماس کافی بین محلول و هسته‌های اولیه وجود داشته باشد تا کریستال‌ها رشد کنند. در واقع هرچه زمان تماس بیشتر باشد شانس ایجاد رسوب چسبنده بیشتر خواهد شد.

چسبندگی رسوب

مشخصات رسوب بستگی به درجه فوق اشباع بودن، نوع ماده رسوب کننده، تعداد هسته اولیه، دما، فشار، هم زدن و شرایط محیط دارد. به‌عنوان‌مثال هم زدن تأثیر مهمی در مشخصات رسوب کربنات کلسیم دارد. در سیستم‌هایی که آب در گردش است مشاهده شده است که کریستال کربنات کلسیم سفت‌وسخت بوده؛ ولی در آب‌های ساکن، کریستال‌های کربنات کلسیم به‌صورت پودر نرم هستند.

به تجربه ثابت شده است که:

  • اگر شدت ایجاد رسوب شدید باشد رسوب‌ها معمولاً متخلخل و نیز غیرچسبنده و نرم خواهند بود.
  • رسوبات باگذشت زمان معمولاً سخت‌تر و چسبنده‌تر خواهند شد.
  • ناهمواری سطح، چه طبیعی باشد و چه به علت خوردگی، باعث افزایش چسبندگی رسوب می‌شود.
  • در محل تماس گاز – مایع – جامد همانند آنچه که در محل تماس هوا، آب، دیواره ظرف در بویلرها و تانک‌های ذخیره دیده می‌شود، رسوبات چسبنده‌تری نسبت به نقاط دیگر ایجاد می‌شود.
  • چسبندگی رسوب معمولاً بستگی به نوع ماده رسوب و جنس سطح جامد دارد.

گاهی تولیدکنندگان برخی دستگاه‌ها ادعا می‌کنند که در صورت صاف نگه‌داشتن سطوح، رسوبی ایجاد نخواهد شد؛ ولی به تجربه ثابت شده است که تحت شرایط مناسب و زمان کافی تقریباً بر روی هر سطحی از جمله سیمان، فولاد، پلاستیک و … رسوب ایجاد خواهد شد.

تأثیر عوامل هیدرودینامیکی بر تشکیل رسوب

سرعت بالای سیال گاهی مزاحم تشکیل رسوب می‌شود؛ اما در برخی موارد هم تشکیل رسوب را تشدید می‌کند. دلیل این امر وجود لایه مرزی است. لایه مرزی در انتقال جرم، مومنتم و حرارت نقش بسزایی دارد و هر سه مورد در رسوب‌گذاری مهم هستند.

رفتار لایه مرزی با رفتار محلول کاملاً متفاوت است. آن قسمت از مواد محلول در آب که تمایل به رسوب‌گذاری دارند معمولاً در نواحی متلاطم زودتر رسوب می‌کنند. در صنایع بسیار دیده شده است که در قسمت مستقیم یک خط لوله هیچ رسوبی ایجاد نشده است؛ ولی در زانویی که در قسمتی از همان خط لوله قرار دارد رسوب‌گذاری شدید انجام شده است.

سایر عوامل مؤثر بر تشکیل رسوب

وجود حباب در ایجاد رسوب مؤثر است. با افزایش دما نمک‌هایی که حلالیت آن‌ها با دما کاهش می‌یابد. داخل حباب به‌صورت فوق اشباع درآمده و پس از ترکیدن حباب این نمک‌ها در فصل مشترک گاز – جامد – مایع رسوب می‌کنند.

از جمله عوامل مهم دیگر در تشکیل رسوب، نقش pH است. این عامل اغلب در رسوب‌گذاری املاحی مثل کربنات کلسیم، هیدروکسید منیزیم و ترکیبات آهن اثر می‌گذارد. افزایش pH معمولاً باعث ترسیب چنین ترکیباتی می‌شود درحالی‌که کاهش آن تمایل به نگهداری این املاح را به‌صورت محلول، افزایش می‌دهد.

پیش‌بینی تشکیل رسوب

پیش‌بینی تشکیل رسوب روش‌های مختلفی دارد. این روش‌ها بر مبنای تعادلات شیمیایی بوده و فقط می‌توانند مشخص کنند چه اتفاقی خواهد افتاد؛ اما دینامیک مسئله را بررسی نمی‌کنند. بدون تردید رسوب‌گذاری آب به علت تأثیر عوامل بسیار زیاد پیچیده‌تر از آن است که بتوان با روش‌های پیش‌بینی پاسخ دقیقی به دست آورد.

به‌عنوان‌مثال رسوب سولفات کلسیم خود چهار شکل دارد. حلالیت هر چهار شکل با افزایش دما کاهش  می‌یابد؛ اما همان‌طور که در شکل زیر پیداست با هم متفاوت است. در پیش‌بینی تشکیل رسوب این تفاوت‌ها باید مدنظر قرار گیرد.

سولفات پوسته شدن

سولفات پوسته شدن

در آب طبیعی همواره مقداری گاز دی‌اکسیدکربن به‌صورت محلول وجود دارد. این گاز نقش عمده‌ای در تشکیل رسوب کربنات کلسیم دارد.

پوسته پوسته شدن کربنات

پوسته پوسته شدن کربنات

اگر در اثر تغییر دما یا فشار جزئی دی‌اکسیدکربن، مقداری از گاز محلول در آب، مایع را ترک کند، در آن صورت به علت کاهش حلالیت گاز تعادل بی‌کربنات و کربنات به‌هم‌خورده و باعث رسوب کربنات کلسیم می‌شود؛ بنابراین تشکیل رسوب در دماهای نه‌چندان زیاد به علت تبدیل سختی بی کربناتی به کربنات کلسیم در اثر حرارت یا افزایش در قلیاییت می‌باشد.

در حالت تعادلی، همه انواع دی‌اکسیدکربن (دی‌اکسیدکربن آزاد، بی‌کربنات، و کربنات) به‌گونه‌ای موازنه هستند که نه باعث خوردگی می‌شوند و نه باعث رسوب‌گذاری. در سال 1936 لانجلیر حلالیت کربنات کلسیم را به چند متغیر مؤثر در انحلال، مربوط کرد.

در این روش با تعریف پارامتری موسوم به اندیس اشباع IS (اندیش لانجلیر یا اندیس رسوب) می‌توان از تمایل به رسوب‌گذاری یا خوردگی آب موردنظر به‌صورت کیفی اطلاع حاصل کرد. اندیس اشباع اختلاف pH واقعی آب با pH آبی است که نه تمایل به خوردگی و نه تمایل به رسوب‌گذاری دارد که به آن pH اشباع می‌گویند.

IS صفر بیانگر این است که pH واقعی برابر pH اشباع است و یک تعادل اشباع برقرار است پس آب تمایلی به رسوب‌گذاری و یا خوردگی ندارد. اما اگر IS مثبت باشد؛ یعنی دما، قلیاییت و مواد جامد محلول، آب به حالت فوق اشباع بوده و از این‌رو آب تمایل به رسوب‌گذاری دارد و اگر IS منفی باشد بدان معناست که هنوز تعادل شیمیایی برقرار نشده است. در این حالت اگر رسوبی در سیستم وجود داشته باشد در آب حل خواهد شد و ممکن است آب فلز را نیز مورد حمله قرار دهد و شرایط خوردگی ایجاد شود.

اما روش لانجلیر فقط برای آب‌های شهری (با TDS کم) و در محدوده pH بین 5/9-5/6 مفید است. در این شرایط pH اشباع را می‌توان باتوجه‌به آنالیز آب (مشخص‌بودن غلظت یون‌های کلسیم و بی‌کربنات) و شکل زیر محاسبه کرد.

حذف رسوب

رسوبات کربنات کلسیم و نیز رسوبات حاصل از اکثر خوردگی‌ها را می‌توان با کلریدریک اسید 15% حل کرده و از محیط خارج کرد. اما استفاده از کلریدریک اسید 15% بدون افزودن ممانعت کننده‌های شیمیایی می‌تواند برای فلز خطرناک باشد. کافی است که کلریدریک اسید تجاری را با نسبت مناسب رقیق کنید و رسوبات را چندین بار با این محلول بشویید.

از تولید کف زیاد در این مرحله نهراسید؛ چراکه این کف‌ها معرف حل‌شدن رسوب کربنات کلسیم و تولید گاز است. همچنین می‌توانید از هگزامین با درصد مناسب به‌عنوان ممانعت کننده شیمیایی برای محلول اسیدی استفاده کنید.

رسوبات سولفات کلسیم به‌آسانی با شستشو توسط اسیدکلریدریک حذف نمی‌شوند. در این حالت حذف رسوب در دو مرحله انجام می‌شود. در مرحله اول رسوبات را با سود یا کربنات سدیم می‌شویید تا سولفات کلسیم به‌صورت کربنات کلسیم و یا هیدروکسید کلسیم درآیند.

سپس در مرحله دوم آن را با اسیدکلریدریک می‌شویید تا کربنات کلسیم یا هیدروکسید کلسیم حل شده و از محیط خارج شوند.

سولفات باریوم را نمی‌توان بااسید کلریدریک حذف کرد؛ بلکه باید توسط روش‌های مکانیکی و با استفاده از برس از محیط خارج گردد.

خوردگی در آب

مکانیسم خوردگی و انواع آن به‌تفصیل در مقالات مربوط به این بحث در و به سایت دکتر کمیکال موردبحث و بررسی قرار گرفته‌اند که می‌توانید با مراجعه به بخش مقالات علمی آن‌ها را مطالعه کنید. اما برای اجتناب از طولانی‌شدن موضوع در این جا فقط چند ویژگی مهم آب که در خوردگی نقش دارند مورد بررسی قرار می‌گیرند.

این ویژگی‌ها عبارت‌اند از:

غلظت اکسیژن محلول در آب، pH، درجه حرارت، سرعت آب، کلر باقی‌مانده و یون کلر.

اکسیژن محلول آب

اکسیژن محلول آب یکی از مهم‌ترین عواملی است که در سرعت خوردگی همه فلزات توسط آب نقش دارد. در دمای معمولی فلزات آهنی در غیاب اکسیژن محلول خیلی کند خورده می‌شوند. اما در حضور اکسیژن به‌ویژه در دماهای بالا، آب به همه فلزات و آلیاژها حمله می‌کند. از این‌رو در صنعت چه به روش مکانیکی و چه شیمیایی (هیدرازین یا سولیفت کلسیم) اکسیژن محلول در آب را به حداقل میزان ممکن کاهش می‌دهند.

pH آب

سرعت خوردگی به pH بستگی زیادی دارد. شکل زیر نتایج تجربی سرعت خوردگی آهن در pHهای مختلف را نشان می‌دهد.

اثر pH بر نرخ خوردگی

اثر pH بر نرخ خوردگی

درجه حرارت آب

تغییر دمای آب می‌تواند روی ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی ناخالصی‌های آب تأثیر بگذارد و نیز ویژگی رسوب و حتی طبیعت فلز را تحت‌تأثیر قرار دهد. توجه داشته باشید که دما روی حلالیت گازها در آب از جمله اکسیژن نیز اثر می‌گذارد.

نتایج آزمایش سرعت نسبی خوردگی بر حسب دما برای آهنی که 8 ساعت در تماس با آب بوده دیده می‌شود. همان‌طور که مشاهده می‌کنید سرعت خوردگی برای هر افزایش در دما حدود 75% افزایش می‌یابد.

اثر دما بر نرخ خوردگی

اثر دما بر نرخ خوردگی

سرعت آب

اثر سرعت آب بر روی خوردگی بسیار پیچیده بوده و به بعضی از خواص محلول و فلز بستگی دارد. در بحث خوردگی دو مکانیسم مهم مطرح می‌شود یکی مکانیسم واکنش شیمیایی و دیگری مکانیسم انتقال جرم.

سرعت خوردگی بستگی به آن دارد که کدامیک از این دو مکانیسم کنترل‌کننده سرعت خوردگی است. در مواردی که مکانیسم انتقال جرم کنترل‌کننده خوردگی است، سرعت آب تأثیر مستقیمی بر سرعت خوردگی دارد.

سرعت نسبتاً زیاد مایع چون باعث بهتر پخش‌شدن ماده ضد خوردگی می‌شود برای سیستم‌هایی که از ضدخوردگی استفاده می‌کند مطلوب است. اما اگر سرعت مایع خیلی زیاد شود علاوه برخوردگی شیمیایی فرسایش هم اتفاق می‌افتد و در نتیجه سرعت خوردگی به‌شدت افزایش می‌یابد.

کلر باقی‌ مانده

گاز کلر محلول در آب یک عامل اکسیدکننده حتی قوی‌تر از اکسیژن است؛ ازاین‌رو مشکلاتی بیشتر از اکسیژن محلول در آب را باعث می‌شود.

یون کلر

در بحث‌های خوردگی معمول است آنیون‌ها را به دودسته اصلی تقسیم می‌کنند: آنیون‌هایی که مهاجم هستند و باعث تشدید خوردگی می‌شوند و آنیون‌هایی که باعث کندشدن خوردگی می‌شوند. دلایلی وجود دارد که نشان می‌دهد یون کلر مهم‌ترین آنیون مهاجم در آب است.

خوردگی بیولوژیکی

مهم‌ترین باکتری‌های فعال در خوردگی عبارت‌اند از باکتری‌های کاهنده سولفات، باکتری مولد متان، باکتری احیاکننده نیترات، باکتری گوگرد و باکتری آهن است. از میان این باکتری‌ها، احیاکننده سولفات و باکتری آهن دردسرآفرین‌تر هستند.

شواهد تجربی وجود دارد که نشان می‌دهد در بعضی از سیستم‌ها، خوردگی بیولوژیکی مهم‌تر از خوردگی الکتروشیمیایی است. به همین دلیل گاهی مشاهده می‌شود با کلرزنی سرعت خوردگی کاهش می‌یابد هرچند که خود کلر باعث خوردگی می‌شود. چراکه کلر باعث ازبین‌رفتن باکتری‌ها می‌شود.

تصفیه پیشرفته فاضلاب یکی از موضوعات مهمی است که مرحله میانی در تصفیه فاضلاب است. در این مقاله انواع روش های پیشرفته تصفیه فاضلاب را به‌طور کامل و تخصصی بررسی خواهیم کرد.

اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب

گاهی اوقات، در تصفیه آب و فاضلاب سودآور است که مواد تشکیل‌دهنده شیمیایی نامطلوب را به مواد کم‌خطر تبدیل کنید. به‌عنوان‌مثال، مولکول سمی فنل را می‌توان با یک ماده اکسیدکننده قوی به دی‌اکسیدکربن (CO2) و آب اکسید کرد. بااین‌حال، بسته به ماده اکسیدکننده و شرایط اکسیدکننده، ترکیباتی با سمیت بسیار کمتر به‌عنوان محصولات اکسیداسیون میانی تشکیل می‌شوند. اکسیداسیون بیشتر این ترکیبات اغلب از منظر اقتصادی توجیه نمی‌شود.

اکسیداسیون به‌عنوان یک مرحله تصفیه، تا حد زیادی به تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه‌های تخصصی صنعتی آب و فاضلاب و تصفیه فاضلاب درجه سه محدود می‌شود. دلایل استفاده از اکسیداسیون شیمیایی در درجه اول اقتصادی است.

در انتخاب عوامل اکسیدکننده مناسب برای تصفیه آب یا فاضلاب باید جنبه‌های مختلفی در نظر گرفته شود:

  • تأثیر تصفیه
  • هزینه‌ها
  • سهولت در کار
  • سازگاری با مراحل تصفیه قبلی یا بعدی
  • ماهیت عملیات اکسیداسیون
  • استفاده از آب تصفیه شده (عدم وجود مواد اکسیدکننده در آب نهایی)

فقط چند عامل اکسیدکننده قادر به تأمین بیشتر این نیازها هستند:

  • اکسیژن یا هوا
  • ازن
  • آب‌ اکسیژنه
  • پتاسیم پرمنگنات
  • کلر یا هیپوکلریت
  • دی‌اکسید کلر

واکنش ترکیبات آلی انتخاب شده با توجه‌ به اکسیداسیون به شرح زیر است:

واکنش‌پذیری بالا

فنل‌ها، آلدئیدها، آمین‌های آروماتیک و برخی از ترکیبات آلی گوگرد، به‌عنوان‌مثال، تیو الکل‌ها و تیواترها

واکنش‌پذیری متوسط

الکل‌ها ، مواد آروماتیک آلکیله، مواد آروماتیک نیتروژن‌دار شده، گروه‌های آلکیل اشباع نشده، کربوهیدرات‌ها، کتون‌های آلیفاتیک، اسیدها، استرها و آمین‌ها

واکنش‌پذیری کم

هیدروکربن‌های هالوژنه، ترکیبات آلیفاتیک اشباع و بنزن

اکسیژن (O2) علاوه بر اهمیت آن در اکسیداسیون بیولوژیکی، به‌عنوان یک اکسیدان شیمیایی در تصفیه آب و فاضلاب نقش مهمی دارد. اکسیژن به‌عنوان یک اکسیدان از نظر اقتصادی بیشترین جذابیت را دارد؛ زیرا می‌تواند به‌راحتی به‌صورت هوا (هوادهی) استفاده شود.

فرایندهای پیشرفته تصفیه فاضلاب

فرایندهای پیشرفته تصفیه فاضلاب

اهداف اصلی هوادهی در کاربردهای تصفیه فاضلاب عمومی عبارت‌اند از:

  • اکسیداسیون سولفیدها
  • کاهش نیاز اکسیژن فاضلاب نفوذی به یک سیستم بیولوژیکی ثانویه
  • اکسیداسیون شیمیایی و متعاقب آن حذف آهن و منگنز دو ظرفیتی
  • تخریب طعم و بو که به ترکیبات آلی منتقل می‌شود

ازن

ازن (O3) قوی‌ترین اکسیدان از نظر کاربردی و بسیار متداول است. از اوزون در برخی از تصفیه‌خانه‌های اروپا و ایالات متحده برای تصفیه و ضدعفونی آب آشامیدنی استفاده می‌شود. ازن همچنین به دلیل کاربردهای تصفیه فاضلاب، علاقه قابل‌توجهی در ایالات متحده به خود جلب کرده است.  برخی از خصوصیات ازن باعث جذابیت آن در تصفیه فاضلاب می‌شود.

