یکی از مواد شیمیایی که میتوان گفت تقریباً در هر صنعتی کاربرد دارد و بدون وجود این عنصر تصور زندگی دشوار خواهد بود، کلر است. کلر یکی از پرمصرف ترین مواد شیمیایی صنعتی و یکی از مواد اولیه اصلی در تولید صنعتی است. امروزه حدود ۱۵۰۰۰ ترکیب حاوی کلر در صنعت مورداستفاده قرار میگیرد. این ماده علاوه بر استفاده در سراسر جهان برای تأمین آب آشامیدنی سالم برای میلیاردها نفر، بهعنوان یک عامل سفیدکننده قوی نیز در صنعت کاغذ و خمیر چوب استفاده میشود.
بااینحال میتوان گفت مهمترین کاربرد کلر برای ساخت مجموعهای از ترکیبات و مواد شیمیایی مفید مانند کلراتها و ترکیبات آلی مانند کلروفرم، تترا کلرید کربن، لاستیک مصنوعی و پلیوینیلکلراید (PVC) است که یک پلاستیک فوقالعاده، همهکاره و بادوام است.
برایخرید آب ژاول با خاصیت ضدعفونیکنندگی قوی با دکتر کمیکال تماس بگیرید.
گاز کلر چیست
گاز کلر چیست؟
امروزه گاز کلر بهصورت تجاری از طریق الکترولیز کلرید سدیم حاصل از آب دریا یا آبنمک حاصل از معادن نمک تولید میشود. محصولات جانبی فرایند تولید کلر، هیدروژن است که بهعنوان منبع انرژی در صنایع مختلف تولیدی استفاده میشود. محصول جانبی دیگر این واکنش هیدروکسید سدیم است که یک محصول همهکاره است که برای تولید بسیاری از محصولات مصرفی و صنعتی استفاده میشود.
ترکیبات حاوی کلر به نوبه خود برای تولید طیف وسیعی از محصولات از جمله رنگها، داروها، ضدعفونیکنندهها، حشرهکشها، سفیدکنندههای خانگی، فرآوردههای نفتی، رنگها و اقلام پلاستیکی استفاده میشوند. بهطورکلی مهمترین کاربردهای کلر در صنعت را میتوان شامل موارد زیر دانست:
برای ازبینبردن بوی پوسیدگی استفاده میشود
بهعنوان ضدعفونیکننده استفاده میشود
در تصفیه آب آشامیدنی برای ازبینبردن باکتریها استفاده میشود
کلر، دومین عنصر از هالوژنها. بیشتر از آن چیزی که فکر میکنید با زندگی روزمره ما مرتبط است. از کلرید سدیم یا همان نمک خوراکی بهعنوان طعمدهنده غذا گرفته تا رایانهها و کارتهای اعتباری، از اسباببازیها تا لولهها، از رنگ دیوار تا لولههای لولهکشی، از کفپوش تا سقف، در هر قسمت از خانه و اطراف ما Chlorine وجود دارد و حتی در داخل بدن ما، خون ما به شکل یونهای کلرید است که به حفظ تعادل صحیح الکترولیتهای ضروری برای عملکرد صحیح سلولها و اندامها کمک میکند.
در آبی که مینوشیم، داروهایی که مصرف میکنیم، مبلمانی که روی آن مینشینیم، روشهای حملونقلی که استفاده میکنیم، تلفنهای همراهی که استفاده میکنیم، شیمی کلر نقش بسزایی دارد، ما را ایمن و سالم نگه میدارد و زندگی ما را لذتبخش و راحتتر میکند. کلر سالانه جان میلیونها نفر را نجات میدهد. فقط کافی است تصور کنیم که حدود یک قرن پیش، قبل از اینکه کلرزنی آب آشامیدنی برای ازبینبردن باکتریها و ویروسها انجام شود، بیماریهایی مانند تب حصبه، وبا، اسهال خونی و هپاتیت A جان چند انسان را گرفته است.
عوارض کلر
مضرات کلر
کلر شبیه به فردی است که دارای شخصیت دو وجهی است. چرا که عنصر کلر یک جنبه خوب و همچنین یک جنبه مضر دارد. کلر ازیکطرف، به طرز شگفتانگیزی مفید است و نیازهای بسیاری از انسان را برآورده میکند. اما، از سوی دیگر، بسیار خطرناک است. استنشاق گاز کلر حتی برای مدت کوتاه میتواند نتایج فاجعه باری داشته باشد. Chlorine محرک سیستم تنفسی است. همچنین پوست، چشمها، بینی و گلو را تحریک میکند و میتواند باعث سوختگی و زخم شود. حتی اثرات سمی گاز کلر باعث شد که برای مدت کوتاهی از آن بهعنوان یک سلاح شیمیایی در طول جنگ جهانی اول استفاده شود.
قرص کلر یکی از ضد عفونی کنندههای فوقالعادهای است که میتوانید برای تصفیه آب آشامیدنی، استخر و… از آن استفاده کنید. پس اگر نیاز به خرید قرص کلر برای نابودی ویروس و باکتریهای موجود در آب دارید، از دکتر کمیکال نسبت به خرید آن اقدام کنید.
اگر شرکتی هستید که به دنبال تولید مواد شیمیایی یا فراوری شیمیایی محصول صنعتی خود هستید، شرکت دکتر کمیکال با تخصص در زمینه مواد شیمیایی صنعتی برای ارائه مشاوره تخصصی در این زمینه در کنار شماست. همچنین میتوانید برای فروش مواد اولیه شیمیایی با کارشناسان ما در تماس باشید.
ترکیبهای ناجورحلقه که از یک کاتیون فلزی یا یون هیدروژنی تشکیل شده باشند، کیلیت نام دارند. طی کی لیت سازی یک ترکیب شیمیایی با یک یون فلزی ترکیب میشود و آنها را محکم نگه میدارند.
کی لیت چیست؟
یونهای فلزی اثر زیادی روی فرایندهای شیمیایی و عملکرد بسیاری از محصولات دارند. گستره وسیعی از مشکلات مربوط به یونهای فلزی میتواند توسط کیلیت سازهای فلزی برطرف شود و باعث بهبود کارایی سیستمهای صنعتی شود.
کیلیت سازهای فلزی در تصفیه صنعتی و افزودنی های خوراک
نمکهای فلزی باعث ایجاد رسوبات در بویلرها، تبادلکنندههای گرمایی و سیستمهای چرخشی آب دیگر در صنایع قدرتی، نوشیدنی، شکر و لبنیات میشوند. کی لیت سازهای فلزی با یونهای فلزی مضر تشکیل کمپلکس پایدار داده و باعث حلشدن رسوبات تشکیل شده و جلوگیری از شکلگیری رسوبات جدید میشود.