  • ازن یک اکسیدان قوی است که با اکثر ترکیبات آلی و میکروارگانیسم‌های موجود در آب‌های طبیعی و فاضلاب به‌سرعت واکنش نشان می‌دهد.
  • باعث ایجاد طعم یا بو به آب نمی‌شود و یا مواد جامد محلول کل (TDS) را افزایش نمی‌دهد.
  • از طریق اکسیژن موجود در هوا توسط انرژی الکتریکی تولید می‌شود

معایب موجود عمدتاً به هزینه‌ها و کارایی تجهیزات تولید ازن، امکان‌سنجی روش‌های تزریق گاز و مشکلات موجود در نگهداری باقیمانده ازن به دلیل سرعت واکنش سریع مربوط می‌شود. ازن از اکسیژن تولید می‌شود و مولدهای موجود در حال حاضر حدود 7.5 کیلووات‌ساعت برق برای هر پوند (16.5 کیلووات‌ساعت / کیلوگرم) ازن تولید شده هنگام استفاده از هوا به‌عنوان خوراک مصرف می‌کنند.

کاربرد ازن

به‌طورکلی، ازن جهت موارد زیر مفید است:

  • حذف رنگ
  • ازبین‌بردن طعم و بو
  • ضدعفونی
  • حذف آهن و منگنز
  • اکسیداسیون فنل
  • اکسیداسیون سیانور

عمدتاً به دلایل اقتصادی، استفاده از ازن در درجه اول فقط به عملیات تصفیه محدود شده است که شامل غلظت نسبتاً کمی از مواد اکسید شده یا تصفیه محلول‌هایی است که مشکلات غیرقابل‌حل دیگری را نشان می‌دهد. در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی، ازن عمدتاً به‌عنوان یک روش تصفیه فاضلاب درجه سوم برای ازبین‌بردن مواد زائد آلی مقاوم به کار می‌رود، فقط پس از حذف مواد آلی توسط فرایندهای کم‌هزینه‌تر.

آب‌ اکسیژنه

آب‌اکسیژنه (H2O2) یا هیدروژن پراکسید، یک ماده اکسیدکننده قوی است که اکثر ترکیبات آلی و معدنی را اکسید می‌کند. این ماده معمولاً در کاربردهایی که به کلر نیاز دارند، استفاده می‌شود، اما به دلیل نیاز به استفاده یا جلوگیری از تشکیل کلرآمین ها یا مواد آلی کلردار، ممکن است پراکسید ماده شیمیایی موردنظر باشد.

کاربرد هیدروژن پراکسید

کاربردهای آب اکسیژنه H2O2 عبارتند از:

کنترل بو: آب‌اکسیژنه سولفید هیدروژن، مرکاپتان‌ها، آمین‌ها و آلدئیدها را اکسید می‌کند. آب‌اکسیژنه ممکن است مستقیماً به مواد زائد آبی حاوی این ترکیبات، اعمال شود. اگر بوها ناشی از فعالیت بیولوژیکی باشد، ممکن است آب‌اکسیژنه به‌عنوان منبع اکسیژن برای ازبین‌بردن شرایط بی اکسیژن که باعث ایجاد بو از طریق فعالیت باکتریایی بی‌هوازی می‌شود، اضافه شود.

حذف BOD / COD: آب‌اکسیژنه آلاینده‌های آلی و غیرآلی را اکسید می‌کند که به تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) و تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) کمک می‌کند.

اکسیداسیون غیرآلی: آب‌اکسیژنه، سیانیدها، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، اکسیدهای گوگرد (SOx)، نیتریت‌ها، هیدرازین، کربونیل سولفید و سایر ترکیبات گوگرد کاهش‌یافته (کنترل بو و خوردگی) را اکسید می‌کند.

اکسیداسیون آلی – آب‌اکسیژنه اکسیداسیون فرمالدئید، دی سولفید کربن، کربوهیدرات‌ها، ترکیبات نیتروژن و سایر مواد آلی محلول در آب را انجام می‌دهد. از آب‌اکسیژنه به همراه نور ماورای بنفش می‌توان برای ازبین‌بردن فنل‌ها، سموم دفع آفات، و سایر مواد آلی استفاده نمود.

اکسیداسیون فلزات: آب‌اکسیژنه یون‌های فلزی مانند آهن، منگنز، آرسنیک و سلنیوم را اکسید می‌کند.

ضدعفونی و کنترل بیولوژیکی: آب‌اکسیژنه می‌تواند برای کنترل رشد بیولوژیکی در منابع آب و سیستم‌های خنک‌کننده مورداستفاده قرار گیرد و می‌تواند برای ضدعفونی آب‌های فرایند و بیولوژیکی استفاده شود.

پرمنگنات در تصفیه فاضلاب

پرمنگنات در تصفیه فاضلاب

پرمنگنات

پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) به دلایل مختلفی در تصفیه آب سودمند است:

  • پرمنگنات پتاسیم یک ماده اکسیدکننده قوی است و به‌راحتی با ناخالصی‌هایی مانند آهن، منگنز، سولفید، سیانید، فنل و سایر ترکیبات تولیدکننده بو و بو واکنش نشان می‌دهد.
  • پرمنگنات پتاسیم بسته به غلظت اعمال شده باعث ازبین‌رفتن و جلوگیری از رشد طیف وسیعی از جلبک‌ها و میکروارگانیسم‌ها می‌شود.
  • تغذیه و نظارت بر پرمنگنات سدیم آسان است و بنابراین به‌راحتی با عملیات متداول تصفیه آب سازگار است
  • پرمنگنات پتاسیم با کاهش، دی‌اکسید منگنز آبدار ایجاد می‌کند که خواص جاذب از خود نشان می‌دهد که اغلب آن را برای لخته‌شدن و رسوب آب‌های کدورت کم مفید می‌کند.
  • پرمنگنات پتاسیم مانند ازن، طعم و بو را به آب تصفیه شده نمی‌دهد.

یک عیب عملیاتی برای تصفیه پرمنگنات، ضرورت جداسازی دی‌اکسید منگنز آبدار نامحلول است. بااین‌حال، این معمولاً مشکلی در کاربردهای مربوط به عملیات انعقاد، رسوب‌گذاری یا فیلتراسیون ایجاد نمی‌کند.

کاربرد پرمنگنات

کاربردهای اساسی پرمنگنات در تصفیه آب عبارتند از:

  • فرایند تصفیه آب (به‌عنوان‌مثال، کنترل جلبک و حذف مواد آلی، منگنز و آهن)
  • تصفیه فاضلاب صنعتی (به‌عنوان‌مثال، حذف فنل و سولفید هیدروژن)
  • تصفیه آب قابل شرب (به‌عنوان‌مثال، کنترل طعم و بو؛ حذف فنل‌ها، منگنز، آهن، سولفید هیدروژن و ترکیبات مربوطه؛ و کنترل جلبک‌ها در مخازن)

خرید مواد ضد جلبک با قیمت مناسب

امکان اقتصادی و کارایی این فرایندها را می‌توان با ترکیب چندین مرحله درمان به طور مکرر بهبود بخشید. به‌عنوان‌مثال، اغلب در حذف آهن و منگنز مناسب است که در صورت وجود، از هوادهی استفاده شود و از پرمنگنات برای تکمیل اکسیداسیون قسمت باقیمانده از گونه‌های فلزی دو ظرفیتی استفاده شود. به همین ترتیب، تیمار پرمنگنات اغلب با جذب کربن و کلرزنی تکمیل می‌شود و بالعکس.

اکسیداسیون آهن (Fe + 2) ، منگنز (Mn + 2) ، سولفید (S – 2) و سیانید (CN–) از بسیاری از واکنش‌های تحت پرمنگنات با لایه‌های غیرآلی، موردتوجه عمده تصفیه آب و فاضلاب است. اکسیداسیون آهن آهنی با پرمنگنات بسیار سریع و کاملاً مستقل از pH است. واکنش سیانید با

پرمنگنات به‌شدت توسط یون مس کاتالیز می‌شود و در حضور هیدروکسید کلسیم به‌سرعت پیش می‌رود. به‌طورکلی، حمله پرمنگنات به ترکیبات آلی عمدتاً به گروه‌های عاملی و پیوندهای متعدد محدود می‌شود. برخی از مواد آروماتیک تحت اکسیداسیون بیشتری از جمله شکستن حلقه بنزن می‌شوند.

ویژگی کلی دیگر این است که سرعت واکنش با بسیاری از ترکیبات آلی در شرایط قلیایی سریع‌تر است. خوشبختانه، اکسیداسیون اکثر مواد آلی آروماتیک (مانند آلدئیدها، آمین‌ها، فنل‌ها، ترکیبات گوگرد و ترکیبات اشباع نشده) معمولاً بوی این محصولات را به حداقل می‌رساند. بااین‌حال، گاهی اوقات این وضعیت برعکس می‌شود. اکسیداسیون مکرر با پرمنگنات، به‌جای تخریب کامل مولکول آلی، فقط شامل اکسیداسیون انتخابی گروه‌های عاملی خاص است.

پرمنگنات در تصفیه آب

پرمنگنات در تصفیه آب

کلر

کلر (Cl2) سابقه طولانی در کاربرد موفقیت‌آمیز به‌عنوان ضد عفونی‌ کننده در عمل تصفیه آب و فاضلاب دارد. بین کلر و محصولات مشتق شده از آن به‌عنوان اکسیدان و ضدعفونی‌کننده تفاوت‌های زیادی وجود دارد. بااین‌حال، استفاده اولیه از کلر در تصفیه آب و فاضلاب برای ضدعفونی است. درحالی‌که اثر ضدباکتریایی کلر با کاهش pH افزایش می‌یابد ، اما اثر اکسیدکننده آن نسبت به گونه‌هایی مانند آهن (Fe + 2) ، منگنز (Mn + 2) ، سولفید (S – 2) ، نیتریت (NO2–) و سیانید (CN– ) معمولاً با افزایش PH افزایش می‌یابد.

بیشتر بخوانید: انواع مواد ضد عفونی کننده

از کلر معمولاً برای اکسیداسیون شیمیایی سیانید در فاضلاب‌های صنعتی و برای حذف اکسیداتیو آهن و منگنز از منابع آب استفاده می‌شود. بیشترین فرایند اکسیداسیون شامل کلر، درمان سیانور توسط کلرزنی قلیایی است. از بین بسیاری از روش‌های پیشنهادی برای تصفیه سیانور، اکسیداسیون با هیپوکلریت بیشترین پذیرش را داشته است.

سیانور در تعدادی از فاضلاب‌های مختلف صنعتی وجود دارد، اما باتوجه‌به پسماندهای ناشی از عملیات آبکاری، نگرانی خاصی دارد. به دلیل خواص سمی سیانید، همه فاضلاب‌های حاوی این ترکیبات باید به‌دقت تصفیه شوند. در برخی موارد، اکسیداسیون به سیانات بسیار سمی (CNO–) رضایت‌بخش است. در برخی دیگر، تخریب کامل سیانید به دی‌اکسیدکربن و نیتروژن موردنیاز است.

سیانیدها در فاضلاب‌های صنعتی معمولاً به‌صورت سیانیدهای آزاد (CN–) یا در مجتمع‌های فلزات سنگین رخ می‌دهند. به‌استثنای مجتمع‌های سیانیدی آهن و تا حدی نیکل، سیانور توسط اکسیداسیون قلیایی (pH بالاتر از 10) با هیپوکلریت از نظر کمی و سریع به سیانات تبدیل می‌شود.
فرو سیانید [Fe (CN) 6] –4 به مجموعه فری سیانید مربوطه [Fe (CN) 6] –3 اکسید می‌شود که در برابر حمله بیشتر هیپوکلریت مقاومت می‌کند. مجتمع‌های نیکل برای سرعت‌بخشیدن به واکنش کند، به هیپوکلریت با اکتیویتیه بالا (بیش از 20٪) نیاز دارند.

مواد زائد فنل نیز با موفقیت با کلر اکسیدشده‌اند. دی‌اکسید کلر، ازن و پرمنگنات پتاسیم گزینه‌های جایگزینی هستند، اما به نظر می‌رسد کلر معرف انتخابی است؛ زیرا عمده آن برای هر واحد اکسیدکننده معادل آن کمتر است. آمونیاک می‌تواند مصرف کلر را افزایش دهد؛ زیرا کلر قبل از واکنش با فنول ترجیحاً با آمونیاک واکنش می‌دهد.

کلر در تصفیه آب

کلر در تصفیه آب

جهت فروش عمده مواد شیمیایی و مواد مورد نیاز تصفیه آب و فاضلاب با شرکت دکتر کمیکال در تماس بگیرید تا از راهنمایی‌های لازم و مشاوره تخصصی برخوردار شوید.

در این مقاله قصد داریم که درباره رسوب گیر دیگ بخار به‌طور کامل صحبت کنیم و در آخر نیز محصولاتی که در رسوب زدایی دیگ بخار مورد استفاده قرار می‌گیرد را معرفی کنیم. دکتر کمیکال تمام محصولات ضد رسوب خود را با کیفیت بالا و ضمانت به‌فروش می‌رساند.

مواد ضدرسوب دیگ بخار

مشکل عمده در صنایعی که از تجهیزات مبدل حرارتی و دیگ بخار در فرایندهای صنعتی خود استفاده می‌کنند تشکیل رسوب است. بهترین روش کنترل رسوب دیگ بخار روش برخط با استفاده از مواد شیمیایی ضدرسوب بویلر است. تاکنون روشی که کارایی بالاتری از مواد شیمیایی ضدرسوب بویلر داشته باشد پیدا نشده است. به منظور درک بهتر مسئله تشکیل رسوب در بویلر، لازم است رایج‌ترین اشکال رسوب را در دیگ بخار بشناسیم:

  • رسوب بیولوژیکی
  • رسوب گیری توسط واکنش شیمیایی
  • رسوب گیری در اثر خوردگی
  • رسوب گیری توسط ذرات

ترکیبات شیمیایی که به عنوان عوامل ضد رسوب بیولوژیکی در مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شوند، بایوساید نامیده می‌شوند. علاوه‌بر‌این، جداکننده‌ها، دیسپرسنت ها و کیلیت کننده ها نیز از دیگر مواد ضدرسوب دیگ بخار هستند که در جدول زیر مکانیسم عملکرد هرکدام را مشاهده می‌کنید:

عامل ضدرسوب بویلر متودولوژی
جداکننده (Sequester) مواد درون مخزن را در حالت تعلیق یا سوسپانسیون حفظ می‌کند.
دیسپرسنت (Dispersant) با پخش بار در سطح ذرات آن ها را در معلق نگه می‌دارد.
کیلیت کننده (Chelator) تشکیل کمپلکس شیمیایی قوی با ذرات
بایوساید (Biocide) باعث توقف کامل یا ایجاد اختلال در فعالیت میکروارگانیسم‌ها می‌شود.

رسوب در دیگ بخار

آب تغذیه دیگ بخار باید عاری از سختی باشد. گاهی به سبب کوتاهی و یا بهره‌برداری نادرست از دستگاه سختی‌گیر و یا عدم احیا به‌موقع رزین‌ها، مقداری سختی وارد آب تغذیه دیگ می‌شود. افزایش دمای آب در دیگ بخار حلالیت املاح آب را کاهش می‌دهد. آب مجاور سطوح گرم اشباع می‌گردد و شرایط رسوب‌گذاری مواد کم محلول، فراهم می‌شود.

رسوب ایجاد شده در دیگ بخار، عایق حرارت است. اگر جداره لوله‌ای توسط رسوب پوشیده شود، راندمان حرارتی دیگ افت می‌کند. در نتیجه جذب حرارت از گازهای حاصل از احتراق کاهش می‌یابد، انرژی هدر می‌رود و تولید بخار کم می‌شود. به‌منظور جبران کاهش تولید بخار، سوخت و بار حرارتی دیگ افزایش می‌یابد. تحت این شرایط، لوله‌ها گداخته شده و مقاومت خود را از دست می‌دهند.

رسوب گیری دیگ بخار

رسوب گیری دیگ بخار

رسوب زدایی دیگ بخار

رسوب‌های جداره و لوله‌های دیگ بخار به روش مکانیکی و یا شیمیایی پاک می‌شوند. به طور معمول مواد شیمیایی که برای این منظور بکار می‌روند، پایه اسیدی دارند. برای این منظور بکار می‌روند، پایه اسیدی دارند. برای جلوگیری از اثرات نامطلوب اسید بر روی فلز به آنها موادی به نام بازدارنده (Inhibitor) می‌افزایند. این ترکیب تحت عنوان رسوب‌زدا (Descaler) در بازار عرضه می‌شود.

اسید بکار رفته در این مواد، بسته به جنس و حساسیت دستگاه‌ها ممکن است، معدنی، آلی و یا مخلوطی از هر دو باشد. برای رسوب‌زدایی، محلول ۵ تا ۸ درصد رسوب‌زدا به کمک پمپ سیرکولاسیون از قسمت فوقانی وارد دیگ بخار می‌شود و از لوله تخلیه در قسمت تحتانی خارج و به تانک سیرکولاسیون برمی‌گردد. شیر خروجی هوای دیگ بخار، برای خروج گازها باز است. شستشو تا ثابت ماندن غلظت اسید ادامه می‌یابد.

غلظت اسید با استفاده از محلول سود یک نرمال، کنترل می‌شود. میزان مصرف اسید، بستگی به حجم دیگ بخار و مقدار رسوب دارد. درصورتی‌که رسوب سولفاتی و سیلیسی در دیگ بخار وجود داشته، به همراه رسوب‌زدا از آمونیوم بای فلوراید (NH4HF2) استفاده می‌شود. باید توجه داشت از مخلوط اسید و این ماده، اسید فلوئوریک تولید می‌گردد که گازی سمی و خطرناک است. رعایت نکات ایمنی در حین کار الزامی است. عملیات رسوب‌زدایی در دمای پایین‌تر از ۶۰ درجه سانتیگراد انجام می‌گیرد، تا ماده محافظ تجزیه نشود و خاصیت خود را حفظ نماید.

پس از خاتمه رسوب‌زدایی و شستشو با آب، برای خنثی‌کردن باقیمانده اسید، دیگ بخار را با محلول ۵% یک خنثی‌کننده که ماده‌ای قلیایی است، پر می‌کنند. این محلول تا دمای جوش گرم می‌شود. سپس دیگ، تخلیه و دوباره با آب گرم شستشو می‌گردد.

مهم: دیگ بخار را نباید پس از رسوب‌زدایی خالی و بدون آب نگهداری کرد.

مطلب مکمل: رسوب در مبدل های حرارتی

ترکیب شیمیایی برخی از رسوب های مشاهده شده در دیگ بخار

نوع رسوب و ترکیبات آن را نمی‌توان پیش‌بینی کرد که با تغذیه آب معینی چه نوع رسوبی در دیگ بخار ایجاد خواهد شد. حتی با مصرف یک نوع آب، نوع رسوب در نقاط مختلف با یکدیگر متفاوت است. بررسی تأثیر ضخامت رسوب بر روی میزان مصرف سوخت نشان می‌دهد که رسوبی به ضخامت ۵ میلی‌متر مصرف سوخت را تا ۸ % افزایش می‌دهد. تحت این شرایط برای کارخانه‌ای که ۲۵۰۰۰۰ لیتر در سال سوخت مصرف می‌کند، ۲۰۰۰۰ لیتر سوخت اضافی نیاز است.

ترکیب شیمیایی انواع مختلف رسوب

سولفات کلسیم CaSO
کربنات کلسیم (آرانگونیت) CaCO3
مارسنگ (سرپانتین)
گزونوتلیت
آنالیست Na2O.Al2O3.4SiO2.2H2O
فسفات منیزیم Mg5(PO4)3OH
بروسیت Mg(OH)2
هماتیت Fe2O3
مگنتیت Fe3O4
هیدروکسی آپاتیت CCa10(OH)2(PO4)6
پکتولیت Na2O.4CaO.6SiO2.H2O
کنترل تشکیل رسوب در دیگ بخار

کنترل تشکیل رسوب در دیگ بخار

کاهش و جلوگیری از تشکیل رسوب در دیگ های بخار

به‌منظور کاهش و جلوگیری از تشکیل رسوب در دیگ‌ بخار، موارد زیر توصیه می‌شود:

  • هنگام بهره‌برداری از سختی‌گیر، در احیا و نگهداری آن دقت کافی به عمل آید تا از عبور آب سخت جلوگیری شود.
  • سختی باقیمانده در آب تغذیه دیگ بخار، با افزایش مواد شیمیایی مناسب (مانند فسفات‌ها و پراکنده‌کننده‌ها) کنترل شود. این ترکیبات در محیط قلیایی با سختی باقیمانده ترکیب شده و تولید مواد نامحلول لجن مانندی می‌کنند که به جداره دیگ بخار و یا لوله نمی‌چسبند.
  • با زیرآب‌زدن به‌موقع و کافی، غلظت املاح داخل دیگ بخار کنترل شود.
  • مقدار تزریق مواد شیمیایی به آب تغذیه دیگ بخار به نحوی تنظیم شود که باقیمانده آنها در دیگ بخار در حد مطلوب باشد تا از تشکیل رسوب در بویلر جلوگیری شود.

استفاده مواد شیمیایی برای جریان آب لوله های بویلر

آب تغذیه از آب آشامیدنی (معمولا آب شهر خارج از اتاق دیگ بخار / فرایند) و مایع (بخار مایع شده در دیگ بخار) تشکیل شده است. آب خوراکی به طور معمول حاوی ناخالصی است که می‌تواند باعث رسوب و سایر مشکلات مرتبط در داخل دیگ بخار شود. ناخالصی‌های معمول در آب عبارتند از قلیا، سیلیس، آهن، اکسیژن محلول و کلسیم و منیزیم (سختی). تخلیه، فرایند حذف فاضلاب دوره‌ای یا پیوسته، برای محدود کردن غلظت ناخالصی‌ها در آب دیگ بخار و کنترل تولید سطح جامد محلول در دیگ بخار استفاده می‌شود. تخلیه بویلر علاوه‌بر استفاده از مواد شیمیایی ضروری است.

محصولات مواد رسوب زدا دیگ بخار

انتی اسکالانت فلوکن 260

فروش بایوساید

شرکت دکتر کمیکال تامین‌ کننده مواد ضد خوردگی و مواد ضد رسوب مورد نیاز صنایع مختلف می‌باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه فروش مواد شیمیایی و قیمت با کارشناسان بخش فروش در تماس باشید.

اکسیژن زدا

اکسیژن محلول در تمامی آب‌هایی که به نحوی با اتمسفر هوا در تماس هستند، موجود است و شاخصی از کیفیت آب است. حذف اکسیژن محلول از آب را تجزیه هوازدایی می‌نامند که به روش‌های معمول مکانیکی، حرارتی و شیمیایی انجام می‌گیرد. آب مهم‌ترین ماده حیات و آبادانی است. بسیاری از مشکلات بهداشتی کشورهای در حال پیشرفت، ناشی از عدم برخورداری از آب آشامیدنی سالم است.

تصفیه آب برای بشر دارای سابقه‌ای طولانی و قدیمی است و در تصفیه آب شناسایی ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب حائز اهمیت هستند که بایستی این شرایط با استانداردهای موجود مطابقت داشته باشند. اکسیژن محلول شاخصی مربوط به کیفیت آب است و در تمامی آب‌هایی که به نحوی با اتمسفر هوا در تماس هستند، موجود است.

تجزیه هوازدایی

حذف اکسیژن از آب را تجزیه هوازدایی می‌نامند که به روش‌های معمول هوازدایی مکانیکی، حرارتی و شیمیایی انجام می‌گیرد. هیدرازین نیز یکی از مواد معمول مصرفی در اکسیژن‌زدایی می‌باشد و مصرف این ماده طی دو دهه اخیر به دلیل شناخت اثرات مضر آن بر بدن انسان و محیط‌زیست به‌شدت رو به کاهش گذاشته و اقدامات وسیع جهانی برای جایگزینی آن با مواد غیرسمی در حال انجام است.

خرید مواد اولیه تصفیه آب با تضمین کیفیت و دریافت نمونه محصول

اکسیژن‌ زدایی از آب بویلر

از ماده کربوهیدرازید به‌عنوان جایگزین مناسب برای هیدرازین برای اکسیژن‌زدایی از آب بویلرها و در واقع حل مشکل زیست‌محیطی و خطرات ناشی از مصرف هیدرازین استفاده شده است. کاهش اکسیژن محلول آب با استفاده از دی اتیل هیدروکسیل آمین در حضور هیدروکینون یا کینون به‌عنوان کاتالیزور با درنظرگرفتن سرعت واکنش و بازده کاتالیزور موردمطالعه قرار گرفته است.

نتایج نشان داد که سیستم حذف اکسیژن با استفاده از دی اتیل هیدروکسیل آمین گالیک اسید کاتالیزوری کارآمدتر نسبت به سیستم فعلی دی اتیل هیدروکسیل آمین هیدروکینون است؛ زیرا در نهایت کاهش اکسیژن محلول با بازده بالاتری در واکنش صورت می‌گیرد.

خوردگی در سیستم‌های تولید بخار باعث ایجاد مشکلات زیادی در واحدهای صنعتی می‌شود. اکونومایزر و گرم‌کننده آب تغذیه اولین مناطقی هستند که در یک سیستم تولید بخار در حال کار دچار خوردگی می‌شود.

اکونومایزر به دلیل استفاده از انرژی گاز در حال خروج از سیستم بویلر، عاملی کلیدی در افزایش بهره‌وری حرارتی بویلر است. بروز خوردگی باعث کاهش بهره‌وری بویلر می‌شود. عموماً خوردگی در این تجهیزات در اثر ورود گاز اکسیژن، دی‌اکسیدکربن و آمونیاک رخ می‌دهد.

سیستم‌های تولید بخار معمولی شامل بخش پیش بویلر (هیترهای یوازدا، لوله‌کشی، پمپ‌ها، هیترهای مرحله‌ای و اکونومایزر)، بخش تولیدکنندهٔ بخار (شامل بویلر، سوپرهیترها و ری هیترها)، بخش بعد از تولیدکنندهٔ بخار (شامل تجهیزات فرایندی، لوله‌های بخار و تله‌های کندانس) و بخش کندانس (شامل لوله‌ها، فلاش‌تانک‌ها، پمپ‌ها و تانک‌های ذخیرهٔ کندانس) است.

خوردگی در سیستم‌های تولید بخار باعث ایجاد مشکلات زیادی در پالایشگاه‌ها، واحدهای گاز و پتروشیمی می‌شود. خوردگی در بویلرها تابعی از غلظت اکسیژن، دی‌اکسیدکربن و آمونیاک و نحوه کنترل این‌گونه‌ها و در برخی موارد ناشی از وجود آنیون‌های هیدروکسید و کلراید یا غلظت بالای مواد شیمیایی چلانت در آب بویلر است.

به‌هرحال، در سیستم‌های پیشرفته‌تر تولید بخار، معمولاً کنترل گازهای محلول در آب مانند اکسیژن و دی‌اکسیدکربن منجر به کاهش خوردگی دیوارهٔ داخلی تیوب‌های مورداستفاده در سیستم‌های تولید بخار می‌شود.

اکسیژن عامل اصلی خوردگی پیش از بویلر و داخل بویلر خواهد بود. خوردگی اکسیژنی و محصولات خوردگی در بویلر باعث تحمیل هزینهٔ سنگین نگهداری بویلر می‌شود. خرابی تجهیزات گران‌قیمت و رسوب محصولات خوردگی منجر به کاهش بازدهی سیستم بویلر می‌شود؛ بنابراین پایش و کنترل غلظت اکسیژن در بویلر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

در عمل به‌منظور جلوگیری از وقوع خوردگی اکسیژنی در بویلر، غلظت اکسیژن در آب بویلر باید به چند ppb تقلیل یابد و در این مقادیر کم کنترل شود. اکونومایزر و گرم‌کننده آب تغذیه اولین مناطقی هستند که در یک سیستم در حال کار دچار خوردگی اکسیژنی می‌شود.

در مواردی که مقدار اکسیژن محلول در آب زیاد باشد، خوردگی اکسیژنی ممکن است قسمت‌های دیگر سیستم بویلر را نیز تحت‌تأثیر قرار دهد. در اکثر موارد، خسارات ناشی از خوردگی اکسیژنی حتی اگر مقدار اکسیژن در یک محدوده زمانی کوتاه از حد مجاز فراتر رفته باشد بسیار زیاد است.

باتوجه‌به این که عملکرد اکسیژن زداها نیاز به گذشت زمان دارد، لازم است یک فاصله زمانی بین تزریق مواد اکسیژن زدا و مصرف آب در بویلر وجود داشته باشد. به همین دلیل برای آن که ماکزیمم مدت‌زمان برای عملکرد اکسیژن زدا فراهم شود، تزریق آن باید بلافاصله بعد از هوازدایی مکانیکی باشد.

معمولاً تزریق در تانک ذخیرهٔ هوازدا انجام می‌گیرد علاوه بر این، استفاده از مواد شیمیایی با قابلیت کاتالیزوری در حذف اکسیژن برای کاهش زمان عملکرد آن پیشنهاد می‌گردد. اکسیژن زداها در شکل کاتالیست شده (نمک‌های کبالت و منگنز به طور معمول برای سولفیت و کاتالیست‌های ارگانیک معمولاً برای اکسیژن زداهای فرار) استفاده می‌شود.

اکسیژن زدایی دیگ بخار

خوردگی ناشی از اکسیژن در بویلرها می‌تواند با افزودن مواد شیمیایی اکسیژن زدا قبل از سیستم تولیدکننده بخار کنترل شود. مواد اکسیژن زدا همراه با مواد شیمیایی دیگر به‌عنوان یک محلول آبی در قسمت بالادستی تزریق می‌شوند.

مواد اکسیژن‌زدایی که به‌صورت گسترده‌ای کاربرد دارند سدیم سولفات (Na2SO3) و هیدرازین (N2H4) هستند که هر دو به‌عنوان یک سیستم کاتالیزی در دماها و فشارهای پائین‌تر، جهت افزایش واکنش‌پذیری با اکسیژن می‌شوند. کینون‌ها و نمک‌های کبالت عموماً به‌عنوان کاتالیست استفاده می‌شوند.

ترکیبات اکسیژن زدا

حذف کننده های اکسیژن

حذف کننده های اکسیژن

سولفیت

سولفیت ارزان‌ترین و فعال‌ترین اکسیژن زدا برای بویلرهای با فشار متوسط و پائین‌تر (تا ۶۰۰ psig (42 bar abs)) است. سدیم سولفیت در واکنش با اکسیژن، سدیم سولفات را تولید کرده که باعث ایجاد مواد جامد در سیستم بویلر چرخشی است.

سولفیت اکسیژن

سولفیت اکسیژن

بنابراین؛ در فشار بالا و بویلرهای فوق بحرانی، جائیکه مواد جامد مشکلی اساسی ایجاد می‌کنند، سولفیت نمی‌تواند راهگشا باشد. دوز تئوری سدیم سولفیت یا تعداد واحدهای Na2SO3 موردنیاز برای مصرف یک واحد اکسیژن می‌تواند بر اساس واکنش آن با اکسیژن به‌صورت زیر محاسبه گردد:

واکنش سولفیت با اکسیژن

واکنش سولفیت با اکسیژن

بنابراین ۸ واحد سدیم سولفیت برای مصرف یک واحد اکسیژن به بویلر اعمال می‌شود. نوعاً غلظت‌های باقی‌مانده از سولفیت تا ۲۰ ppm در بویلر باقی می‌ماند. زمانی که فشار به ۶۰۰ psig می‌رسد، سولفیت به سولفور دی‌اکسید و هیدروژن سولفید با دو روش شکسته می‌شود.

اکسیژن گیر

اکسیژن گیر

هر دو گازهای خورنده هستند که با بخار بویلر را ترک می‌کنند.

سولفیت اکسیژن‌زدای مؤثری است، اما غیر فرار بوده و بویلر را با بخار ترک نمی‌کند؛ بنابراین محافظتی برای سیستم ایجاد نمی‌کند. همچنین سولفیت سبب کاهش هماتیت به مگنتیت نمی‌شود و در رسوب‌زدایی بویلر از مواد جامد مؤثر نمی‌باشد.

از اکسیژن زداهایی که در بویلرهای فشار بالا کاربرد دارند دی اتیل هیدروکسی آمین است که با هیدرازین و هیدرازین کاتالیز شده رقابت می‌کند. هیدرازین در فشارها و دماهای بالا باعث تولید گازهای خورنده نمی‌شود و در واکنش با اکسیژن نیتروژن و آب تولید می‌کند.

هیدرازین

اکسیژن محلول نقش مهمی در خوردگی در چرخه بخار نیروگاه‌ها دارد و استفاده از مواد اکسیژن زدا یکی از راه‌های نگه‌داشتن آن در کمترین حد ممکن است.

اندازه‌گیری هیدرازین و سایر مواد شیمیایی اکسیژن زدا، از خوردگی اکسیژن یا مصرف بیش از حد آن که باعث افزایش هزینه‌های عملیاتی می‌شود و خطر خوردگی مس را افزایش می‌دهد، ممانعت می‌کند.

اندازه‌گیری بسیار دقیق، پایدار و سریع هیدرازین باعث بهبود کنترل فرایند و کنترل کارایی سیستم می‌شود. معیارهای زیادی برای انتخاب ماده اکسیژن زدا وجود دارد.

اولین معیار این است که نباید مواد جامد تولید کند که می‌تواند به پره‌های توربین آسیب برساند و یا گرما ایجاد کند. نتیجه این است که در ابتدا به دنبال اکسیژن زدای غیرآلی و غیر جامد باشید.

سایر معیارهای موردنیاز برای انتخاب اکسیژن زدا عبارت‌ اند از:

  • راندمان واکنش سریع در هر دما
  • خطر سرطان‌زا یا کارکرد دیگری نداشته باشد
  • پایداری حرارتی مناسب در دمای بالا
  • محصول جانبی تولید شده در مدار میعانات نداشته باشد و به شکل‌گیری یک فیلم فلزی غیرفعال کمک کند.
  • واکنشی با سایر مواد شیمیایی مورداستفاده نداشته باشد
  • باعث کاهش در pH به سطح خورنده نشود
  • مقرون‌به‌صرفه باشد

هیدرازین

هیدرازین یک ترکیب معدنی، یک مایع قابل اشتعال بی‌رنگ است با بویی شبیه آمونیاک. به روش‌های مختلف واکنش نشان می‌دهد:

1.در مرحله اول، محصول واکنش بین هیدرازین و اکسیژن نیتروژن است که هیچ تأثیری در عملکرد دیگ بخار و توربین ندارد.

واکنش هیدرازین و اکسیژن

واکنش هیدرازین و اکسیژن

2.هیدرازین باقیمانده، هنگامی‌که بیش از 205 درجه سانتی‌گراد در دیگ بخار گرم شود، به آمونیاک تبدیل می‌شود که سطح pH آب ورودی را افزایش می‌دهد و خطر خوردگی اسیدی را کاهش می‌دهد.

تبدیل هیدرازین به آمونیاک

تبدیل هیدرازین به آمونیاک

3.در آخر هیدرازین با لایه هماتیت (Fe2O3) روی لوله‌های دیگ بخار واکنش نشان می‌دهد و یک‌لایه مگنتیت پایدار و سخت (Fe3O4) تشکیل می‌دهد و از دیگ بخار در برابر خوردگی بیشتر محافظت می‌کند.

واکنش هیدرازین و هماتیت

واکنش هیدرازین و هماتیت

بیشتر هیدرازین با تغییر در فرایند Raschig تولید می‌شود، جایی که آمونیاک با استفاده از هیپوکلریت قلیایی با حضور یا بدون حضور یک کتون مانند استون یا بوتان اکسید می‌شود. همچنین با اکسیداسیون آمونیاک توسط پراکسید هیدروژن در حضور بوتانون و یک ماده انتقال‌دهنده اکسیژن قابل تهیه است.