عناصر فلزی بسیار جزئی جهت سلامت و رشد جانوران بسیار مهم هستند. دی سدیم EDTA میتواند جهت حلکردن مواد معدنی جزئی در حلالهای آبی و بهعنوان افزودنی به خوراک دام استفاده شود.
در فرآیندهای متداول تجاری، یونهای آهن باعث اکسید شدن دی هیدروژن سولفید به گوگرد فلزی میشوند. عوامل کی لیت ساز باعث فعال شدن یونهای فلزی شده و از رسوب آنها جلوگیری میکنند.
تصفیه
عوامل کی لیت ساز با گیر انداختن یونهای آب سنگین (کلسیم و منیزیم) و جداسازی یونهای کلسیم و منیزیم که علت پیوندهای سطحی هستند، باعث بهبود قدرت تصفیه میشوند. عوامل کی لیت ساز یونهای فلزی واسطه ناخواسته که معمولاً از مواد اولیه در تولید صابون و پاککنندهها، ناشی میشوند و شامل پروکسیدهایی مانند هیدروژن پروکسید، پرکربناتهاو پربوراتها هستند، را غیرفعال میکنند.
صنایع غذایی
واکنش فلزات سنگین بسیار جزئی با ترکیبات آلی و معدنی در غذاها و نوشیدنیها باعث ازبینرفتن رنگ، تغییر بافت و کدورت میشود. فلزات بسیار جزئی همچنین باعث کاتالیز اکسیداسیون روغنهای گیاهی و چربی میشوند. جهت جلوگیری از این مشکلات عوامل کی لیت ساز فلزی باعث غیرفعالشدن فلزات نامطلوب میشوند.
صنعت نفت
عوامل کی لیت سار به طور گستردهای در کاربردهای نفتی استفاده میشوند. در جلوگیری از رسوب ترکیبات حل شده ناخواسته شامل SrSO4، BaSO4 و CaCO3 و رسوبات آهن، کی لیت سازها نقش بسزایی دارند. علاوه بر این کی لیت سازها باعث جلوگیری از رسوب آهن در طی فرایندهای اسیدکاری و شکست میشوند.
طی فرایندهای تمیزکردن و سفیدکردن فیبرهای نخی، کی لیت سازهای فلزی باعث جداسازی و غیرفعالکردن یونهایی که تخریب عوامل پروکساید تمیزکنندهها را کاتالیز میکنند، میشوند. کیلیت سازها همچنین باعث بهبود عملکرد حوضچههای رنگ میشوند، جایی که یونهای کلسیم و منیزیم مانع از نفوذ رنگ به فیبرهای نخ میشوند.
مقدار بسیار جزئی از فلزات محلول در سیستمهای آبی بهصورت یونهای باردار مثبت وجود دارند. هرکدام از این یونها دارای تعداد معینی مکانهای فعال هستند. بسیاری از یونهای فلزی دارای چهار یا شش مکان فعال هستند.
EDTA، DTPA و HEDTA به ترتیب دارای شش، هشت و شش مکان کمپلکسی با فلزات هستند که باعث میشود یک مولکول بتواند با همه مکانهای فعال بر همکنش کند. NTA دارای چهار مکان کمپلکسی است که باعث که یک مولکول بتواند با بیشتر مراکز فعال یک یون فلزی بر همکنش کند. عامل کی لیت ساز اتیلن دی آمین تترا استیک اسید یک کی لیت ساز فلزی با کاربردهای فراوان و مقرون بهصرفه میشود.
ادتا چیست
edta چیست؟
edta یک عامل کی لیت ساز متداول و همهگیر است و میتواند با یون فلزی چهار و شش پیوند ایجاد کند و با یونهای فلزی واسطه و یونهای گروههای اصلی کمپلکس تشکیل دهد.
EDTA در صنایع صابونسازی و پاککنندهها استفاده میشود و با یونهای کلسیم و منیزیم درون آبهای سخت واکنش میدهد. وقتی با کلسیم واکنش میدهد به فرم [Ca(EDTA)]2- در میآید و در این کمپلکس به صورت لیگاندی چهار دندانه است و کی لیت شامل دو اتم نیتروژن و دو اتم اکسیژن در گروههای مجزای کربوکسیل (-COOH) است.
edta همچنین بهعنوان عامل پایدارکننده در صنایع غذایی بکار میرود. در کاربردهای دیگر آن، رسوبات تهنشینشده کربنات کلسیم را از آب سخت بدون استفاده از اسید حل میکند. EDTA در جداسازی عناصر نادر از یکدیگر استفاده میشود. عناصر نادر ویژگیهای شیمیایی نزدیک بهم داشته ولی پایداری کمپلکس EDTA آنها متفاوت است.
حذف فلزات سنگین از خاک
پیامدهای انباشتگی فلزات سنگين در محيطزيست نگرانکننده است و اين بهدليل واکنش پذيری بالقوه، سميت و تحرک آنها در خاک میباشد. منابع فلزات سنگين در محيط زيست متنوع بوده و عوامل مؤثر بر توزيع، جذب و واجذب، انتقال و سميت آنها نيز متعدد است. يکي از روشهای آلودگیزدایی خاک استفاده از استخراج کنندههاست.
کی لیت کننده ها از جمله مؤثرترين استخراج کنندهها بوده و مزايای زيادی همچون: کارايي بالا، پايداري ترموديناميکی بالاي کمپلکسها، انحلال پذيری بالای کمپلکسها، جذب ناچيز در سطح ذرات خاک و تأثير تخریبی کمتر در مقايسه با اسيدها دارند. با اين حال، کيليت کننده ها به دليل گرانی و ضرورت بازيافت، کمتر در پروژههای وسيع آلودگی زدایی خاک مورد استفاده قرار میگيرند.
از کيليت کننده ها به ويژه برای افزايش تحرک فلزات سنگين در گياه پالایی خاکهای آلوده استفاده میشود. متداولترين کمپلکسکنندهای که برای استخراج فلزات سنگين از آن استفاده شده EDTA است. edta یک اسید کربوکسیلیک پلی آمین است که اغلب نمک دو سديمی آن مورد استفاده قرار میگیرد. این ترکیب کمپلکسهای پايداری را با دامنه وسيعی از فلزات تشکيل میدهد، لذا توانايی بالايی در رهاسازی يونهای فلزی دارد.
انتخاب کیلیت مناسب
انتخاب کیلیت مناسب
در انتخاب کیلیت، نوع و مقدار یونهای فلزی و آنیونهای موجود در فرایند باید در نظر گرفته شوند. یک فاکتور مهم قدرت کمپلکس تشکیل شده بین عامل کی لیت ساز و یون فلزی است. این فاکتور تعیین میکند که آیا کمپلکس در حضور آنیونهای رقیب تشکیل شده است یا نه. ثابت پایداری یا تعادل (K) که با log K نمایش داده میشود برای بسیاری از فلزات و عوامل کی لیت ساز تعیین شده است. مقادیر log K بالاتر نشاندهنده ایجاد پیوندی قویتر بین یون فلزی و عامل کیلیت ساز است و درنتیجه احتمال تشکیل کمپلکس بیشتر خواهد بود.
تأثیر گستره PH فعال بر سیستم کی لیت ساز
PH سیستم و ماهیت اکسید شدن محیط میتواند روی پایداری و اثربخشی سیستم کیلیت ساز تأثیرگذار باشد. برای هر کمپلکس فلزی یک PH بهینه و یک گستره PH فعال وجود دارد که در آن کمپلکس فعال پایدار است.
PH اثر بر شلاتور
انتخاب کی لیت ساز برای کاربردهای مختلف
کاربرد کی لیت ساز
کی لیت سازهای متداول در جداسازی یونهای فلزی سنگین از فاضلاب
HEDP کاربردهای زیادی در صنایع دارد بهعنوانمثال به یون مس (II) متصل شده که باعث غیرفعالکردن سورفاکتانتها شده و فرایند تمیزکردن را در صنایع پاککننده بهبود میدهد. توانایی این عامل کی لیت ساز جهت جلوگیری از رسوب نمکهای کلسیم باعث کاربرد بسیار زیاد این عامل کیلیت ساز در تصفیه آب برای جلوگیری از رسوب در سیستمهای خنککننده آب چرخشی، صنعت نفت بویلرهای فشار پائین در تولید برق صنایع شیمیایی، متالورژی و … شده است.
پرمصرفترین، قویترین و مقرونبهصرفهترین کی لیت ساز و برای اهداف عمومی بکار میرود
DTPA
زمانی که عامل کیلیت ساز قوی موردنیاز است پیشنهاد میشود؛ مانند سفیدکردن پروکسیدی پالپ. این عامل کی لیت ساز تحت شرایط شدید اکسید شدن پایدار میماند. همچنین به طور ویژهای جهت رسوبزدایی در کاربردهای نفتی بسیار مناسب است.
HEDTA
عامل کی لیت سازی است که کارایی آن شبیه به EDTA است. بهویژه زمانی مناسب است که حلالیت زیاد در PHهای پائین موردنیاز است و برای پایدار کردن یونهای آهن در PHهای بالا استفاده میشود.
EDG
عامل کیلیت ساز زیستتخریبپذیر، جهت زمانهایی که عامل کی لیت ساز ضعیف میتواند استفاده شود.
برای دریافت مشاوره بهصورت تخصصی میتوانید با فروشگاه مواد شیمیاییدکتر کمیکال در تماس باشید.
پلی ساکاریدها زیرمجموعه کربوهیدراتها هستند. پلی ساکارید از تعداد زیادی واحد مونوساکارید مانند گلوکز یا فروکتوز، تشکیل شده است.
پلی ساکارید
آنزیمهای ویژه این مونومرهای کوچک را به یکدیگر متصل میکنند و پلیمرهای قندی یا پلیساکاریدهای بزرگ را ایجاد میکنند. یک Polysaccharide میتواند یک همو پلی ساکارید باشد که در آنهمه مونوساکاریدها یکسان هستند یا یک هتروپلی ساکارید که در آن مونوساکاریدها متفاوت هستند. پلیساکارید گلیکان نیز نامیده میشود. نمونههایی از پلیساکاریدها عبارتاند از گلیکوژن، نشاسته (آمیلوز و آمیلوپکتین)، کیتین، کالوز و سلولز.
ساختار پلی ساکارید
همه پلیساکاریدها با یک فرایند اساسی تشکیل میشوند و این فرایند اتصال مونوساکاریدها از طریق پیوندهای گلیکوزیدی است. بسته به اینکه کدام مونوساکاریدها به هم متصل هستند و کدام کربن موجود در مونوساکاریدها به یکدیگر متصل میشوند، پلیساکاریدها اشکال مختلفی به خود میگیرند. مولکولی با زنجیره مستقیم از مونوساکاریدها، پلیساکارید خطی نامیده میشود، درحالیکه زنجیرهای که دارای بازوها و چرخش است بهعنوان پلیساکارید منشعب شناخته میشود.
نمونه هایی از پلی ساکارید
سلولز و کیتین
سلولز و کیتین هر دو پلیساکاریدهای ساختاری هستند که از هزاران مونومر گلوکز ترکیب شده در یک زنجیره بلند تشکیل شدهاند. تنها تفاوت بین این دو پلیساکارید، زنجیرههای جانبی متصل به حلقههای کربنی مونوساکاریدها است. در کیتین، مونوساکاریدهای گلوکز با گروهی حاوی کربن، نیتروژن و اکسیژن پیوند دارند.
این زنجیره جانبی یک دوقطبی ایجاد میکند که پیوند هیدروژنی را افزایش میدهد. درحالیکه سلولز میتواند ساختارهای سختی مانند چوب تولید کند، کیتین میتواند ساختارهای سختتری مانند پوسته، سنگ آهک و حتی سنگ مرمر را در صورت فشرده شدن تولید کند.
هر دو پلیساکارید بهصورت زنجیرههای بلند و خطی تشکیل میشوند. این زنجیرهها فیبرهای بلندی را تشکیل میدهند که در خارج از غشای سلولی رسوب میکنند. برخی از پروتئینها و سایر عوامل به الیاف کمک میکنند تا به شکل پیچیدهای در بیایند که توسط پیوندهای هیدروژنی بین زنجیرههای جانبی ثابت میشود.
گلیکوژن و نشاسته
احتمالاً مهمترین پلیساکاریدهای ذخیرهسازی روی کره زمین، گلیکوژن و نشاسته به ترتیب توسط حیوانات و گیاهان تولید میشوند. این پلیساکاریدها از یک نقطه شروع مرکزی تشکیل میشوند و به دلیل الگوهای انشعاب پیچیده آنها به سمت بیرون مارپیچی میشوند.
با کمک پروتئینهای مختلف که به پلیساکاریدهای منفرد متصل میشوند، مولکولهای شاخهدار بزرگ خوشهها را تشکیل میدهند. تنها تفاوت بین نشاسته و گلیکوژن تعداد شاخههایی است که در هر مولکول ایجاد میشود. این امر به دلیل تشکیل پیوندهای مونوساکاریدها و آنزیمهای مختلف بر روی مولکولها است.