هیدرازین بدون آب با شکستن آیزوتروپ هیدرازین – آب با آنیلین ساخته می‌شود. بخار آنیلین و آب متراکم و فاز جدا می‌شود. لایه آب آلوده به مقدار کمی آنیلین و هیدرازین به حوضچه تصفیه بیولوژیکی می‌رود. آنیلین و هیدرازین بدون آب در یک ستون نهایی از هم جدا می‌شوند.

کاربرد هیدرازین

هیدرازین در فرم هیدراته شده آن، (محلول‌هایی با غلظت 01/0 تا 100 درصد) در کاربردهای مختلف استفاده می‌شود. هیدرازین برای سنتز ترکیبات داروئی، مواد شیمیایی مورداستفاده در کشاورزی مانند حشره‌کش‌ها، آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و مواد شیمیایی مورداستفاده در بویلرها و سیستم‌های حرارتی استفاده می‌شود.

هیدرازین به‌عنوان یک عامل تثبیت‌کننده آمین‌های آروماتیک برای تولید رنگ‌ها، جوهرها و رنگ‌های آلی استفاده می‌شود. هیدرازین به‌عنوان یک معرف برای درمان پسماندهای راکتور هسته‌ای نیز مورداستفاده قرار می‌گیرد. از هیدرازین به‌عنوان یک مونومر در پلیمریزاسیون‌ها و همچنین هیدرازین برای پوشش‌های پلی‌اورتان و چسب‌ها استفاده می‌شود.

کاربرد اصلی و عمده هیدرازین به‌عنوان یک مهارکننده خوردگی در تصفیه آب، برای ازبین‌بردن اکسیژن محلول در سیستم است. برای تنظیم pH در آب خوراک دیگ‌ها و برای حذف مواد جامد از ژنراتور بخار، به‌ویژه در نیروگاه‌های هسته‌ای و حرارتی از هیدرازین استفاده می‌شود. اکسیژن‌ زدایی بخار توسط هیدرازین ممکن است در کارخانه‌های کاغذ، ساخت فولاد و تولید مواد شیمیایی نیز انجام شود.

همچنین از این ماده به‌عنوان ماده کاهش‌دهنده در رسوب فلزات استفاده می‌شود (مثلاً نیکل، کروم، قلع و فلزات گران‌بها). در ساخت پلاستیک و شیشه؛ برای بازیابی فلزات گران‌بها و اساسی از محلول‌های نمک فلزی و به‌عنوان ماسه پساب در تصفیه معرف‌های شیمیایی از هیدرازین استفاده می‌شود.

در محاسبات تئوری هیدرازین برای اکسیژن‌زدایی نسبت استفاده از هیدرازین به اکسیژن یک است:

مول هیدرازین

مول هیدرازین

در عمل، هیدرازین به‌صورت ۱۰۰ درصد اضافه استفاده می‌شود. باقی‌مانده اکسیژن زدای هیدرازین در بویلر معمولاً ۱ ppm است. هیدرازین در ایجاد رسوب و مواد جامد در بویلر نقشی نداشته و بنابراین تخلیه و خروج مکانیکی مواد جامد از بخش خروجی بویلر به‌عنوان لجن کاهش می‌یابد.

هیدرازین همچنین باعث بهبود تشکیل فیلم محافظ مگنتیت بر روی لوله‌ها و درام بویلر شده و غبار قرمز آهنی (هماتیت) را به مگنتیت تبدیل می‌کند. به دلیل همین اثرات محافظتی است که مقدار اضافی از این اکسیژن زدا برای بویلرها استفاده می‌شود. استفاده از اکسیژن زدای هیدرازین بدون محدودیت نیست.

هیدرازین ماده‌ای فرار نیست و وقتی با اکسیژن واکنش می‌دهد نمی‌تواند از طریق بخار بویلر را ترک کند. در بویلرهایی که در بالاتر از ۴۰۰ °F (205°C) کار می‌کنند، هیدرازین می‌تواند به آمونیاک تبدیل شده و با بخار تبخیر گردد و در حضور اکسیژن به فلزات دارای مس، واکنش دهد.

NH4

NH4

اندازه‌ گیری و بررسی هیدرازین

ترکیبات هیدرازین در آب بسیار محلول هستند و می‌توان با استفاده از اسپکتروفتومتری اندازه‌گیری کرد. هیدرازین‌های دیگر، مانند 1،1- و 1،2- دی متیل هیدرازین، ممکن است در این روش‌ها اختلال ایجاد کند. علاوه بر این، اندازه‌گیری هیدرازین بر اساس روش‌های رنگ‌سنجی تجاری، با LOD 65 میکروگرم بر مترمکعب برای نوارها و 330 میکروگرم بر مترمکعب برای لوله‌ها (IPCS ، 1987a).

اخیراً یک کاوشگر نوری برای هیدرازین موجود در هوا ایجاد شده است که از خروجی‌های رنگ‌سنجی، فلورسنت و شیمیایی استفاده می‌کند و LOD آن 3.2 ppb (0.1 µM) است. تولید و استفاده از هیدرازین ممکن است منجر به انتشار آن به محیط شود. هیدرازین در نمونه‌های فاضلاب در مقادیر پایین مشاهده شده است.

کربوهیدرازید

کربوهیدرازید اکسیژن زدای فراری است که باعث ایجاد مواد جامد در سیستم نمی‌شود. این اکسیژن زدا به‌راحتی با اکسیژن در دماها و فشارهای پائین، واکنش داده و باعث محافظت فلزی در بویلر می‌شود. کربوهیدرازین می‌تواند در دمای بالاتر از ۳۵۰°C (180°C) جهت واکنش با اکسیژن به هیدرازین شکسته شود؛ اما این تبدیل لزوماً برای اکسیژن‌زدایی آن نیست به دلیل اینکه کربوهیدرازید می‌تواند مستقیماً با اکسیژن وارد واکنش شود.

واکنش اکسیژن

واکنش اکسیژن

دوز موردنیاز برای هر واحد اکسیژن، ۱٫۴ واحد کربوهیدرازید است. باید توجه شود که در واکنش کربوهیدرازید با اکسیژن، دی‌اکسید – کربن تولید می‌شود که این گاز به‌عنوان کربونیک اسید (H2CO3) حل شده و باعث ایجاد خوردگی در لوله‌های برگشتی می‌شود. اکسیژن زدای کربوهیدرازید نمی‌تواند در کاربردهایی که بخار با مواد غذایی در تماس است، بکار رود.

اریتوربات

اریتوربات، بعنوان اکسیژن زدای بی خطر در FDA پذیرفته شده و می‌تواند در کاربردهای فرایندی صنایع غذایی استفاده شود. دوز مصرفی این اکسیژن زدا ۱۱ واحد بر هر واحد اکسیژن است. اکسیژن زدای اریتوربیک اسید غیر فرار بوده و در بویلر بای می‌ماند و با بخار خراج نمی‌شود.

متیل اتیل کتوکسیم (MEKO) یک اکسیژن زدای فرار بوده و دارای ویژگی محافظت فلزی است. این اکسیژن زدا با اکسیژن واکنش داده و باعث تشکیل متیل اتیل کتون، نیتروز اکسید و آب می‌شود:

واکنش حذف کننده اکسیژن

واکنش حذف کننده اکسیژن

دوز مصرفی اکسیژن زدای مذکور ۵٫۴ واحد به ازای اکسیژن است.

هیدروکینون

هیدروکینون که بعنوان کاتالیزور واکنش‌های اکسیژن زداها با اکسیژن استفاده می‌شود، در کاربردهای مختلف مورد آزمون قرار گرفته است و اثرات مؤثر آن در کاهش سطح اکسیژن تا رنج ۱-۲ ppb تأیید شده است. این اکسیژن زدا با اکسیژن وارد واکنش شده و بنزوکینون را تشکیل می‌دهد:

بنزوکینون

بنزوکینون

دوز تئوری اکسیژن زدای هیدروکینون ۶٫۹ واحد به ازای هر واحد اکسیژن است. هیدروکینون به شدت در بویلرهای با دما و فشار پائین با اکسیژن واکنش داده و در سیستم‌های فشار بالا به صورت فرار است. این اکسیژن زدا به آمونیاک تبدیل نشده و بنابراین در آلیاژهای دارای مس استفاده می‌شود.

دی اتیل هیدروکسی آمین یا DEHA

دی اتیل هیدروکسی آمین یا DEHA یک اکسیژن زدای محافظتی است که در واکنش با اکسیژن باعث تشکیل استات، نیتروژن و آب می‌شود:

DEHA

DEHA

در تئوری، ۱٫۲۴ واحد DEHA با یک واحد از اکسیژن واکنش می‌دهد؛ اما در عمل دوز ۳ به ۱ DEHA به اکسیژن پیشنهاد می‌شود. DEHA مزیت‌های دیگری نسبت به اکسیژن زداهای مذکور داراست. این اکسیژن زدا نسبت به سولفیت، هیدرازین و اریتوربات فرارتر و ویژگی محافظتی بیشتری دارد و استفاده از آن بی خطرتر از هیدرازین است.

در ملاحضات تئوری، DEHA کمتری نسبت به اریتوربات و متیل اتیل کتوکسیم موردنیاز است. همچنین از نظر سمیت نسبت به کربوهیدرازید باعث تولید هیدرازین تحت شرایط واکنش نمی‌شود.

نسبت به اکسیژن زداهای دیگر، DEHA کاتالیز شده و غیر کاتالیزی واکنش پذیری بهتری با اکسیژن دارند. سدیم سولفات کاتالیز شده یکی از اکسیژن زداهای بسیار فعال در صنعت است که در سیستم‌های فشار پائین استفاده می‌شود.

بین اکسیژن زداهای ارجح برای سیستم‌های با فشار بالا DEHA بالاترین سرعت واکنش را با اکسیژن دارد. در ۷۰ °F (21 °C)و pH=8.5، DEHA سطح اکسیژن حل شده را در ۱۰ دقیقه از ۹ ppm به۴ ppm کاهش داده درحالی‌که کربوهیدرازید، هیدرازین کاتالیزشده و اریتوربات سطح اکسیژن را به ۷ppm می‌رسانند.

در طی ۳۰ دقیقه سطح اکسیژن برای DEHA به زیر ۱ ppm می‌رسد درمقایسه با اکسیژن زداهای دیگر که ۶ ppm می‌رسد. در ملاحضات حرارتی محصولات جانبی که از تخریب اکسیداتیو DEHA بدست می‌آیند، دی آلکیل آمین‌ها، استالدهید، استال-دوکسیم و استیک اسید هستند که استیک اسید باعث بهبود خوردگی در pH های پائین در سیستم می‌شود و به صورت سدیم و کلسیم استات به رسوبات بویلر اضافه می‌شود. اکسیژن زداهای دیگر شامل اریتوربات، MEKO و هیدروکینون نیز به اسیدهای آلی تجزیه می‌شوند.

سرعت واکنش

سرعت واکنش

ماده کربوهیدرازید چیست؟

کربوهیدرازید یک کریستال سفید کریستالی نازک و کوتاه ستونی یا پودر سفید در دمای اتاق است. این ماده در الکل نامحلول است، به‌راحتی در آب با گرما جذب می‌شود. این ماده در الکل، اتر و بنزن نامحلول است. به همین دلیل نوعی مشتق از هیدرازین است و بنابراین توانایی کاهش قوی دارد.

این جامد کریستالی سفید با نقطه ذوب 153 درجه سانتی‌گراد، پس از ذوب تجزیه می‌شود و بسیار محلول در آب است.

واکنش غیرمستقیم (> 180 درجه سانتی‌گراد)

واکنش کربوهیدرازید

واکنش کربوهیدرازید

تجزیه (> 200 درجه سانتی‌گراد)

تجزیه کربوهیدرازید

تجزیه کربوهیدرازید

دوز تئوری موردنیاز برای تراشیدن یک قسمت  D2O 1.4 کربوهیدرازید است. بسیاری از همان مزایای هیدرازین وجود دارد؛ اما بدون خطر سرطان‌زایی: تولید آمونیاک با افزایش pH و محافظت در برابر خوردگی کارآمد، ایجاد مگنتیت به‌عنوان لایه محافظ. به همین دلایل، کربوهیدرازید جایگزین مناسبی برای هیدرازین است.

این ماده غیرسمی است و می‌تواند جایگزین هیدرازین و اکسیم‌ها شود. دارای طیف گسترده‌ای از کاربردها در صنعت است. به‌عنوان‌مثال، می‌تواند به‌عنوان ماده اکسیژن زدای آب بویلر در زمینه تصفیه آب مورداستفاده قرار گیرد و به‌عنوان پیشرفته‌ترین مواد برای ترکیب اکسیژن آب دیگ محسوب می‌شود.

از نظر سمیت و نقطه ذوب بسیار کم است و راندمان اکسیداسیون آن بسیار بیشتر از مواد فعلی مورداستفاده است و محصولی ایده‌آل برای ایمنی و حفاظت از محیط‌زیست است. همچنین می‌تواند به‌عنوان اجزای پیشرانه موشک مورداستفاده قرار گیرد. علاوه بر این، باتوجه‌به اینکه اتم‌های هیدروژن متصل شده به اتم نیتروژن به‌راحتی توسط گروه‌های دیگر جایگزین می‌شوند، می‌توانند به‌عنوان عوامل متصل‌کننده الیاف الاستیک در زمینه نساجی، دستگاه محافظ فرمالدهید و همچنین آنتی‌اکسیدان رنگ‌دانه کاروتن مورداستفاده قرار گیرند. علاوه بر این، افزودن مقدار مناسب کربوهیدرازید به قارچ‌کش‌های فنل حاوی می‌تواند در جلوگیری از تغییر رنگ و لک بودن نقش داشته باشد. به‌عنوان یک ماده اولیه شیمیایی و صنایع شیمیایی واسطه، از آن در پزشکی، علف‌کش‌ها، تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهان، رنگ‌ها و سایر صنایع بسیار استفاده می‌شود.

مزایای کربوهیدرازید

کربوهیدرازید که با نام‌های تجاری مختلفی به بازار عرضه می‌شود، جایگزین خوبی برای هیدرازین است که از مزایای اضافی موردنظر برای ازبین‌بردن اکسیژن جهت کنترل اکسیژن و بدون تأثیر سوء بر شیمی چرخه آب است. Carbohydrazide در شرایط آزمایشگاهی در حذف اکسیژن در مقایسه با هیدرازین در هر دمایی مؤثرتر است. کربوهیدرازید تا دمای 135 درجه سانتی‌گراد از نظر حرارتی ثابت است و به‌سرعت با اکسیژن واکنش می‌دهد. در دمای بالاتر از 135 درجه سانتی‌گراد، به هیدرازین و دی‌اکسیدکربن را هیدرولیز می‌شود.

بازده و عملکرد نهایی تجهیزاتی که مانند دیگ‌های بخار و آب‌کار می‌کنند بستگی به مواد شیمیایی دارد که برای کنترل خوردگی و پوسته‌پوسته شدن آب مورداستفاده در سیستم استفاده می‌شود. در دیگ‌های بخار و سایر تجهیزات که از فولاد ساخته شده‌اند، اکسیژن ممکن است باعث خوردگی شود.

عاملی که ممکن است خطر خوردگی در دیگ‌های بخار را در دمای بالا افزایش دهد. آب خوراکی که به دیگ‌های بخار تغذیه می‌شود باید حاوی مواد شیمیایی باشد که مانند هیدرازین بازدارنده خوردگی هستند تا کنترل اکسیژن را کنترل کنند. اما در حقیقت، هیدرازین به دلیل گزارش‌ها بسیار سمی است؛ بنابراین می‌تواند چندین مشکل سلامتی ایجاد کند. برای کاهش خطرات ناشی از مواد شیمیایی پاک‌کننده اکسیژن، برخی از مواد شیمیایی با مواد قبلی مانند کربوهیدرازید جایگزین می‌شوند.

کربوهیدرازید میزان اکسیژن را که باعث خوردگی می‌شود به حداقل می‌رساند و همچنین باعث کاهش پوسته‌پوسته شدن و رسوب اکسید آهن می‌شود. Carbohydrazide هیچ ماده غیرآلی را به سیستم اضافه نمی‌کند. به‌منظور به حداکثر رساندن بازده ضد خوردگی، زمان ماند باید افزایش یابد. بسیار پایدار و کارآمد در طیف گسترده‌ای از دما است.

فروش بازدارنده خوردگی از فروشگاه مواد شیمیایی دکتر کمیکال 

کربوهیدرازید با تشکیل یک فیلم منفعل محافظ بر روی فلز و افزایش pH در خط میعانات، از خوردگی جلوگیری می‌کند و در نتیجه ماندگاری دیگ‌های بخار را افزایش می‌دهد. اگرچه ممکن است در هر نقطه‌ای به سیستم دیگ بخار اضافه شود، اما تصفیه آب خوراک دیگ بخار بیشترین کارایی را دارد، ترجیحاً همان‌طور که از دستگاه‌های گاز زدایی می‌شود.

مدت‌زمان ماند کربوهیدرازید قبل از تشکیل بخار باید به حداکثر برسد تا حداکثر محافظت در برابر خوردگی حاصل شود. کربوهیدرازید یک جاذب اکسیژن و کی لیت دهنده مؤثر در کل دامنه دمائی است که بویلر به‌طورکلی تحت آن قرار می‌گیرد.

کربوهیدرازید، تنها در مدت ده سال، جایگزین هیدرازین در 20٪ از صنایع لوازم الکتریکی ایالات متحده شده است. Carbohydrazide با بیشترین کاربرد برای جایگزینی هیدرازین، هم اکنون در بیش از 275 دیگ بخار آب مورداستفاده است که بیش از 60000 مگاوات ظرفیت نصب شده را دارد. به‌موقع گزارش این تجربه که کل فشارهای دیگ بخار آب، شامل 3500 واحد فوق بحرانی psi را پوشش می‌دهد ، به‌موقع است. داده‌ها در مورد اثرات استفاده از کربوهیدرازید بر روی شستشو، راه‌اندازی، فرکانس تمیزکردن شیمیایی و کنترل خوردگی چرخه ارائه می‌شود.

کربوهیدرازید در اصل به‌عنوان یک گزینه “ایمن‌تر برای استفاده” به‌جای هیدرازین به صنعت معرفی شد. هم اکنون به فرم تجاری خود – محصولی ایمن‌تر برای استفاده است که نیازی به سیستم‌های جابه‌جایی و جابه‌جایی پیچیده و تغذیه‌ای ندارد. Carbohydrazide مشمول چندین قانون اخیر مربوط به مواد خطرناک و دفع مواد بسته‌بندی نیست.