خواص پلی ساکارید
پلی ساکارید بسته به ساختاری که دارد، میتواند عملکردهای متنوعی در طبیعت داشته باشد. برخی از پلیساکاریدها برای ذخیره انرژی، برخی برای ارسال پیامهای سلولی و برخی دیگر برای پشتیبانی از سلولها و بافتها اهمیت دارند. پلیساکاریدها در گیاهان، حیوانات و البته انسان بهعنوان ماده ذخیرهسازی و اساس تغذیه نقش مهمی دارند. سلولز یک عنصر ساختاری مهم در گیاهان و رایجترین پلی ساکارید است.
ساختار مولکولهایی که با هم ترکیب میشوند، ساختار و خواص پلی ساکارید حاصل را تعیین میکند. بر همکنش پیچیده بین گروههای هیدروکسیل آنها (OH)، سایر گروههای جانبی، پیکربندی مولکولها و آنزیمهای درگیر، همگی بر Polysaccharide ایجاد شده تأثیر میگذارند.
برای مثال پلی ساکارید مؤثر در ذخیره انرژی، درعینحال که ساختار فشردهای دارد، دسترسی آسان به مونوساکاریدها را فراهم میکند. Polysaccharide مؤثر در پشتیبانی سلولی معمولاً بهصورت یک زنجیره طولانی از مونوساکاریدها است که بهعنوان یک فیبر عمل میکند.
پلیساکاریدها در تغذیه مناسب بسیار مهم هستند؛ زیرا Polysaccharide در واقع کربوهیدرات پیچیدهای است که بهعنوان منبع انرژی اولیه بدن عمل میکند و عملکرد بدن به کربوهیدراتها متکی است. همچنین پلی ساکاریدها بهعنوان یک ماده پرکننده پوست، مسئول توانایی طبیعی پوست برای آبرسانی و حفظ آب هستند. همچنین برای ترمیم پوست و نوسازی پوست نیز حیاتی است.
چیتوزان چیست؟
چیتوزان یک پلی ساکارید چند کاربردی است که به طور گسترده در طبیعت یافت میشود (چیتوزان دومین بایوپلیمر فراوان پس از سلولز) که توسط د آسیلاسیون قلیایی چیتین تولید میشود. چیتوزان کاربردهای زیادی در صنایع دارد. تصفیه فاضلاب با استفاده از چیتوزان یکی از کاربردهای مهم است. مطالعات بسیاری وجود دارد که توانایی بایو جاذب چیتوزان و کامپوزیتهای آن در حذف آلایندهها از فاضلاب را برجسته میکند.
چیتوزان میتواند بهعنوان مواد منعقدکننده / لخته کننده فاضلابهای آلوده، در جذب فلزات سنگین یا متالوئید مس (II)، کادمیوم (II)، سرب (II)، آهن (III)، روی (II)، کروم (III)، و غیره استفاده شود. چیتوزان برای ازبینبردن رنگها از فاضلابهای صنعتی (فاضلابهای نساجی) و همچنین برای ازبینبردن سایر آلایندههای آلی مانند سموم ارگانوکلراید، اکسید شدن آلی یا ناخالصیهای چربی و روغن استفاده میشود.
باتوجهبه عملکرد بالا، مشتقات چیتوزان بهعنوان مواد افزودنی جذب در بسیاری از پروژههای تحقیقاتی مورداستفاده قرار میگیرد. کامپوزیتهای چیتوزان در تصفیهخانههای فاضلاب برای جذب رنگ و فلزات سنگین مورد آزمایش قرار گرفتهاند. برای تشکیل کامپوزیتها با چیتوزان، از مواد مختلفی استفاده شده است، مانند مونت موریلونیت، پلی اورتان، خاک رس فعال، بنتونیت، زئولیت، خاکستر نخل روغن، آلژینات کلسیم، پلی وینیل الکل، سلولز، مگنتیت، ماسه، الیاف پنبه، پرلیت و آلومینا سرامیک.
چیتوزان و کامپوزیتهای آن (کامپوزیتهای زئولیت ‐ چیتوزان) به عنوان جاذب و فلوکولانتها در تصفیهخانههای فاضلاب و در روشهای جذب استاتیک اعمال شده در فاضلابهای صنعتی و شهری استفاده میشود.
خواص شیمیایی چیتوزان
چیتوزان دارای چندین خاصیت شیمیایی است که آن را برای چندین کاربرد زیستپزشکی مناسب میکند. برخی از آنها در زیر ذکر شده است:
چیتوزان یک پلی آمین خطی است.
چیتوزان دارای گروههای آمینه واکنشپذیر (-NH2) است.
چیتوزان دارای گروههای هیدروکسیل واکنشپذیر (-OH) در دسترس است.
چیتوزان برای بسیاری از یونهای فلزی واسطه توانایی کیلیت سازی دارد.
کاربرد چیتوزان در صنعت
چیتوزان در تصفیهخانه های فاضلاب
چیتوزان یک پلیمر تا حدودی دآسیله شده است که توسط دآسیلاسیون قلیایی چیتین، بایوپلیمر استخراج شده از منابع صدف به دست میآید. چیتین یک آمینو پلی ساکارید هیدروفیل خطی با یک ساختار سفت و محکم است که شامل هم گلوکزامین و استیل گلوکوزامین است. چیتوزان را میتوان بهعنوان یکی از فراوانترین بایوپلیمرهای طبیعی توصیف کرد.
کیتوزان در تصفیه فاضلاب
چیتوزان بومی در آب یا حلالهای آلی غیر محلول است، اما در pH اسیدی (زیر pH 5) ، هنگامی که گروههای آمین پروتونه میشوند، چیتوزان به پلیمر کاتیونی محلول با چگالی بار بالا تبدیل میشود.
چیتوزان دارای خواص بسیار جذاب مانند آبگریزی، زیست سازگاری، تجزیهپذیری، غیرسمی بودن و وجود گروههای آمینو بسیار واکنشپذیر (-NH2) و هیدروکسیل (-OH) در ساختار است که باعث میشود چیتوزان بهعنوان ماده جاذب مؤثر در حذف آلایندههای فاضلاب مورداستفاده قرار گیرد.
مهمترین مزیت چیتوزان نسبت به سایر پلی ساکاریدها (سلولز یا نشاسته) ساختار شیمیایی آن است که اصلاحات خاصی را برای طراحی پلیمرها برای برنامههای انتخابی امکانپذیر میسازد. از طرفی، گروههای واکنشگر چیتوزان قادر به تولید کامپوزیتهایی با ترکیبات مختلف هستند که ثابت کرده است که ظرفیت بهتری در جذب آلایندههای فاضلاب و مقاومت در محیط اسیدی دارند.