ویژگی های کربوهیدرازید

150-153 °C Melting point
167.26°C Boiling point
1.02 Density
1.4164 refractive index
0-6°C storage temp.
Crystalline Powder form
White color
Soluble in water Water Solubility
14,1804 Merck
1747069 BRN
Stable, but may explode if heated. Incompatible with strong acids, strong oxidizing agents Stability

کاربرد کربوهیدرازید در صنعت

کربوهیدرازید به طور گسترده‌ای در تولید داروها، علف‌کش‌ها، تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهان، رنگ‌ها و غیره مورداستفاده قرار می‌گیرد. کربوهیدرازید مشتق هیدرازین با کاهش شدید است. این ماده نه‌تنها به‌عنوان واسطه برای تولید مواد حاوی انرژی استفاده می‌شود؛ بلکه می‌تواند مستقیماً به‌عنوان اجزای مواد منفجره و پروانه‌ها نیز مورداستفاده قرار گیرد.

این ماده می‌تواند به‌عنوان نگهدارنده تجهیزات پالایشگاه مورداستفاده قرار گیرد و همچنین می‌تواند به‌عنوان اکسیژن زدای فاضلاب دیگ بخار مورداستفاده قرار گیرد. همچنین می‌تواند به‌عنوان ماده اتصال‌دهنده فیبر الاستیک در زمینه فیبر شیمیایی مورداستفاده قرار گیرد.

این نوع ماده می‌تواند به‌عنوان مواد اولیه شیمیایی و واسطه‌های مواد شیمیایی صنعتی مورداستفاده قرار گیرد و به طور گسترده‌ای در پزشکی، علف‌کش‌ها، تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهان، رنگ‌ها و سایر صنایع مورداستفاده قرار می‌گیرد.

می‌توان از آن به‌عنوان مؤلفه سوخت موشک، تثبیت‌کننده توسعه رنگ و کیفیت صابون، آنتی‌اکسیدان‌های لاستیک، اکسیژن زدای آب دیگ و عامل ضد خورندگی فلز استفاده کرد. کربوهیدرازید پیشرفته‌ترین مواد برای اصلاح اکسیژن آب دیگ بخار در جهان است. این ماده دارای سمیت کم، نقطه ذوب بالا و راندمان دفع اکسیداسیون بسیار بیشتر از موادی است که در حال حاضر استفاده می‌شود. این محصول ایده‌آل و هم از نظر ایمنی و هم برای حفاظت از محیط‌زیست است. علاوه بر این، می‌تواند به‌عنوان ماده متصل‌کننده الیاف الاستیک در زمینه صنعت فیبر شیمیایی مورداستفاده قرار گیرد.

محافظ اکسیژن آب دیگ بخار

در هنگام عمل به‌عنوان اکسیژن زدا در آب بویلر، ممکن است این ماده به طور مستقیم به آب اضافه شود در حاليكه محلول آبی آن نیز می‌تواند استفاده شود. میزان مصرف کربوهیدرازید برای مهار یک مول اکسیژن، نیم مول است، و باید به مقدار مناسب بیش از حد باشد. دامنه دمای مناسب 87.8 تا 176.7 است. زمان بهینه برای استفاده از این ماده بعد از انجام عملیات حرارتی اکسیژن است.

واکنش اکسیژن و کربوهیدرازید به شرح زیر است:

واکنش اکسیژن و کربوهیدرازید

واکنش اکسیژن و کربوهیدرازید

مزایای استفاده از کربوهیدرازید

مزیت کربوهیدرازید در بویلر

  • محافظت طولانی‌مدت و کنترل در برابر خوردگی
  • ماهیت غیر سرطان‌زای کربوهیدرازید
  • دوزینگ آسان
  • باعث انفعال در سطوح فلزی می‌شود
  • باقیمانده ندارد

Carbohydrazide نه‌تنها در مورد مسائل ایمنی بلکه به دلیل مزایای عملکردی که به طور مکرر نشان داده است، موقعیت بازار خود را به دست آورده است. علاوه بر این، این مزایا بدون ایجاد اختلال در پارامترهای میعانات طبیعی / آب تغذیه / آب دیگ بخار / بخار تعیین شده توسط دستورالعمل‌های اجماع EPRI حاصل شده است.

مزایای استفاده از کربوهیدرازید را می‌ توان به‌صورت زیر ذکر کرد:

  • واکنشگری بیشتری در دماهای پایین با اکسیژن دارد
  • باعث کاهش خوردگی در کلیه اجزای سیستم میعانات قبل از دیگ بخار / سیستم تغذیه می‌شود که با کاهش مداوم محصولات خوردگی حمل شده از 50 تا 85٪ ثابت می‌شود
  • کاهش نیازهای تمیزکردن شیمیایی با استفاده از این ماده خصوصاً برای واحدهای سیکلی قابل‌توجه است
  • بهبود چشمگیر در کیفیت آب با دمای بیش از حد، به‌حداقل‌رساندن این منبع از فاضلاب‌های توربین
  • کاهش زمان شروع به کار پس از قطع کوتاه‌مدت یا طولانی‌مدت با استفاده از کربوهیدرازید

استفاده از کربوهیدرازید، در بویلرهای فشار بالا نتایج بسیار خوبی را به همراه داشته است که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • کاهش نرخ خوردگی سیستم
  • کاهش دفعات تمیزکردن شیمیایی

سیستم‌های با خلوص بالا ایجاب می‌کند که تلاش برای کنترل خوردگی در اولویت اصلی قرار گیرد. بسیاری از مزایای کنترل خوردگی در آزمایش‌های کوتاه‌مدت قابل اثبات نیست. استفاده از این نوع ماده مزایای قابل‌اندازه‌گیری را در طیف گسترده‌ای از سیستم‌های دیگ بخار سودمند فراهم کرده است.

مزیت کربوهیدرازید در تجهیزات بخار

  • سمیت کم در مقایسه با سایر اکسیژن زداها
  • کنترل دوز و کنترل آن آسان است
  • محافظت عالی آن در برابر خوردگی
  • کربوهیدرازید هیچ پسماندی در سیستم ایجاد نمی‌کند

 

بهترین مواد تصفیه آب و پاکسازی آن با دریافت مشاوره تخصصی

پلی الکترولیت آنیونی چیست؟

پلی الکترولیت آنیونی به پلیمری که بار منفی را در امتداد زنجیره پلیمر تحمل می‌کند، گفته می‌شود و به پلیمر مبتنی بر آکریلامید اشاره دارد. این پلی الکترولیت محلول در آب کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد که از جمله مهم‌ترین آن‌ها پلی الکترولیت آنیونی است.

پلی الکترولیت با بار منفی به طور گسترده‌ای به‌عنوان منعقدکننده، عامل کنترل رئولوژی و چسب استفاده می‌شوند. این نوع پلی الکترولیت بخصوص در عملیات میادین نفتی به‌عنوان عامل کنترل ویسکوزیته برای بهبود بازیافت نفت و در مباحث مهندسی جریان برای روغن‌کاری، بازپس‌گیری پساب و باز کردن کانال‌های عبور نفت بکار می‌رود.

پلیمرهای مبتنی بر آکریلامید با پلیمریزاسیون رادیکال آزاد آکریل آمید و با استفاده از تکنیک‌های محلول، سوسپانسیون، امولسیون و کوپلیمریزاسیون ساخته می‌شود. مواد جامد در پراکندگی‌های آبی بهره‌مند می‌شوند. پلیمرهای مبتنی بر آکریل آمید توسط پلیمریزاسیون رادیکال آزاد آکریل آمید و مشتقات آن از طریق تکنیک‌های پلیمرشدن جرمی، محلولی، رسوبی، تعلیقی، امولسیون و کوپلیمر سازی ساخته می‌شوند. در میان اینها، پلیمریزاسیون محلول به دلیل مشکلات کنترل دما و کنترل آشفتگی در پلیمریزاسیون جرمی و هزینه سورفاکتانت‌ها و حلال‌ ها برای روش‌های تعلیقی، امولسیون و پلیمریزاسیون رسوبی، ترجیح داده می‌شود.

پلی الکترولیت آنیونی ممکن است به روش‌های مختلفی با ذرات موجود در پراکندگی آبی برهم‌کنش داشته باشد که منجر به ثبات یا عدم ثبات پراکندگی‌ها می‌شود. ذرات موجود در فاز مایع – جامد می‌توانند از طریق سه مکانیسم باعث وقوع لختگی و ایجاد بی‌ثباتی شوند. این مکانیسم‌ها عبارت‌اند از: پلیمر، خنثی‌سازی بار و جذب پلیمر. ذرات موجود در فاز مایع – توسط پلیمرهای آنیونی از طریق نیروهای الکترواستاتیک و دافعه فضایی تثبیت می‌شوند.

پلی الکترولیت‌ها، پلیمرهای محلول در آب هستند که منشأ طبیعی یا سنتزی دارند. باتوجه‌به بار الکتریکی، می‌توان پلی الکترولیت‌ها را به سه نوع آنیونی، کاتیونی و آمفوتریک طبقه‌بندی کرد. پلی الکترولیت‌های آنیونی، کاتیونی و آمفوتریک ماکرومولکول‌هایی هستند که به ترتیب دارای بار منفی (آنیونی)، بار مثبت (کاتیونی) و هر دو بار مثبت و منفی (آمفیوتریک) هستند، چه در گروه‌های زنجیره جانبی و چه در زنجیر اصلی پلیمر.

اصطلاح پلی الکترولیت برای مشخص‌کردن پلیمرهایی که شامل بیش از 15٪ گروه‌های یونی هستند، به کار می‌رود و به آن پلیمرهایی که دارای محتوای گروه یونی کمتری هستند، یونومر گفته می‌شود جدا از ساختار مولکولی پلی الکترولیت، وزن مولکولی و چگالی بار دو ویژگی خاص پلی الکترولیت‌ها هستند.

بسته به میزان بار الکتریکی، توزیع بار، و وزن مولکولی کم، متوسط یا زیاد، پلی الکترولیت‌ها در طیف وسیعی از صنایع کاربردهای مختلفی دارند. استفاده گسترده از پلی الکترولیت از خواص ویژه آن در محلول ناشی می‌شود، ویژگی‌هایی مانند تغییر رئولوژی (جریان) یک محیط آبی در جهت افزایش ویسکوزیته فاز آبی یا قابلیت جذب بر ذرات یا سطوح به‌منظور جداسازی، شفاف‌سازی، شناور یا پراکندگی فازهای جامد – مایع.

انواع پلی الکترولیت با توجه‌ به ویژگی‌ های آن

پلی الکترولیت آنیونی می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد. در بین پلی الکترولیت‌های مختلف آنیونی، پلیمرهای آکریل آمید، باتوجه‌به کاربرد گسترده‌ای که دارند، رایج‌ترین نوع هستند. آنها در زمینه‌های مختلف مهندسی و فناوری به‌عنوان منعقدکننده استفاده می‌شوند، همچنین کاربردهای دیگری که از جمله می‌توان به‌عنوان عامل افزایش بازیابی نفت، مواد افزودنی سیال حفاری، تثبیت‌کننده‌های شیل، عامل تغلیظ کننده و اتصال‌دهنده، عامل پراکندگی، عامل فراوری مواد معدنی، مواد کاغذسازی، و عامل تثبیت خاک اشاره کرد.

این پلیمرها را می‌توان با دو ویژگی خاص، وزن مولکولی (MW) و چگالی بار (CD) توصیف می‌شوند. طول زنجیره ماکرومولکول آنیونی را می‌توان از مقادیر کم‌وزن مولکولی تا حدود ده‌ها میلیون گرم بر مول کنترل کرد. همچنین میزان بار منفی در طول ماکرومولکول‌های آنیونی از صفر تا حدود 100٪ قابل تغییر است. بسیاری از محصولات کلوئیدی هستند، سیستم‌های دوفازی که در آنها یک فاز دارای ابعاد در محدوده اندازه 1 نانومتر تا 10 میکرومتر در فاز ماتریس یا پراکندگی ذرات بزرگ‌تر است.

کلوئیدها در بسیاری از فرایندها استفاده می‌شوند که به عواملی مثل چگالی بار آن و وزن مولکولی، و جذب آن بر روی سطح بستگی دارد. ذرات ممکن است یکی از دو اثر را داشته باشند، ایجاد ثبات و برهم‌زدن ثبات یا لخته‌سازی. در شکل زیر فرایند آماده‌سازی پلی‌آکریل آمید آنیونی نشان‌داده‌شده:

آماده سازی پلی آکریل آمید آنیونی

آماده سازی پلی آکریل آمید آنیونی

آماده‌ سازی پلی‌آکریل آمید آنیونی

در فرایند تثبیت، ارتباط و ته‌نشینی ذرات مهار می‌شود و ذرات برای مدت طولانی در حالت پراکنده باقی می‌مانند. کاربرد این پدیده در رنگ‌ها، مواد آرایشی، مواد شوینده، داروها و مواد غذایی ظاهر می‌شود.

در فرایند لخته‌سازی، ذرات به‌گونه‌ای درهم‌تنیده می‌شوند که به‌راحتی از محیط اطراف جدا می‌شوند و تجمیع می‌شوند. کاربرد این پدیده در تصفیه آب، تهیه کاغذ، فراوری مواد معدنی و بازیابی از معدن است.

خرید مواد اولیه تصفیه آب و فاضلاب با بالاترین کیفیت

پلی الکترولیت آنیونی

بار الکتریکی پلی الکترویت‌های آنیونی منفی است. طیف گسترده‌ای از بار الکتریکی امکان‌پذیر است، از صفر تا تراکم شارژ بالا. پلی الکترولیت‌های آنیونی به‌عنوان منعقدکننده و فلوکولنت در تصفیه آب و فاضلاب و در آبگیری لجن فاضلاب شهری و صنعتی کاربرد فراوانی دارند. پلی الکترولیت‌های آنیونی همچنین به‌عنوان افزودنی سیال حفاری و سیستم‌های نفتی، و همچنین برای جداسازی سنگ در معدن و استقرار خاک در صنایع کشاورزی استفاده می‌شوند. پلی الکترولیت‌های آنیونی به دودسته پلیمرهای سنتزی و طبیعی طبقه‌بندی می‌شوند.

پلیمرهای آنیونی سنتزی

انواع بی‌شماری از پلی الکترولیت مصنوعی وجود دارد که برخی از آن‌ها طبق ساختار شیمیایی که دارند در زیر ذکر شده است. از نظر کاربرد مهم‌ترین آنها پلی الکترولیت‌های مبتنی بر آکریل آمید با وزن مولکولی کم، متوسط و بالا و چگالی بار متنوع است. پلی‌آکریل آمید هیدرولیز شده جزئی (HPAM) یک کوپلیمر خطی با وزن مولکولی بالا است که از واحدهای مونومری آکریلات (آنیونی) و آکریلامید (غیر یونی) تشکیل شده است که بار آنیونی متوسط آن را برای افزودنی گل حفاری مناسب ساخته است.

نسبت گروه‌های آکریلات به آکریلامید روی زنجیره پلیمر و یا وزن مولکولی می‌تواند در طول تولید تغییر کند. این پلیمر همچنین به‌عنوان بهبود دهنده خاک رس استفاده می‌شود، یا به‌صورت مخلوط خشک در خاک رس قرار می‌گیرد یا به گل کم بنتونیتی اضافه می‌شود. علاوه بر این، HPAM می‌تواند برای انعقاد جامدات کلوئیدی در حین حفاری با آب شفاف و برای تصفیه فاضلاب استفاده شود.

HPAM با وزن کم مولکولی یک ماده ضدانعقاد برای خاک رس است. کوپلیمرهای آنیونی آکریل آمید معمولاً حاوی گروه عاملی کربوکسیلات، سولفونات یا فسفونات هستند. کوپلیمرها ممکن است با کوپلیمر شدن آکریل آمید با یک مونومر دیگری از نوع وینیل که حاوی گروه عاملی کربوکسیلات، سولفونات یا فسفونات است، ایجاد می‌شوند.

در ادامه به بررسی ساختارهای شیمیایی مهم‌ترین پلیمرهای سنتزی آنیونی می‌پردازیم.

پلی الکترولیت آنیونی دارای گروه عاملی کربوکسیل

پلی الکترولیت‌های آنیونی حاوی گروه‌های کربوکسیل با وزن مولکولی کم یا وزن مولکولی بالا و با تراکم بارهای مختلف تا کنون مهم‌ترین دسته پلی الکترولیت آنیونی هستند. پلیمرهای آنیونی حاوی کربوکسیل با وزن مولکولی بالا به‌عنوان منعقدکننده برای تصفیه آب و فاضلاب استفاده می‌شود. کوپلیمر HPAM سدیم آکریلات و آکریل آمید مهم‌ترین پلی الکترولیت آنیونی است که بر اساس آکریلامید ساخته شده و به دو روش به دست می‌آید.

در روش اول، از فرایندی شامل پلیمریزاسیون هم‌زمان و هیدرولیز آکریلامید برای تهیه HPAM استفاده می‌شود. تهیه پلیمر از طریق پلیمریزاسیون یک‌مرحله‌ای انجام می‌شود به‌طوری‌که پلیمریزاسیون و هیدرولیز هم‌زمان صورت می‌گیرد. به‌منظور به‌دست‌آوردن درجات مختلف هیدرولیز، از نسبت‌های مختلفی از آکریل آمید و عامل قلیایی هیدرولیز استفاده می‌شود و واکنش با اضافه‌کردن یک آغازگر اکسایش – کاهش که از پرسولفات پتاسیم و بی سولفیت سدیم تشکیل شده است آغاز می‌شود. ساختار شیمیایی پلی‌آکریل آمید هیدرولیز شده جزئی در شکل قبل نشان داده شد.

در روش دوم از فرایندی استفاده می‌شود که شامل کوپلیمر شدن آکریل آمید و آکریلات سدیم با یک سیستم اکسایش – کاهش است که آغازکننده آن رادیکال آزاد است. درجات مختلف هیدرولیز كوپولی آکریلامید- (آكریلات سدیم) با تغییر محتوای آکریلات مخلوط مونومر حاصل می‌شود. آمیدهای قطبی و گروه‌های کربوکسیلیک یونی باعث حلالیت کوپلیمر در آب می‌شوند. فرایند کوپلیمرزاسیون پلی‌آکریل آمید در شکل بعد نشان شده است:

کوپلیمرزاسیون پلی آکریل آمید

کوپلیمرزاسیون پلی آکریل آمید

پلی الکترولیت آنیونی حاوی گوگرد

انواع بی‌شماری از پلی الکترولیت‌های حاوی گوگرد وجود دار، اما انواع مبتنی بر آکریل آمید حاوی اتم‌های گوگرد رایج‌ترین آنها است. این نوع پلی الکترولیت‌ها می‌توانند از طریق پلیمریزاسیون و نیز کوپلیمریزاسیون مونومرهای حاوی اسید سولفونیک ساخته شوند. فرایند کوپلیمریزاسیون پلیمرهای سولفوناته شده در شکل زیر نشان‌داده‌شده است:

کوپلیمریزاسیون پلیمرهای سولفوناته

کوپلیمریزاسیون پلیمرهای سولفوناته

سولفومتیله کردن پلی آکریل آمید روش دیگری برای ایجاد گروه عاملی سولفونات است. این فرآیند در شکل زیر نشان داده شده است:

سولفومتیله کردن پلی آکریل آمید

سولفومتیله کردن پلی آکریل آمید

پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

پلی الکترولیت‌های آنیونی حاوی فسفر از جمله تحولات اخیر در زمینه تصفیه آب به شمار می‌روند. به نظر می‌رسد که این پلی الکترولیت‌ها در زمینه‌های کنترل رسوب از طریق کیلیت سازی کاربرد دارند. ساختار شیمیایی یک پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر در شکل بعد نشان‌داده‌شده است:

پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

پلیمرهای طبیعی

لیگنین سولفونات یک پلی الکترولیت طبیعی اصلاح شده است که توسط لیگنین سولفوناته ساخته شده و به‌عنوان عامل پراکندگی در ملاط بتنی استفاده می‌شود. پلی‌ساکارید سولفاته یا مشتقات آنها نیز پلیمرهای زیستی طبیعی هستند از جمله آن‌ها می‌توان به هپارین، دکستران سولفات، منان سولفات و کندرویتین سولفات که در پزشکی استفاده می‌شوند، اشاره کرد. ساختار شیمیایی لیگنین سولفونات در شکل بعد نشان‌داده‌شده است:

لیگنین سولفونات

لیگنین سولفوناتی

روش تولید پلی‌آکریل آمید

تولید پلی الکترولیت آکریلامید از دهه 1950 شروع شد و در طی سی‌سال گذشته تولید آنها درحال‌توسعه است. به‌منظور پاسخگویی به تقاضای جهانی، توسعه روش‌های جدید تولید ضروری بوده است. روش اصلی تولید پلی الکترولیت آکریلامید پلیمریزاسیون رادیکال آزاد با تکنیک‌های مختلفی از جمله محلول، جرمی، رسوب، تعلیق و امولسیون است.

پلیمریزاسیون محلول

فرایند پلیمریزاسیون در حلال‌هایی که حاوی پلیمرها و مونومرها هستند، رخ می‌دهد. پلی الکترولیت مبتنی بر آکریل آمید توسط کوپلیمرزاسیون رادیکال آکریلامید با مونومرهای وینیل مانند اکریلیک اسید، اکریلیک اسید، مالئیک اسید، فوماریک اسید و مشتقات آکریلامید یا نمک‌های آنها تولید می‌شود.

حلال آکریل آمید و پلیمرها شامل آب، فرمامید، اسید استیک، اسید فرمیک، دی متیل سولفوکسید و برخی از مخلوط‌های آلی آبی هستند. نوع حلال، pH، دما، سورفاکتانت، عامل انتقال‌دهنده زنجیره‌ای و عامل کمپلکس سینتیک پلیمریزاسیون آکریلامید و ویژگی پلیمر تشکیل شده را کنترل می‌کند.

پلیمریزاسیون آکریلامید معمولاً در محلول‌های آبی انجام می‌شود؛ چراکه در آن تشکیل پلیمر با وزن مولکولی بالا با سرعت بالا امکان‌پذیر است. پلیمریزاسیون در محلول‌های آبی 8-10٪ آکریل آمید در حضور یک آغازگر در مجاورت نیتروژن و با pH بین 8/5-9 انجام می‌شود. پلیمریزاسیون در دمای اتاق شروع می‌شود و درجه حرارت به 90 درجه سانتیگراد افزایش می‌یابد. ژل پلیمری تهیه شده با قراردادن چندین بار در حلال‌های آلی خالص می‌شود و سپس خشک می‌شود. پلیمریزاسیون آکریلامید در محلول‌های آبی در مجاورت قلیاهایی نظیر هیدروکسید سدیم و پتاسیم منجر به تولید HPAM می‌شود.

پلیمریزاسیون جرمی

این فرایند پلیمریزاسیون بدون حلال یا رقیق‌کننده انجام می‌شود. در این روش می‌توان پلی الکترولیت‌های با وزن مولکولی بالا تولید کرد. ترکیبات حاصل از این فرایند بسیار خالص هستند، زیرا فقط مونومرها و در صورت لزوم آغازگرها و کاتالیزورها اضافه می‌شوند. پلیمریزاسیون جرمی به دلایل اقتصادی و زیست‌محیطی نیز از مزیت بالایی برخوردار هستند؛ زیرا در این فرایند به بازیافت و تصفیه حلال و همچنین دفع زباله‌های مایع نیازی نیست.

اما از طرف دیگر، مشکلات قابل‌توجهی در اجرای فرایند وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به ازبین‌بردن حرارت پلیمریزاسیون و کنترل ویسکوزیته مخلوط واکنش اشاره کرد. علاوه بر این، پلیمریزاسیون در یک محیط بسیار ویسکوز، واکنش‌های جانبی مانند انتقال زنجیره را به همراه دارد. پلیمریزاسیون جرمی می‌تواند جز واکنش‌های همگن و یا ناهمگن باشد. در پلیمریزاسیون جرمی همگن، پلی الکترولیت در مونومر حل می‌شود؛ اما در پلیمریزاسیون جرمی ناهمگن، پلی الکترولیت تشکیل شده در مونومر خود نامحلول است.

پلیمریزاسیون رسوبی

در این نوع پلیمریزاسیون، پلی الکترولیت در هنگام تهیه رسوب می‌کند. پلیمریزاسیون در حلال‌های آلی، یعنی استون، استونیتریل، دیوکسان، اتانول، تربوتانول و THF یا در بستر آلی- آبی که به‌عنوان حلال برای مونومرها و غیر حلال برای پلی الکترولیت‌ها است، انجام می‌شوند. در آغاز پلیمریزاسیون، مخلوط واکنش همگن است، درحالی‌که در طی فرایند، پلیمر رسوب می‌کند و واکنش در شرایط ناهمگن ادامه می‌یابد.

پرسولفات، پربورات، بنزوئیل پراکسید، AIBN، و سیستم‌های اکسایش- کاهش به‌عنوان آغازگر این واکنش به کار می‌روند. ازآنجاکه در پلیمریزاسیون رسوبی، مخلوط واکنش ویسکوز نمی‌شود، پلیمریزاسیون در محلول‌های آکریلامید 10 تا 30٪ انجام می‌شود. پلیمر رسوب شده که با بازده بالا به دست می‌آید و وزن مولکولی نسبتاً بالایی دارد، فیلتر شده و خشک می‌شود.

پلیمریزاسیون تعلیقی

سیستم تعلیق (سوسپانسیون) از طریق پراکندگی محلول مونومر آبی در یک حلال آلی با استفاده از یک همزن مکانیکی و در حضور تثبیت‌کننده به دست می‌آید. قطر قطرات در محلول مونومر آبی در محدوده 1/0 تا 5 میلی‌متر متغیر است. هیدروکربن‌های آلیفاتیک یا آروماتیک یا مخلوط آن‌ها حاوی شش تا 10 اتم کربن می‌توانند به‌عنوان حلال‌های آلی به‌منظور تهیه محیط این واکنش مورداستفاده قرار گیرند.

در این روش اشعه ماورای بنفش و گاما می‌توانند پلیمریزاسیون را آغاز کنند. تعادل هیدروفیل – لیپوفیل تثبیت‌کننده، توزیع آن بین فازهای آبی و آلی و دما ممکن است در سیستم تعلیق تأثیر بگذارد. بازده پلیمریزاسیون و وزن مولکولی پلی الکترولیت نهایی بستگی به ماهیت تثبیت‌کننده و غلظت آن دارد. پلیمریزاسیون تعلیقی به طور معمول در محلول‌های آبی آکریلامید 65٪ پراکنده در یک حلال آلی با حضور تثبیت‌کننده و آغازگر و در دمای 60-100 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود و پلی الکترولیت حاصل شده به‌صورت پودر یا گرانول است.

پلیمریزاسیون امولسیون

به‌منظور ایجاد امولسیون معکوس، محلول آبی آکریلامید در حضور یک امولسیفایر آب در روغن به‌منظور ایجاد ذرات در سایز 1-10 میکرومتر، در یک حلال آلی پراکنده می‌شود. این فرایند توسط یک آغازگر محلول در روغن یا آب آغاز می‌شود. پلیمریزاسیون در امولسیون معکوس با استفاده از محلول‌های مونومر غلیظ انجام می‌شود.

محصول به‌صورت ذرات پلیمری است که در یک فاز مداوم آلی پراکنده می‌شوند. سینتیک پلیمریزاسیون آکریل آمید در امولسیون معکوس و ویژگی پلی الکترولیت نهایی به ماهیت و غلظت امولسیفایر، آغازگر، حلال مورداستفاده به‌عنوان بستر پراکندگی، دما و سرعت همزن بستگی دارد. با این روش، وزن مولکولی پلی الکترولیت تشکیل شده نسبت به پلیمری که با روش پلیمریزاسیون محلول به دست می‌آید، کمتر است.

پلیمریزاسیون امولسیون با شارژ رآکتور با محلول امولسیفایر در یک حلال آلی انجام می‌شود و محلول مونومر آبی با غلظت 20-60٪ در فاز آلی با هم زدن پراکنده می‌شود. این واکنش در مجاورت گاز نیتروژن و در دمای 30-60 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. سپس یک محلول آغازگر به مخلوط واکنش وارد می‌شود و روند طی 3 تا 6 ساعت انجام می‌شود. لاتکس تولید شده را می‌توان با گرم‌کردن تحت خلأ متراکم کرد.

مکانیسم بر همکنش پلی الکترولیت

پلی الکترولیت‌های آنیونی با ذرات پراکنده در محیط‌های آبی به چندین روش بر همکنش دارند که باعث ثبات یا عدم ثبات پراکندگی می‌شود. ثبات به معنای این است که ذرات برای مدت طولانی در حالت پراکنده باقی می‌مانند و ته‌نشین نمی‌شوند. ذرات موجود در فاز مایع – جامد می‌توانند از طریق سه مکانیسم که باعث افزایش لخته‌شدن می‌شوند، بی‌ثبات شوند: پل پلیمری، خنثی‌سازی بار و جذب پلیمری. بسته به وزن مولکولی و چگالی بار فلوکولنت‌ها، استفاده از یک، دو یا سه مکانیسم به طور هم زمان باعث ازبین‌بردن پراکندگی و ته‌نشین شدن ذرات می‌شود. مکانیسم جذب پلیمری مسئول تثبیت پراکندگی و توزیع یکنواخت ذرات جامد در فاز مایع از طریق هر دو اثر دافع الکترواستاتیک و فضایی است.

تشکیل پل پلیمری

پل زدن پلی الکترولیت‌ها یکی از مکانیسم‌های برهم‌زدن ثبات است که طی آن، اتصال ماکرومولکول‌ها به ذرات مختلف باعث ته‌نشین شدن ذرات می‌شود. دو نوع پل مختلف وجود دارد که شامل بار منفی یا مثبت پلی الکترولیت‌ها و ذرات کلوئیدی است و به‌صورت پل پلی‌اتیلنی است که بین مواد با بارهایی که علائم یکسان یا متضاد دارند به وجود می‌آید.

پل زدن ذرات کلوئیدی با بار منفی توسط پلی مولکول‌های آنیونی و کاتیونی با وزن مولکولی بالا به ترتیب دو نوع برهم‌کنش مشابه و متضاد است. پلیمرهای زنجیره‌ای خطی با وزن مولکولی بالا، مؤثرترین پلی الکترولیت‌ها برای پل زدن هستند و چگالی بار تأثیر زیادی در مکانیسم پل زدن دارد. باتوجه‌به نیروهای دافعه، در مورد پلی الکترولیت‌های آنیونی با چگالی بار زیاد، جذب ذرات با علامت بار یکسان مشکل خواهد بود.

بااین‌حال، برخی درجات بار مناسب هستند، زیرا دافعه بین بخش‌های باردار منجر به گسترش زنجیرها می‌شود که به نوبه خود باید باعث افزایش اثر پل می‌شود؛ بنابراین، یک چگالی بار بهینه برای لخته‌شدن ذرات با بار منفی و پلیمرهای آنیونی وجود دارد. از پلی الکترولیت‌های آنیونی اغلب برای جذب و لخته‌سازی ذرات منفی استفاده می‌شود. اگرچه، برخی از نیروهای دافعه بین بخش‌های آنیونی زنجیره‌های پلیمری و سطوح بار منفی ذرات وجود دارد.

به‌منظور جذب مؤثر و جلوگیری از دافعه الکتریکی، غلظت مشخصی از یون‌های فلزی دو ظرفیتی که به‌عنوان الکترولیت مورداستفاده قرار می‌گیرند، لازم است. یون‌های فلزی دو ظرفیتی مانند کبالت، باریوم و منیزیوم می‌توانند دافه را کاهش داده و جذب را تقویت کنند. این یون‌های مثبت دارای اثر غربالگری در محلول هستند و باعث نزدیکی بین زنجیره‌های پلیمری می‌شوند.

خنثی‌ سازی بار الکتریکی

بیشتر ذرات موجود در طبیعت دارای بار منفی هستند و پلی الکترولیت‌های کاتیونی به‌شدت با استفاده از مکانیسم خنثی‌سازی بار، ذرات با بار مخالف را جذب می‌کنند. از طرف دیگر، پلی الکترولیت‌های آنیونی به‌واسطه همان مکانیسم بر روی ذرات دارای بار مثبت جذب می‌شوند؛ بنابراین، پلی الکترولیت کاتیونی حاوی بارهای مثبت در زنجیره پلیمری، مؤثرترین منعقدکننده از نظر کاربردی است. بر همکنش پلی الکترولیت‌های باردار با ذرات با بار مخالف منجر به خنثی‌سازی بار آن‌ها و برهم‌زدن ثبات سیستم می‌شود.

در این حالت، چگالی بار پلی الکترولیت نقش مهم‌تری نسبت به وزن مولکولی آن ایفا می‌کند؛ بنابراین، پلی الکترولیت‌های با وزن کم مولکولی با چگالی بار زیاد، ذرات با بار متضاد را در فاز مایع – جامد به طور مؤثری جذب می‌کنند. ازآنجاکه در بسیاری موارد، مکانیسم خنثی‌سازی بار الکتریکی و مکانیسم پل زدن هم زمان عمل می‌کنند، می‌توان نتیجه گرفت که هم چگالی بار و هم وزن مولکولی در فرایند جذب تأثیر دارند؛ بنابراین، توجه به ترکیبی از اثرات بار و وزن مولکولی به‌منظور دستیابی به اثرات منعقدکننده و لخته‌کننده لازم است.

جذب پلیمری

پلی الکترولیت‌ها از طریق مکانیسم‌های مختلفی با ذرات پراکنده بر همکنش دارند. مکانیسم‌های جذب پلی الکترولیت بسته به ماهیت نیروهای درگیر، را می‌توان به دودسته جذب فیزیکی و شیمیایی طبقه‌بندی کرد. جذب فیزیکی معمولاً یک بر همکنش ضعیف است و تغییرات انرژی کمی را در پی دارد. جذب شیمیایی از طریق پیوند کووالانسی بین جاذب و گونه‌های سطح رخ می‌دهد و برهم‌کنش قوی محسوب می‌شود؛ بنابراین در ادامه، مکانیسم‌های جذب پلی الکترولیت باقدرت‌های متفاوت مانند پیوند هیدروژنی، بر همکنش آب‌گریز، پیوند یونی، بر همکنش الکترواستاتیک و نیروهای واندروالس به طور خلاصه و به طور جداگانه توضیح داده شده است.

پیوند هیدروژنی

گروه آمید در پلیمرهای آنیونی مبتنی بر پلی‌آکریل آمید یک گروه قطبی است و توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی با گروه‌های اکسیژن، نیتروژن و فلوئور را دارد و از این طریق جذب ذرات می‌شود. گروه‌های آمید قطبی قادر به اتصال با گروه‌های هیدروکسیل اکسیدهای معدنی مانند سیلیس و آلومینا هستند.

بر همکنش آب‌گریز

پلی الکترولیت آنیونی مبتنی بر آکریل آمید شامل دو بخش قطبی و غیرقطبی است که به‌عنوان بخش‌های آبریز و آب‌دوست شناخته می‌شوند. بخش آب‌گریز پلیمر مسئول جذب ذرات غیرقطبی است. ذرات غیرقطبی در پراکندگی‌های مایع – جامد می‌توانند توسط بخش آب‌گریز یک پلیمر آنیونی جذب شوند.

پیوند یونی

پلی الکترولیت‌ها قادر به جذب سطحی با علامت بار یکسان هستند. در واقع، در حضور برخی از یون‌های دو یا سه‌ظرفیتی، پلی الکترولیت‌های آنیونی حاوی بارهای منفی می‌توانند روی سطوح دارای بار منفی جذب شوند. به‌عنوان‌مثال، یون‌های کلسیم، منیزیم و آلومینیوم می‌توانند باعث جذب پلی‌آکریل آمید هیدرولیز شده بر روی ذرات با بار منفی شوند.