برخی از نمونهها شامل بنتونیت، کائولینیت، خاکستر نخل روغن، پلیاورتان، زئولیت، مگنتیت و غیره است. از طرف دیگربار کاتیونی چیتوزان (چیتوزان بایوپلیمر تک کاتیونی است) قادر به خنثیسازی و انعقاد ذرات کلوئیدی معلق آنیونی و در نتیجه کاهش سطح تقاضای اکسیژن شیمیایی، کلریدها و کدورت در فاضلاب میشود.
لخته سازی یک پدیده اساسی در تصفیه فاضلاب صنعتی است. امروزه به دلیل توانایی چشمگیر چیتوزان در لختهسازی کارآمد با دوز کم در مقایسه با منعقدکنندههای غیر آلی (نمک فلزات چند ظرفیتی) که معمولاً مورد استفاده قرار میگیرند (به دلیل کم هزینه بودن و سهولت استفاده) از فلوکولانتهای پلیمری آلی امروزه بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. در این زمینه ، خواص انعقادی و لختهسازی چیتوزان (با بار کاتیونی) میتواند مورد استفاده قرار گیرد تا ناخالصیهای آلی یا معدنی کلوئیدی با بار منفی از فاضلابها حذف شود.
ازآنجاکه اکثر کلوئیدهای آلودگی بار منفی دارند، پلیمرهای کاتیونی یا پلی الکترولیت بهعنوان منعقدکننده / فلوکولانتهای بالقوه موردتوجه ویژه قرار میگیرند. چیتوزان به دلیل ویژگی منحصربهفرد کاتیونی یکی از بایوپلیمرهای امیدوارکننده برای کاربردهای گسترده در تصفیه فاضلاب است و عملکرد انعقادی چیتوزان در مقایسه با مواد منعقدکننده معدنی مانند سولفات آلومینیوم، پلیاتیلن آمین و پلیآکریل آمید در ازبینبردن آلایندههای مختلف از محلول آبی بسیار مؤثر است.
گروههای آمین پروتونه در امتداد زنجیره بهدستآمده با حلشدن چیتوزان در اسیدها، تداخلات الکترواستاتیک بین زنجیرههای پلیمری و آلایندههای با بار منفی را تسهیل میکنند (آنیونهای فلزی، رنگها، ترکیبات آلی و غیره).
به دلیل حضور گروههای آمینه اولیه، بایوپلیمر دارای چگالی بار کاتیونی بالا و زنجیرههای طولانی با وزن مولکولی بالا است، بهعنوان یک منعقدکننده و مؤثر در حذف آلودگیها در حالت تعلیق و حل شده است.
گروههای آمینه فعال (NH2) در مولکول چیتوزان را میتوان با پروتون در آب در یک پلی الکترولیت کاتیونی پروتونه کرد بهگونهای که این مولکول دارای خصوصیات جذب و جذب استاتیک است. اثر چیتوزان برای انعقاد مواد معدنی منعقد شده به دلیل وجود املاح معدنی یا به دلیل افزودن مواد استخراج شده از خاکها در pH بالا میتواند بهبود یابد.
چیتوزان بهعنوان جاذب یونهای فلزی
چیتوزان بهعنوان یک جایگزین جاذب مطمئن و اقتصادی برای ازبینبردن آلایندهها از فاضلابهاست و استفاده از چیتوزان بهعنوان بایو جاذب برای یونهای فلزات سنگین در بسیاری از مطالعات گزارش شده است.
پیوند بین یونهای فلزی و گروههای عملکردی چیتوزان در فرایند جذب پدیده شامل پدیدههای مختلفی بهعنوان کمپلکس، جذب الکترواستاتیک، بارش میکرو و تبادل یونی است. مکانیسم تشکیل پیچیده بین یونهای چیتوزان و فلز در طی فرایند جذب میتواند از دو مسیر انجام یابد:
مدل پل: یونهای فلزی با گروههای آمینه مختلف از همان زنجیره یا از زنجیرههای مختلف از طریق واکنشهای پیچیده بین مولکولی یا درون مولکولی تشکیل پیوند میدهند. مدل آویز: یونهای فلزی بهصورت آویزان با گروههای آمینه تشکیل پیوند میدهند.
در آزمایشها متعددی، توانایی جذب چیتوزان برای یونهای فلزی سنگین مورد سنجش قرار گرفته است:
فاضلاب نساجی (مس (II) و سرب (II)) و محلولهای آبی (روی (II) و آهن (III)).
راندمان حذف برای یونهای سرب 91.67% و برای یونهای مس 54.15% بود که تحتتأثیر pH قرار دارد که پارامتر مؤثری بر بار سطحی فاضلاب است.
استفاده از چیتوزان بهعنوان جاذب حداکثر جذب مس (II) و یونهای سرب (II) از فاضلابهای نساجی را در pH برابر 8 (شکل 6 (a) و (b)) نشان داد.
کیتوزان بیوپلیمر
گروههای عاملی اصلی چیتوزان که نقاط بالقوه جذب یونهای فلزی هستند -OH و -NH2 هستند. در شرایط pH اسیدی، این گروهها پروتونه (-OH2+ ، -NH3+) میشوند و باعث جذب یونهای فلزی میشوند. با افزایش مقدار pH ، میزان پروتونه شدن گروههای عاملی کاهش مییابد. این فرایند تشکیل پیوندهای پیچیده بین یونهای فلزی و گروههای عاملی را تحتتأثیر قرار میدهد.
چیتوزان بهعنوان عامل کی لیت کننده و تلههای فلزات سنگین عمل میکند. مشتقات N-بنزیل سولفونات چیتوزان بهعنوان جاذب برای ازبینبردن یونهای فلزی در محیط اسیدی استفاده میشود و از چیتوزان نیز میتوان برای ازبینبردن رنگ از پساب خانه رنگ استفاده کرد. همچنین به نظر میرسد که چیتوزان برای ازبینبردن آرسنیک از آب آشامیدنی آلوده و همچنین برای خارجکردن فرآوردههای نفتی از پساب استفاده میشود.
کامپوزیتهای چیتوزان در تصفیه فاضلاب
چیتوزان جاذب بسیار مؤثری است که میتواند از جهات مختلفی اصلاح شود (پیوند، اتصال متقاطع، کاربری شدن برای تشکیل کامپوزیتها و غیره). ازآنجاکه چیتوزان نسبت به pH بسیار حساس است ، و یا بسته به مقادیر pH ، ژل ایجاد کرده یا محلول آن است، از بعضی از مواد اتصالدهنده متقاطع مانند گلی اکسال، فرمالدهید، گلوتارآلدئید، اپی کلروهیدرین، و ایزوسیاناتها برای بهبود عملکرد آن بهعنوان جاذب استفاده شده است.
این فرایند اتصال متقاطع باعث تثبیت چیتوزان در محلولهای اسیدی میشود و این خاصیت مکانیکی آن را افزایش میدهد. جاذبهای اصلاح شده چیتوزان برای حذف آلایندههای مختلف (رنگها، فلزات / یونها و سایر موارد) استفاده میشوند.
چیتوزان و مشتقات چیتوزان در کاربردهای عملی بهصورت محلول، سوسپانسیون، ذرات، ایجاد میشوند. چیتوزان به شکلهای مختلف از جمله رزین، کره، نانوذرات و اسفنجها، ژلها / هیدروژلها، فومها، غشاها و فیلمها، الیاف، رشتههای میکروسکوپی و داربست در بسیاری از زمینهها مانند پزشکی، داروسازی، آرایشی بهداشتی و مراقبتهای شخصی، صنایع غذایی و تغذیه، کشاورزی و صنایع شیمیایی، صنایع نساجی و کاغذ، صنایع و بستهبندی فیلمهای خوراکی، بیوتکنولوژی، شیمی تجزیه، کروماتوگرافی، صنعت نوشیدنی و زیستشناسی، عکاسی و سایر زمینههای نوظهور مانند مواد مغذی، منسوجات کاربردی و منسوجات لوازم آرایشی و بهداشتی، صنایع تکمیلی، فناوری نانو و آبزیپروری تولید و استفاده میشود.
چیتوزان در صنایع غذایی
چیتوزان توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده بهعنوان یک ماده افزودنی غذایی، فیبر غذایی و مواد عملکردی برای مصرفکننده مورد تأیید قرار گرفته است. چیتوزان همچنین از سال ۱۹۹۰ بهعنوان افزودنی غذایی در ژاپن و کره تأیید شده است.
به دلیل خاصیت زیست فعالبودن و خاصیت کاتیونی بودن، از چیتوزان بهعنوان ماده غذایی (افزودنیهای غذایی، غذای کاربردی) ، ماده ضدمیکروبی و آنتیاکسیدان (محافظت از غذا) ، برای پوششهای ضدمیکروبی میوهها و سبزیها، در محصولات غذایی ضد کلسترول و بهعنوان مواد غذایی استفاده میشود.
چیتوزان در محلول، پودرها و فیلمهای خوراکی و پوششها در برابر میکروارگانیسمها، فعالیتهای ضدمیکروبی دارد. نتایج بهتر فعالیت ضدباکتری با چیتوزان با وزن مولکولی کم به دست آمد. تحقیقات بر روی مشتقات و الیگومرهای چیتوزان جدید انجام شده است که میتواند بهعنوان یک عامل ضدمیکروبی علیه میکروارگانیسمهای غذایی استفاده شود.
مشتقات چیتوزان آنتیباکتریال بهویژه برای کاربردهای غذایی امیدوارکننده نظر میرسد. چیتوزان و مشتقات آن طیف گستردهای از کاربردهای منحصربهفرد را در صنایع غذایی از جمله نگهداری مواد غذایی از خاصیت آنتیباکتریال، افزایش عمر مفید، تشکیل فیلمهای زیستتخریبپذیر و بستهبندی مواد غذایی ارائه میدهد.
چیتوزان به دلیل فعالیتهای ضدمیکروبی و تشکیل فیلم، بهعنوان منبع نگهدارنده مواد غذایی یا مواد پوششی برای جایگزینی پلیمرهای غیر تجزیهپذیر و تجدیدناپذیر و همچنین کاهش کاربرد گسترده سموم مضر در محافظت از مواد غذایی در نظر گرفته شده است.
علاوه بر این، فیلمهای چیتوزان خواص مکانیکی خوبی را نشان دادهاند و این نوع از چیتوزان این مزیت را دارند که میتوانند مواد عملکردی مانند ویتامینها و حاملهای آزادکننده عوامل ضدمیکروبی را در خود جای دهند. بااینحال، فیلمهای چیتوزان در بستهبندی بسیار قابل نفوذ در برابر بخار آب هستند، و به دلیل خاصیت آب دوستانه آنها، این چیتوزانها همچنین تمایل به مقاومت در برابر نفوذ چربی و نفوذپذیری گاز انتخابی دارند.
حوزه صنایع غذایی و تغذیه مهمترین مصرفکننده چیتوزان است و بازارهای اصلی چیتوزان در آسیا (ژاپن، کره، چین) ، آمریکای شمالی و اروپا قرار دارند. تقاضا برای چیتوزان بهویژه برای کاربردهای بالقوه چیتوزان در مواد مغذی و مواد خوراکی بهسرعت درحالرشد است.
از ویژگیهای تغذیهای چیتوزان میتوان به فعالیتهای زیستی ضدباکتریایی، ضدالتهابی، آنتیاکسیدانی، ضدسرطان زایی و ضدالتهابی، همراه با کاربرد چیتوزان بهعنوان فیبر غذایی اشاره کرد. چیتوزان دارای قابلیت هضم در دستگاه گوارش فوقانی، گرانروی زیاد و خاصیت اتصال به آب زیاد است.
چیتوزان بهعنوان یک فیبر غذایی، قادر است با جلوگیری از جذب چربی و کلسترول در رژیم غذایی، کلسترول را کاهش دهد. چیتوزان و مشتقات آن باعث کاهش وزن و کاهش چربی بدن در بدن انسان میشوند؛ بنابراین فشارخون سیستولیک و دیاستولیک کاهش مییابد. علاوه بر این، چیتوزان به طور قابلتوجهی دفع اسیدهای چرب اشباع بسیار آتروژنیک را در مقایسه با سایر فیبرها افزایش میدهد. چیتوزان بهعنوان یک پریبیوتیک باارزش، همچنین میتواند شرایط کولون را تقویت کند.
چیتوزان و مشتقات آن نیز فعالیت آنتیاکسیدانی شدیدی دارند و تأثیرات آنها مشابه آنتیاکسیدانهای فنلی است. محصولات چیتوزان همچنین مزایایی بهعنوان اجزای خوراک دام دارند و این بازار درحالرشد است. انواع چیتوزان به پردازندههای مواد غذایی اجازه میدهند تا پروتئین حاصل از مواد زاید را در خوراک دام بازیافت کنند. چیتوزانها دارای خواص غذایی مفید هستند و میتوانند آزادسازی مواد افزودنی خوراک در حیوانات را کنترل کنند.