این بر همکنش نتیجه ایجاد پل بین گروه‌های کربوکسیلات روی زنجیره‌های پلی‌آکریل آمید و سایت‌های آنیونی سطح توسط یون‌های مثبت دو یا سه‌ظرفیتی است. بر همکنش اتصال یونی تأثیر عمیقی در فرایند لخته‌سازی که در صنایع مختلف به کار می‌رود، دارد.

بر همکنش الکترواستاتیک

پلی الکترولیت‌ها بر روی ذرات یا سطوح دارای بار متضاد جذب می‌شوند. یعنی، پلیمرهای آنیونی با بار منفی بر روی ذرات یا سطوح مثبت جذب می‌شوند؛ بنابراین، انرژی جذب الکترواستاتیک نقش مهمی در شکل‌گیری توده‌های پلیمری ایفا می‌کند. اگرچه، در این حالت، ظرفیت جذب پلی الکترولیت به نوع و غلظت الکترولیت بستگی دارد. هنگامی که بر همکنش الکترواستاتیک تنها جاذبه محسوس باشد، آنگاه اثر نمکی می‌تواند مهم باشد. به دلیل اثر غربالگری نمک بین بخش‌های یونی زنجیره پلیمر و یون‌های محلول، جذب پلی الکترولیت با افزایش غلظت نمک کاهش می‌یابد. اما هنگامی که برهم‌کنش‌های دیگری نیز مانند پیوند هیدروژن یا جذب آب‌گریز وجود داشته باشد، جذب پلی الکترولیت با غلظت نمک کمتر تحت‌تأثیر قرار می‌گیرد.

نیروهای واندروالس

نیروهای واندروالس نیروهای فیزیکی هستند که عمدتاً بین همه مواد جاذبه ایجاد می‌کنند، اما ممکن است تحت برخی شرایط دافعه ایجاد کنند. جذب واندروالس به‌طورکلی تابعی از ترکیب مواد و قطبیت پذیری مولکولی است. نیروهای واندروالس عمدتاً ناشی از نیروهای پراکندگی لندن، بر همکنش موقت دوقطبی – دوقطبی یا دوقطبی – دوقطبی القایی بین مولکول‌ها هستند.

محصولات ویژه:

فروش پلی الکترولیت

فروش پلی الکترولیت آنیونی

فروش پلی الکترولیت کاتیونی

دکتر کمیکال تأمین کننده انواع مواد شیمیایی صنعتی با کیفیت بالا و قیمت مناسب است. جهت نحوه خرید و فروش مواد شیمیایی با کارشناسان بخش فروش در ارتباط باشید.

پلی الکترولیت یکی از پرکاربردتریت فلوکولانت‌هاست که با نام پلی آکریل آمید نیز شناخته می‌شود که دارای 3 دسته کاتیونیک، آنیونیک، نانیونیک به فروش می‌رسد.

همین حالا برای خرید پلی الکترولیت از دکتر کیمکال اقدام کنید

خرید پلی الکترولیت کاتیونی

خرید پلی الکترولیت آنیونی

پلی الکترولیت چیست؟

کاربردهای اصلی پلی الکترولیت‌های آلی در تولید آب آشامیدنی، در انعقاد و لخته‌سازی و در آبگیری لجن کارخانه تصفیه آب است. فرایندهای تولید آب معمولاً با رسوب‌گذاری و تصفیه دنبال می‌شوند، اگرچه فقط با آب‌های کمی آلوده، مرحله رسوب‌گذاری ممکن است حذف شود.

معلق‌سازی گزینه‌ای به جای رسوب‌گذاری است، خصوصاً برای آب‌های حاوی جلبک. لجن حاصل از فرآیندهای جداسازی مختلف دارای محتوای آب بسیار بالایی است و باید به حداقل برسد تا هزینه حمل و نقل به حداقل برسد. پلیمرها در این تهویه لجن نقش دارند.

پلیمرها حداقل چهار دهه در فرآیندهای انعقادی / لخته‌سازی برای تصفیه آب استفاده شده‌اند. در مقایسه با زاج، برخی از مزایای ناشی از استفاده از پلیمرها که در تصفیه آب وجود دارد، عبارتند از:

  • نیاز به دوز انعقادی پایین تر
  • حجم کمتری از لجن
  • افزایش کمتری در بار یونی آب تصفیه شده
  • کاهش سطح آلومینیوم در آب تصفیه شده
  • صرفه‌جویی در هزینه تا 25 تا 30٪

پلیمرها به ویژه در مقابله با مشکلات لخته‌شدن آهسته در انعقاد دمای پایین یا در تصفیه آب‌های نرم ورنگی، از آنجا که در آنجا باعث بهبود اسکان و افزایش مقاومت به لک ها می‌شود، بسیار مفید است. ظرفیت تشکیل یک مرکز تصفیه ممکن است بیش از دو برابر شود با تشکیل‌های بزرگ‌تر و قوی‌تر میزان جداسازی فاز جامد و آب را می‌توان به میزان قابل توجهی افزایش داد و دوز سایر مواد شیمیایی را کاهش داد.

همچنین طیف وسیعی از آب‌هایی که قابل تصفیه هستند، گسترده‌تر است. البته معایبی وجود دارد که هزینه‌های بالاتر در شرایط خاص و عوامل محیطی، نگرانی اصلی آن محسوب می‌شوند. حساسیت بیشتری نسبت به دوز اشتباه وجود دارد و به دلیل کدورت و حذف آلی طبیعی در برخی موارد، کارایی کمتری دارد.

با چند استثناء قابل توجه، اطلاعات زیادی در مورد رابطه بین ساختار پلیمر و عملکرد تصفیه در تولید آب آشامیدنی در مورد تاثیر ساختار مولکولی بر انعقاد / لخته‌سازی، در نرخ رسوب، کیفیت آب محصول و محتوای جامد لجن نهایی منتشر نشده است.

فراوری آب خام به طور معمول شامل روش‌های فیزیک و شیمیایی، بر اساس انعقاد و لخته‌سازی مواد جامد معلق و کلوئیدها، و جذب مواد محلول بر روی بسترهای جامد مانند لامپ‌های هیدروکسید فلزی است. تمرکز در این بررسی بر استفاده از پلیمرهای محلول در فرآیندهای انعقادی و لخته سازی است.

مطلب مکمل: کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب

پلی الکترولیت کاتیونی

انواع بسیاری از پلیمرهای کاتیونی موجود است. ساختارهای پلیمرهایی که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند در شکل نشان داده شده است. معمولاً، اما نه همیشه آن‌ها دارای گروه‌های آمونیوم کواترنر هستند که صرف نظر از PH بار مثبت رسمی دارند و به آن‌ها پلی الکترولیت قوی گفته می‌شوند. در واقع پلی الکترولیت‌ها‌‌ی ضعیف که خصوصیات کاتیونی را در محیط اسیدی به دست می‌آورند، نیز وجود دارند.

پلی الکترولیت کاتیون

پلی الکترولیت کاتیون

پلی الکترولیت پلی (دی آلیل دی متیل آمونیوم کلرید)

پلیمریزاسیون دی آلیل دی متیل آمونیوم کلرید، یک پلیمر محلول در آب  PDADMAC را تولید می‌کند. این پلیمر از وزن مولکولی کم تا متوسط و دارای واحدهای پیرولیدینیوم پنج عضوی است. همانطور که در شکل نشان داده شده است، جایی که پیشخوان از بین رفته است. پلی الکترولیت با وزن مولکولی بالا با آکریل آمید ساخته شده‌اند.

پلی الکترولیت اپی کلروهیدرین / دی متیل آمین

اپی کلروهیدرین پلیمرهایی با آمونیاک و آمین‌های اولیه و ثانویه تشکیل می‌دهد که تهیه آن کاملاً مورد بررسی قرار گرفته است. واکنش اپی کلروهیدرین با یک آمین ثانویه مانند دی متیل آمین، یک پلیمر خطی با وزن مولکولی کم، به نام  ECH / DMA تولید می‌کند، که در آن تمام سایت‌های فعال، گروه‌های آمونیومی چهارم و متکی به اصطلاح معمول “پلی آمین” برای این پلیمر هستند.

پلی الکترولیت پلی آکریل آمید کاتیونی (PAM)

کوپلیمرهای تصادفی آکریل آمید و استر کاتیونی استری آکریلوکسی اتیل تری متیل آمونیوم، که از کواترنری شدن DMAEA با متیل کلرید تشکیل می‌شود، در صنعت آب کاربرد گسترده‌ای دارند. آنالوگ متاکریلات نیز از نظر تجاری در دسترس است. محتوای کاتیونی در PAM ها یا CPAM های کاتیونی می‌تواند در محدوده تقریبی 10-80٪ باشد.

پلی الکترولیت پلی اکریلامید کاتیونی

پلی الکترولیت پلی اکریلامید کاتیونی

مشخص شده است که هیدرولیز گروه‌های استر و در نتیجه از دست دادن بار کاتیونی به دانسیته و PH وابسته به هیدرولیز در شرایط قلیایی‌تر بستگی دارد. مشاهده شده است که برخی از تخریب‌ها حتی در PH= 6 برای پلیمرهای دارای دانسیته بار 24%، با نیمه عمر 24 ساعت در pH= 7 و 0.25 ساعت در pH= 8.5 رخ می‌دهد. این پلیمر در pH 4 پایدار است.

هیدرولیز واحدهای آکریل آمید تا pH 8.5 وجود ندارد. کار اخیر در مورد هیدرولیز استر در پلیمرهای کمتر یونی که دارای دانسیته بار 6% بودند، نیمه عمر 22 ماه را نشان داد، اما سطح pH مشخص نشده است.

برای دانسیته بار 30 % فرآیند نیز بسیار کند است، به خصوص برای محلول‌های خالص. در حالیکه نمک با PH بالاتر از 8 باعث سهولت تخریب می‌شود که برای پلیمر با 100% بار مشاهده نمی‌شود. همچنین از بین رفتن محل‌های کاتیونی، به دلیل تشکیل گروه های کربوکسیلات آنیونی، تغییر ساختار زنجیره ای بر روی هیدرولیز وجود دارد، که باعث افزایش پسوند زنجیره شده و باعث می شود پلیمر به عنوان یک فلوکولانت کارآمدتر باشد. برای هموپلیمرها، متاکریلات مربوطه در برابر هیدرولیز آسیب پذیرتر است.

پلی الکترولیت های کاتیونی طبیعی

پلی الکترولیت های کاتیونی طبیعی

پلی الکترولیت های کاتیونی طبیعی

چندین پلیمر طبیعی وجود دارد که دارای خاصیت کاتیونی ذاتی هستند یا می‌توان پلیمر را اصلاح کرد تا بتواند از پلی اتیلن کاتیونی استفاده کند. برجسته‌ترین این کیتوزان، کیتین است که به طور جزئی دی استیله شده است و به عنوان یک کوپلیمر تصادفی 1: 4 از N-استیل- a-D- گلوکزامین و α-Dglucosamine است. محصول تجاری وزن مولکولی متوسط ​​و دارای دانسیته بار وابسته به PH است.

این می‌تواند در حذف NOM کاملاً موثر باشد، حتی اگر در سطح PH خنثی اما کمی شارژ شود (17٪). چنین پلیمر ضعیفی اساساً ممکن است از طریق پیوند هیدروژن از طریق گروه‌های آمینه آزاد در پلیمر و گروه‌های هیدروکسیل آلیفاتیک و آروماتیک در NOM عامل باشد.

استفاده از كیتوزان در كاربردهای تصفیه آب به طور كلی مورد بازبینی قرار گرفته است، و اشاراتی در مورد استفاده از آن در رفع پساب رنگ، تصفیه پسماندهای فرآوری مواد غذایی، حذف یون فلزی و تهویه لجن انجام شده است. اثر وزن مولکولی و درجه داستیله شدن در انعقاد و لخته‌سازی سوسپانسیون بنتونیت مورد بررسی قرار گرفته است.

نشاسته، یک پلیمر متشکل از واحدهای آلفا دی گلوکز است که با واکنش گروه OH اصلی در نشاسته تحت واکنش با قلیایی با ان- تری کلرو 2- هیدروکسی پرویل تری متیل آمونیوم کلرید به مشتقات کاتیونی تبدیل می‌شود. از طریق پیوند اتر به زنجیره پلیمر وصل شده است.

محصول دارای وزن مولکولی متوسط ​​است و دانسیته بار می‌تواند کم یا متوسط ​​باشد. یک ماده با دانسیته بار متوسط ​​در تست‌های مربوط به شفاف‌سازی رس، فاضلاب خام و تصفیه فاضلاب بهتر بوده و به عنوان دفع‌کننده روغن در امولسیون‌های آب استفاده شده است.

بیشتر بخوانید: پلی الکترولیت تصفیه فاضلاب

کوپلیمرهای نشاسته پیوند دهید و کلرید آمونیوم 2-هیدروکسی-3-متاکریلو اکسی پروپیل تری متیل آمونیوم کلرید یا مخلوطی از دی متیل آمینو اتیل متاکریلات و آکریل آمید برای عملکرد لخته‌سازی تهیه و ارزیابی شده است.

اصلاح پلی ساکاریدهای طبیعی به عنوان روشی برای ترکیب بهترین ویژگی‌های آن‌ها با پلیمرهای مصنوعی مورد بررسی قرار گرفته است. پلی ساکاریدها بر خلاف PAM های زنجیره‌ای طولانی، نسبتاً برشی پایدار دارند و تجزیه تخریب پذیر هستند. با این حال، آن‌ها راندمان پایین تری دارند، بنابراین باید در غلظت‌های بالاتر مورد استفاده قرار گیرند.

پیوند پلیمرهای مصنوعی بر روی آمیلوپکتین، صمغ گوار و نشاسته، پلیمرهایی به دست آورده‌اند که ادعا می‌شود به دلیل آویز بودن زنجیره‌های پلیمری، به ویژه در مورد آمیلوپکتین که دارای وزن مولکولی زیاد است و از ساختار بسیار انشعابی برخوردار هستند، مؤثرتر هستند.

یک رویکرد مشابه با گلیکوژن، یک پلی ساکارید با وزن مولکولی بسیار بالا و بسیار شاخه‌دار، با واکنش گروه‌های OH با N-( 3- کلرو-2- هیدرکسی پروپیل) تری متیل آمونیوم کلرید وجود دارد. این محصول در جمع شدن ذرات سنگ آهن نسبت به یک CPAM تجاری با وزن مولکولی متوسط ​​و دانسیته بار کم بهتر عمل کرده است.

تعدادی از عوامل لخته‌سازی گزارش شده است که بر اساس لیگنین است، که با اصلاح لیگنین کرافت برای ایجاد ویژگی کاتیونی تهیه می‌شوند. یک محصول واکنش مانیخ و یک مشتق آمونیوم چهارم ساخته شده توسط کلرومتیله شدن و آمینه کردن برای حذف رنگ از پساب‌های آسیاب پالپ کمتر از آلوم موثر است.

عصاره آبی حاصل از دانه های اصلاح شده درخت ترب کوهی مورینگا oleifera پروتئین کاتیونی دارد که می‌تواند در کاربردهای تصفیه آب موثر باشد و مخصوصاً برای کشورهای در حال توسعه مناسب است.

"<yoastmark

پلی الکترولیت آنیونی

پلی الکترولیت های آکریل آمید آنیونی

پلیمرهای اسید کربوکسیلیک بالا با وزن مولکولی بالا به دست آمده از PAM بطور گسترده‌ای به عنوان عوامل لخته‌سازی در آب و سایر صنایع فرآیندی مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که یک چگالی بار کم یک قانون کلی است. کوپلیمرهای با ساختار آنیونی می‌توانند یا با کوپلیمریزاسیون آکریل آمید و اسید اکریلیک یا نمک های آن، یا با پلیمریزاسیون آکریل آمید و به دنبال آن هیدرولیز جزئی تهیه شوند.

برخی از گروه‌های آنیونی ممکن است هنگامی که هیدرولیز قلیایی استفاده می‌شود، ایجاد شوند. چگالی بار را می‌توان با تیتراسیون پتانسیومتری کوپلیمرها یا با تیتراسیون پلی الکترولیت مستقیم تعیین کرد. پلی آکریل آمیدهای آنیونی یا پلی آکریل آمیدهای آنیونی، حاوی‌های مختلف کومونومر آکریل آمید هستند.

پلی الکترولیت آنیونی طبیعی

بسیاری از پلی ساکاریدهای سولفاته به عنوان بیوپلیمرهای طبیعی یا مشتقات آن‌ها در دسترس هستند که برخی از نمونه‌ها شامل هپارین، سولفات دکستران، سولفات منان و کندرویتین سولفات هستند، اما کاربردهای آنها عمدتاً پزشکی است.

یکی از پیشنهادها برای استفاده در صنعت آب پلی الکترولیت لیگنین سولفونات طبیعی است. با استفاده از سولفون کردن لیگنین با وزن مولکولی کم ساخته می‌شود. برخی از این پلیمرها از نظر عملکرد معادل پلی آکریل آمیدهای کاتیونی برای آبگیری لجن هستند. تانن‌ها نیز مورد توجه قرار گرفته اند.

پلی الکترولیت های غیر یونی

پلی الکترولیت های غیر یونی

پلی الکترولیت های غیر یونی

پلیمرهای مصنوعی مانند پلی آکریل آمید حدود چهار دهه است که در صنعت آب مورد استفاده قرار گیرد. اما برخی از پلیمرهای با منشا طبیعی قرن هاست که مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پلی آکریل آمید

پلیمرهای مصنوعی که غالباً به عنوان غیر یونی توصیف می‌شوند، حاوی حدود 1-3٪ از گروه‌های آنیونی هستند. همانطور که در مورد پلی آکریل آمید که در آن از هیدرولیز گروه‌های آمید در شرایط آماده‌سازی بکار می‌روند. پلی آکریل آمید با هیدرولیز کمتر از 1٪ با توجه دقیق به غلظت مونومر، PH و دما ساخته شده است. طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای 13C مطمئن‌ترین روش برای تعیین درجه هیدرولیز نمونه‌های پلی آکریل آمید کنسانتره استفاده می‌شود.