چیتوزان در صنایع نوشیدنی
چیتوزان استفاده بسیاری در صنایع نوشیدنی دارد. در تولید آبجو، میتوان از چیتوزان برای شفافسازی، اسیدزدایی، تثبیت، ازبینبردن اوکراتوکسین A ، آنزیمها و سایر مواد نامطلوب، مانند فلزات و سموم دفع آفات استفاده کرد.
چیتوزان همچنین بهعنوان منعقدکننده محیطزیست برای شفافسازی میوه شور و لخته کننده طبیعی برای شفافسازی آبجو ماتریسهای مبتنی بر چیتوزان استفاده میشود که برای شفافسازی، نگهداری، کپسولسازی و بستهبندی فعال و هوشمند از انواع نوشیدنیها مانند نوشیدنیهای الکلی، لبنی، و غیرالکلی، از جمله آبمیوه، شهد، آبمیوه غلیظ، چای، قهوه و گل ماسهای هستند. به نظر میرسد که شفافسازی با استفاده از چیتوزان با منشأ قارچی بهخوبی در بازار انجام شده است.
چیتوزان در داروسازی
چیتوزان و مشتقات آن در داروسازی عمدتاً بهعنوان مواد کمکی در فرمولاسیونهای دارویی و در سیستمهای انتقال دارو مورد بررسی قرار گرفتهاند. رویکرد جدید شامل جایگزینی ترکیبات بالقوه سمی با چیتوزان بود که بهسرعت امیدوارکننده شد. مشتق کردن چیتوزان نیز به گسترش کاربرد و کاهش سمیت کمک کرده است.
خصوصیات اصلی مورداستفاده چیتوزان و مشتقات چیتوزان در زمینه دارویی عبارتاند از: رهاسازی دارو کنترل شده، ضدالتهاب ناپروکسن ، خواص چسبنده مخاطی ، خصوصیات ژل ، خواص تقویت کننده ترانسفکشن و خواص تقویت کننده نفوذ توسط چیتوزان. چیتوزان همچنین مانند سایر پلی ساکاریدها خاصیت بازدارندگی پمپ جریان را نشان می دهد. چیتوزان و مشتقات چیتوزان ممکن است به عنوان محلول، ژل، قرص، کپسول، الیاف، فیلم و اسفنج استفاده شود.
در نتیجه ، ممکن است از چیتوزان به صورت فرمهای خوراکی، چشمی ، بینی ، واژن ، باکال ، تزریقی ، تزریق داخل رحمی و ترانس درمال استفاده شود و همچنین چیتوزان میتواند به عنوان ایمپلنت برای انتقال دارو به دو شکل قابل کاشت و تزریق استفاده شود. طی دو دهه گذشته از چیتوزان به عنوان مواد افزودنی بیخطر در فرم دوز خوراکی استفاده میشود.
قرص چیتوزان میتواند در مقایسه با محصولات تجاری، داروی آزاد سازی مداوم از خود نشان دهد، قرص های چیتوزان مناسب ترین نوع دوز هستند زیرا آنها دوز دقیقی را ارائه می دهند، ساخت و استفاده آنها آسان است و مورد پسند بیماران است. چیتوزان به دلیل خاصیت فعالیت زیستی و مخاطی خاصیت افزایش جذب، برای تحویل باکال جالب است. خاصیت تقویت نفوذ قوی نیز برای چیتوزان وجود دارد.
آمادهسازیهای تزریقی حاوی چیتوزان طی سالهای اخیر موردتوجه بسیاری قرار گرفتهاند خواص چیتوزان همچنین منجر به تولید واکسن میشود. اثر مروج جذب از راه مخاط چیتوزان برای زایمان بینی و خوراکی داروهای قطبی برای تجویز پپتیدها و پروتئینها و برای واکسن مهم است.
فیلمها و الیاف تهیه شده با استفاده از چیتوزان و چیتین برای مهندسی بافت و پانسمان مراقبت از زخم ساخته شدهاند، این فیلمها بهعنوان چسب دهان و دندان و مقاوم در برابر آب به دلیل ویژگیهای آزادسازی و چسبندگی آنها موثر واقع شدهاند.
برای کاربردهای پزشکی، چیتوزان و مشتقات چیتوزان به عنوان چیتولیگوساکارید به راحتی به اشکال مختلف از جمله محلولها، ژلها / هیدروژلها، اسفنجها، ریز ذرات / نانوذرات، غشاها و فیلمها و الیاف / نانوالیاف قابل استفاده است. خواص باکتریواستاتیک و ضدقارچ چیتوزان به ویژه برای درمان زخم مفید است.
برای خرید و فروش مواد شیمیاییاز شرکت معتبر و بزرگ مواد شیمیایی دکتر کمیکال میتوانید با کارشناسان بخش فروش در ارتباط باشید و از مشاوره حرفهای برخوردار شوید.
کنترل خوردگی موضوع اصلی این مقاله میباشد. قصد داریم که تمامی مواد مربوط به این موضوع را پوشش دهیم پس تا آخر این مقاله دکتر کمیکال را همراهی کنید…
یکی از مشکلات عمده نیروگاههای کشور همچون سایر صنایع، سوراخ شدن لولههای کندانسور و مبدلهای حرارتی مربوط به آبهای خنککن میباشد.
بهمنظور بررسی علل تخریب لولههای مذکور و بهبود در وضعیت کنترل شیمیایی چند نیروگاه کشور، تحقیقات وسیعی به مدت دو سال در آزمایشگاه و همچنین در محل نیروگاه به عمل آمد.
نتایج حاصله نشان داده است که رسوب گل و لای بهدلیل بالابودن میزان مواد معلق آب، ایجاد سلهای غلظتی اکسیژن، وجود باکتریهای SRB و عدم تزریق مداوم کلر باعث بروز مشکلاتی شده که در نهایت به زوال لولهها میانجامد.
کنترل خوردگی
کنترل خوردگیاز سه جنبه ایمنی، اقتصادی و کاهش منابع طبیعی حائز اهمیت است. تجهیزات، ماشین آلات و قطعات در کارخانجات در اثر خوردگی شکسته میشوند که علاوه بر خسارت مالی، خسارات جانی نیز در پی میتواند داشته باشد.