پلی الکترولیت های غیر یونی طبیعی

موارد استفاده شده شامل نشاسته، گالاکتومنان، مشتقات سلولز، پلی ساکاریدهای میکروبی، ژلاتین و چسب است. آن‌ها به عنوان لکه‌دار برای کمک به تفکیک جامد-مایع استفاده می‌شوند و در ساختار، وزن مولکولی، تجزیه پذیری و سهولت انحلال آنها متفاوت است. مزایای اصلی آن‌ها پذیرش آن‌ها به دلایل بهداشتی و سهولت تجزیه بیولوژیکی است. پیوند پلی آکریل آمید بر روی آمیلوپکتین، صمغ گوار و نشاسته پلیمر به وجود آمده است که گفته می‌شود به دلیل اتصال زنجیره‌های پلی آکریل آمید، به ویژه در مورد آمیلوپکتین کاملاً موثر است.

کاربرد پلی الکترولیت

پلی الکترولیت در ازدیاد برداشت نفت (EOR)

پلی الکترولیت‌های آنیونی مبتنی بر آکریل آمید که پلیمرهای محلول در آب هستند در بسیاری از عملیات های نفتی از جمله حفاری، جریان آب، جریان شیمیایی و بهینه‌سازی پروفایل استفاده می‌شوند. در بیشتر کاربردهای بهبود برداشت نفت (IOR)، پلیمر به‌عنوان اصلاح‌کننده گرانروی عمل می‌کند و باعث افزایش ویسکوزیته فاز آبی می‌شود. این افزایش می‌تواند راندمان رفت‌وبرگشت را در طی فرایند برداشت نفت بهبود بخشد.

HPAM با وزن مولکولی بالا که در عملیات ازدیاد برداشت نفت مورداستفاده قرار می‌گیرد باعث گسترش زنجیره و ایجاد بر همکنش فیزیکی می‌شود و در نهایت ویسکوزیته را افزایش می‌دهد.

گروه‌های آنیونی با بار یکسان در HPAM دافعه دارند و باعث انبساط زنجیره می‌شوند که منجر به ویسکوزیته بالاتر محلول می‌شود. ویسکوزیته محلول HPAM با افزایش وزن مولکولی افزایش یابد؛ بنابراین، این ترکیب در عملیات میادین نفتی مطلوب است؛ چرا که می‌تواند در غلظت‌های کم ویسکوزیته بالایی تولید کند.

پلی الکترولیت جهت تثبیت شیل

پلی‌آکریل آمید با وزن مولکولی بالا به‌عنوان یک پلیمر تثبیت شیل در سیستم‌های گل‌آلود پلی‌آکریل آمید (HPAM) جزئی هیدرولیز شده استفاده می‌شود. HPAM، هنگامی که به‌عنوان عامل کنترل گل شیل مورداستفاده قرار می‌گیرد، با فیلمی که باعث جلوگیری از پراکندگی و تجزیه می‌شود، میکرو شکستگی‌ها و سطوح شیل را می‌پوشاند. کلرید پتاسیم به‌عنوان یک مهارکننده شیل در اکثر سیستم‌های گل‌آلود HPAM مورداستفاده قرار می‌گیرد.

این پلیمرهای پلی‌آکریل آمید ممکن است همو پلیمرها، کوپلیمرها، ترپولیمرها یا ترکیبی از آن‌ها با غلظت حداقل حدود 95٪ واحدهای مونومر آکریلامیدو باشند. نسبت آکریلیک‌اسید به گروه‌های آکریلامید در زنجیره پلیمر، همانند وزن مولکولی می‌تواند در تولید متفاوت باشد. متغیر دیگر قلیایی است که برای خنثی‌کردن گروه‌های اکریلیک اسید استفاده می‌شود و معمولاً NaOH ، KOH یا NH4OH است.

غلظت 10 تا 30٪ از گروه‌های آکریلات خواص آنیونی بهینه را برای کاربردهای حفاری فراهم می‌کند. این سیستم سال‌هاست که به‌عنوان یکی از مهارکننده‌ترین سیستم‌های مبتنی بر آب‌وگل مورداستفاده قرار می‌گیرد و از نظر تجاری در دسترس صنعت است.

هیدراتاسیون شیل که معمولاً هنگام استفاده از جریان‌های مبتنی بر آب در تشکیلات حساس به آب مشاهده می‌شود، دلیل اصلی عدم ثبات چاه است؛ بنابراین، هر مایع حفاری مورداستفاده در شیل باید دارای حداقل واکنش‌پذیری با شیل باشد، این امر به معنای آن است که آب موجود در جریان نباید باعث تورم رس‌های شیل شود. پلیمرهای پلی‌آکریل آمید با وزن مولکولی بالا از نظر تجاری در دسترس هستند و به دلیل توانایی مهار هیدراتاسیون شیل مشهور هستند؛ زیرا HPAM پراکندگی قلمه‌های شیل را کاهش می‌دهد.

کاربرد پلی الکترولیت

پلی الکترولیت به‌ عنوان افزودنی سیال حفاری

HPAM یکی از مهم‌ترین افزودنی‌هایی است که به‌عنوان عامل تعلیق برای تثبیت قلمه‌های حفاری مورداستفاده قرار می‌گیرد. درجه بار می‌تواند از صفر تا 100 درصد متغیر باشد. اگرچه، غلظت تقریباً 10-30 درصد از گروه‌های آکریلات خواص آنیونی بهینه‌ای برای کاربردهای حفاری فراهم می‌کند. در سیالات حفاری، رئولوژی محلول نقش عمده‌ای دارد. در این حالت، مایعات نازک برشی مطلوب هستند که می‌توانند قلمه‌های حفاری را با سرعت برشی کم به حالت تعلیق درآورند؛ اما مقاومت کمی در برابر جریان در سرعت‌های بالای برشی داشته باشند.

پلی الکترولیت در تصفیه آب و فاضلاب

پلی الکترولیت‌های آنیونی سنتزی مانند پلی‌آکریل آمید و کوپلیمرهای آن توجه زیادی را به‌عنوان فلوکولنت‌ها برای تصفیه آب و فاضلاب به خود جلب کرده‌اند. چگالی بار و وزن مولکولی فلوکولنت‌های آنیونی دو عامل مهم در انتخاب شرایط بهینه از دید کارایی و برای بهبود کیفیت آب در تصفیه آب هستند.

پلی الکترولیت‌های آنیونی که وزن مولکولی بالایی دارند و تراکم کم‌بار دارند، به‌عنوان فلاکولانت‌ها و عوامل کنترل گرانروی کاربرد دارند. کوپلیمرهای آکریلامید به‌عنوان کمک‌کننده منعقدکننده همراه منعقدکننده‌های معدنی مانند آلویم، فریک کلرید، هیدروکسید آلومینیوم و فریک سولفات استفاده می‌شود.

پلی الکترولیت آنیونی با تعداد زیادی بار منفی در امتداد زنجیره پلیمر ممکن است با ذرات بر همکنش داشته و به باعث برهم‌زدن ثبات پراکندگی آبی و شفاف‌سازی فاز جامد – مایع می‌شود. این پلیمرهای آنیونی می‌توانند ذرات با بار مثبت را جذب کرده و با مکانیسم خنثی‌سازی بار باعث بی‌ثباتی پراکندگی ذرات شوند.

پلی الکترولیت‌های آنیونی همچنین می‌توانند ذرات با بار منفی را با مکانیسم پل زدن ته‌نشین کنند. بااین‌حال، برای اینکه پل زدن پلی الکترولیت آنیونی موفقیت‌آمیز باشد، نیروهای دافعه بین بخش‌های آنیونی پلی الکترولیت و سطوح منفی ذرات باید کاهش می‌یابد.

برای غلبه بر دافعه الکتریکی و تقویت جذب، غلظت مشخصی از یون‌های فلزی دو ظرفیتی، مانند کاتیون‌های کلسیم و منیزیم، نقش مهمی را ایفا می‌کند که به دلیل اثر غربالگری، نیروهای دافعه را به طور مؤثر کاهش می‌دهند.

جهت خرید و فروش مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب با دکتر کمیکال در تماس باشید.

پلی الکترولیت در آبگیری لجن

پلی الکترولیت‌های آبگیری لجن، شامل انواع آنیونی، كاتيونيک یا آمفوتريک، در تصفیه فاضلاب شهری استفاده می‌شوند. کوپلیمرهای آنیونی با وزن مولکولی بالا از آکریلامید (AM) و نمک سدیم اکریلیک اسید (NaAA) [پلی (AM-co-NaAA)] در آبگیری لجن استفاده می‌شوند. این پلیمرها برای اصلاح بار سطحی و امکان انعقاد ذرات معرفی شدند.

خواص منحصربه‌فرد پلی الکترولیت‌های آنیونی و کاتیونی از چگالی و توزیع بارهای منفی و مثبت به ترتیب، در امتداد زنجیر اصلی پلیمر ناشی می‌شود. گروه‌های عاملی آنیونی و کاتیونی می‌توانند با ذرات باردار معلق بر همکنش داشته باشند و سوسپانسیون را بی‌ثبات کنند و در نتیجه باعث انعقاد شوند.

پلی الکترولیت‌های آنیونی مانند HPAM ، دارای بار منفی و پلی الکترولیت‌های کاتیونی که دارای بار مثبت هستند، ذرات پراکنده شده با بار مثبت و منفی را به ترتیب از طریق پیوند یونی و برای برخی از ذرات خنثی از طریق پیوند هیدروژنی جذب می‌کنند. لجن‌ها کلوئیدهایی شامل سیستم‌های دوفاز هستند. از این نوع تصفیه که به آن تصفیه شیمیایی گفته می‌شود برای تصفیه انواع لجن از جمله پسماندهای شهری، خمیر کاغذ و ضایعات صنعتی مختلف استفاده می‌شود.

عملیات مکانیکی مانند مخلوط‌کردن، سانتریفیوژ، خلأ و فشار می‌تواند باعث افزایش میزان زهکشی و میزان آب آزاد شده از لجن شود. اما بهترین کارایی آبگیری نیاز به بهینه‌سازی هر دو روش تصفیه شیمیایی و تجهیزات مکانیکی دارد. پلیمرهای مقاوم در برابر برش، از نظر عملکرد و راندمان نسبت به پلیمرهای سنتی را در محیط‌های پرفشار عملکرد بهتری دارند.

پلی الکترولیت به‌عنوان دیسپرسنت

نقش عوامل پراکندگی پلیمری، تقویت فرایند پراکندگی و اطمینان از اندازه ذرات ریز در ماتریس است، به‌طوری‌که نیروی جاذبه بین ذرات به حداقل برسد.

یک عامل پراکندگی با توزیع یکنواخت ذرات جامد در فاز مایع، ارزش رنگ در مورد رنگ‌دانه‌ها را تقویت می‌کند و به یکنواختی سیستم کمک می‌کند. دیسپرسنت‌های پلیمری، از جمله پلی آکریلیک‌اسید، پلی‌آکریل آمید همو پلیمر و کوپلیمرهای پلی‌آکریل آمید اصلاح شده با کربوکسیلات با وزن مولکولی کم، در صنایع متنوعی از جمله معدن، تصفیه آب، سرامیک، رنگ، جوهر، روکش و … استفاده می‌شود.

بر اساس پلیمرهایی که دارای بار هستند، انواع مختلفی از دیسپرسنت‌های مبتنی بر آکریلامید وجود دارد، مانند دیسپرسنت آنیونی، دیپسرسنت غیر یونی، دیسپرسنت کاتیونی، دیسپرسنت آمفوتر و دیپرسنت ترکیبی. یک دیپرسنت پلیمری شامل هر دو گروه عاملی یونی و غیر یونی، باعث تثبیت ذرات هم از لحاظ الکترواستاتیک و هم از نظر فضایی شده و عملکرد خوبی در پراکندگی سنگ معدنی، رنگ‌دانه‌های معدنی در سرامیک و ذرات رنگ‌دانه رنگی و همچنین سنگ‌دانه‌های بتن برای صنعت ساخت‌وساز دارند.

این پلیمرها به‌عنوان دیسپرسنت برای پوشش‌های بر پایه آب و حلال و همچنین برای رنگ و جوهر رفتار می‌کنند. در محیط‌های غیرقطبی، دافعه فضایی ناشی از ساختار پلیمری امکان ایجاد یک‌لایه ضخیم در اطراف ذرات رنگ‌دانه را می‌دهد که به ساختار مولکولی، وزن مولکولی، کیفیت و گروه‌های جذب شده بستگی دارد. این لایه‌ها دافعه فضایی بین ذرات پوشیده شده را ایجاد می‌کنند که مانع از تجمع ذرات تحت‌تأثیر نیروهای واندروالس می‌شود.

در محیط قطبی، تثبیت الکترواستاتیک بسیار مؤثر است و با جذب گونه‌های پلیمری روی ذرات حاصل می‌شود. در مورد دافعه الکترواستاتیک، گونه‌های پلیمری بارهای منفی دارند که ذرات رنگ‌دانه و سطوح آنها را پوشش می‌دهد.

این ذرات روکش‌دار به دلیل نیروهای دافع الکتریکی ناشی از لایه دوتایی الکتریکی شارژ شده در اطراف ذرات رنگ‌دانه، یکدیگر را دفع می‌کنند. پلی الکترولیت‌های آنیونی با وزن مولکولی کم و چگالی بار بالایی کاربردهای تجاری گسترده‌ای به‌عنوان دیسپرسنت دارند.

پلی الکترولیت‌های آنیونی با وزن کم مولکولی به‌عنوان ماده نازک کننده عمل می‌کنند و برای کاهش ویسکوزیته یا جلوگیری از لخته‌شدن استفاده می‌شوند.

افزودن پلی الکترولیت‌های آنیونی حاوی بارهای منفی مانند پلی کربوکسیلات‌ها، پلی فسفات‌ها، لیگنوسولفونات‌ها و پلیمرهای مختلف سنتزی محلول در آب بارهای الکترواستاتیک ایجاد می‌کند.

این بارهای منفی ذرات مختلف ماتریس را پوشش می‌دهند به‌طوری‌که دافعه الکترواستاتیکی و فضایی بین این ذرات به حداکثر می‌رسد و در نتیجه مانع از هرگونه جمع‌شدن یا لخته‌شدن می‌شوند.

نمک‌های سدیم و آمونیوم پلی الکترولیت‌های مبتنی بر آکریلامید با موفقیت برای این کاربرد استفاده می‌شوند. استفاده از دیسپرسنت بر پراکندگی، مورفولوژی و خصوصیات رئولوژیکی ماتریس تأثیر می‌گذارد به‌گونه‌ای که ویسکوزیته کاهش می‌یابد و ذرات به طور یکنواخت پراکنده می‌شوند.

پلی الکترولیت در جداسازی سنگ معدن

در کلیه عملیات استخراج معادن، مواد جامد و مایع باید از هم جدا شوند. در بیشتر فرایندهای معدنی، ناخالصی ناشی از خردشدن و سنگ‌زنی وجود دارد که باید به‌عنوان ناخالصی از ماده معدنی موردنظر جدا شوند. صنایع معدنی به فلوکولنت‌ها نیاز دارند از جمله صنایع زغال‌سنگ، سنگ‌آهن، بوکسیت، اورانیوم و غیره.

در این میان صنعت زغال‌سنگ بزرگ‌ترین کاربر است و بیشترین استفاده را از فلوکولانت‌های کاتیونی و آنیونی می‌برد. برخی از پلیمرهای طبیعی مانند نشاسته، صمغ گوار، چسب حیوانات و ليگين سولفونات نیز در این صنعت کاربرد دارند. پلیمرهای کاتیونی از نوع آمونیوم کواترنر مانند پلی (دی آلدی دی متیل آمونیوم کلرید) (PDADMAC) یا پلی آمین به‌ویژه در بازیافت زغال‌سنگ کاربرد دارند.

فلوکولنت‌های سنتزی آنیونی شامل کوپلیمرهای پلی (آکریلامیدکو – آکریلات) هستند، اگرچه از پلی‌آکریل آمید غیر یونی نیز استفاده می‌شود. از HPAM با وزن مولکولی و چگالی بار بالا برای جداسازی گل قرمز از آلومینای محلول به‌منظور استخراج فلز آلومینیوم از سنگ معدن بوکسیت استفاده می‌شود.

پلی الکترولیت در تثبیت خاک

کاربرد پلی‌آکریل آمید جهت بهبود خاک در دهه 50 آغاز شد. پلی‌آکریل آمید و مشتقات آن که پلیمرهای سنتزی و محلول در آب هستند، دارای قابلیت تقویت پایداری خاک و کنترل فرسایش هستند.

HPAM یک پلیمر آنیونی و محلول در آب است که بارهای منفی در امتداد زنجیره‌های پلیمری به شکل نمک آنیونی پتاسیم یا آمونیوم دارد و به‌عنوان یک تثبیت‌کننده خاک مورداستفاده قرار می‌گیرد. می‌توان آن را به‌عنوان یک هموپلیمر یا یک کوپلیمر مونومرهای مبتنی بر آکریلامید و متاکریل آمید فرموله کرده و خواص ویژه‌ای به آن داد.

خواص بار یونی HPAM نقش مهمی در جذب آن به خاک دارد. یک پلیمر بسیار آنیونی با بارهای منفی به دلیل دفع زنجیره‌هایی با بار منفی زنجیره‌ای گسترده‌تر و برهم‌کنش بیشتری با خاک خواهد داشت.

تحقیقات ثابت کرده چگالی بار 30٪ بیشترین میزان حفاظت خاک را فراهم می‌کند. وزن مولکولی نیز از کم تا زیاد قابل تنظیم است. اگرچه، پلیمرهای با وزن مولکولی بالا نسبت به نمونه‌های کم‌وزن کارایی بیشتری دارند.

عملکرد HPAM آنیونی در کنترل فرسایش مبتنی بر توانایی آن در تشکیل پیوندهای یونی است که ذرات خاک کوچک‌تر را در کنار هم نگه می‌دارد تا بتوانند ذرات بزرگ را از طریق مکانیسم پل زدن تشکیل دهند.

این فرایند باعث می‌شود خاک در مقابل نیروهای فرسایش پراکندگی و برشی مقاومت بیشتری داشته باشد. علاوه بر این، HPAM نفوذ آب به داخل خاک را افزایش می‌دهد و در نتیجه باعث افزایش رطوبت خاک برای افزایش جوانه‌زنی بذر، رواناب کمتر و کاهش فرسایش خاک می‌شود.