در زیر به چند مثال خوردگی در صنایع اشاره میشود:
زنگ زدن فولاد و چدن در تانکها و لولههای آب صنایع مختلف و سازههای مستقر در آب دریاها مانند سکوها و پاه پلها و اسکلهها
نشت آباز سامانه لوله کشیهای فلزی ساختمانهای مسکونی در اثر سوراخ شدگی و ترکهای ناشی از پوسیدگی
خوردگی فلزات مس، آلومینیم و چدن در سامانههای خنک کننده
خوردگی آلیاژها در فرایندهای شیمیایی مانند آلیاژهای پایه آهن، مس و نیکل
خوردگی اگزوز خودرو در اثر تماس فلز با گازهای حاصل از احتراق
خوردگی پرههای توربینهای گازی در اثر تماس با گازهای داغ ناشی از احتراق
تخریب سازههای بتنی و سنگی در اثر واکنش با رطوبت و آلودگیهای اسیدی موجود در هوا از قبیل اکسیدهای گوگرد و نیتروژن
از نظر ایمنی نیز باید مسائل خوردگی دقت شود که آلایندههای سمی فلزات سنگین وارد مواد غذایی و دارویی نشود، به خصوص وقتی که واکنشگاههای با فشار بالا برای تولید مواد غذایی و دارویی استفاده میشوند، جنس داخلی واکنشگاهها باید از موادی انتخاب شوند که دچار خوردگی نشوند!
خوردگی سبب کاهش منابع طبیعی میشود. برای مثال، فولاد از سنگ آهن به دست میآید! لذا برای تولید فولاد بیشتر، سنگ آهن بیشتری از معدنها استخراج میشود و مقدار سنگ آهن به شدت در طبیعت کاهش مییابد.
به علاوه هزینههای زیادی برای تبدیل آن به فولاد خام و محصولات فولادی صرف میشود. بنابراین کاهش مقدار خوردگی سبب کاهش زیان اقتصادی و حفاظت از منابع ملی میشود.
روشهای پیشگیری از خوردگی
روشهای جلوگیری از خوردگی (حفاظت از خوردگی)
حفاظت آندی
حفاظت کاتدی
مواد کند کننده
پوششها
انتخاب مواد
طراحی مناسب دستگاهها
در ادامه هر کدام از این روشها را به طور کامل و صریح شرح میدهیم.
حفاظت آندی
عبارت است از کاهش خوردگی فلزات توسط اعمال جریان به طوری که پتانسیل فلز را الکتروپوزیتیو میکند و به حالت رویین در آورد. از این روش برای کاهش خوردگی فلزات فعال رویین در محیط خوردنده بسیار قوی استفاده میکنند.
از جمله برای محافظت فولاد، فولادهای ضد زنگ آستینتی (۸-۱۸) و آلیاژهای دیگر در محیط هایی نظیر اسید سولفوریک، اسید فسفریک، هیدروکسید سدیم و نیز نمکهای خورندهای مانند سولفات آلومینیوم و نیترات آمونیوم. به طور خلاصه میتوان گفت که مقاومت فلز در سیستم حفاظت آندی به علت تشکیل فیلم محافظ سطحی بر روی آن است.
حفاظت کاتدی
حفاظت کاتدی
حفاظت کاتدی عبارت است از کاهش یا متوقف کردن خوردگی توسط اعمال یک جریان خارجی یکسو و یا اتصال آند فدا شوندهای به فلز مورد نظر، به طوری که آن فلز در نقش کاتد عمل نماید.
حفاظت کاتدی موارد استفاده بسیار زیاد و گستردهای پیدا کرده است، به طوری که امروزه جهت محافظت سطوح داخلی و خارجی (خطوطی لوله و تاسیسات زیر زمینی)، (کابلهای زیر زمینی)، (دریچههای کانالها)، (مبدلهای حرارتی)، (کشتیها و زیر دریاییها)، (مخازن آب)، (اسکلهها، بنادر و تاسسیات دریایی) و غیره کاربرد دارد.
مواد کند کننده خوردگی
کند کننده مواد شیمیایی هستند که با افزودن آنها به مقدار خیلی کم در محیط های خورنده، میزان خوردگی به طور قابل ملاحظهای کاهش مییابد (یا در مواردی متوقف میگردد). تاثیر این مواد به علت کند نمودن واکنشهای آندی یا کاتدی بوده و یا در نتیجه تشکیل فیلم سطحی محافظی است که مقاومت الکترولیت را افزایش میدهد.
به طور کلی دو نوع کند کننده وجود دارد:
کند کنندههایی که دارای خاصیت اکسید کنندگی میباشند
کند کنندههایی که برای ایجاد فیلم محافظ بر روی فلز از اکسیژن محیط استفاده مینمایند
کند کنندهها کاربردهایی بسیار وسیعی پیدا کردهاند، از جمله در سیستمهای آب خنک کننده (در واحدهای صنعتی و ماشین آلات)، انتقال مواد مختلف توسط خطوط لوله، عملیات اسیدشویی و رسوبزدایی، محیطهای غیر آبی (نظیر دستگاها و واحدهای عملیاتی پالایشگاه و دیگر صنایع شیمیایی – سوختهای نفتی – روغنها وغیره)، محیطهای گازی یا بخار، بستهبندی و نگهداری دستگاهها و قطعات.
پوششهای ضد خوردگی
پوشش ضد خوردگی
به طور کلی مواردی است که جهت ایجاد مانع بین محیط خوردنده و سطح قطعه مورد نظر به کار برده میشود. پوششها با توجه به مکانسیم نقش آنها ، ۴ وظیفه اساسی را بر عهده دارد:
جلوگیری از تماس محیط با سطح مورد نظر، مانند آب کاری
محدودیت تماس محیط با سطح مورد نظر، مانند پوششهای آلی
انتشار مواد و ایجاد شرایط حفاظتی یا کند کنندگی از حملات تخریبی بر روی جسم مورد نظر، مانند آسترهای کروماته
تولید جریان الکتریکی حفاظت کننده، مانند گلوانیزه کردن
به این ترتیب پوشش ها با توجه به جنس آنها به ۳ دسته تقسیم می شود:
پوششهای فلزی
پوششهای آلی
پوششهای معدنی
پوشش های فلزی خود به دو دسته تقسیم می شود:
پوششهای نجیب یا کاتدی
پوششهای فدا شونده یا آندی
پوششهای آلی نیز انواع زیادی دارد (نظیر رنگها، لاکها، لعابها، لاستیکها، پلاستیکها مواد قیری و غیره).
پوششهای معدنی که مهمترین آنها (پوششهای شیشهای)، (پوششهای سیمانی) و (پوششهای تبدیل شیمیایی) میباشد.
خاطر نشان میسازد که در اجرای عملیات مربوط به پوشش دادن به ویژه در مورد مواد سنتتیک (فعال سطح ) عامل بسیار مهم موثری است.
مواد کنترل خوردگی
انتخاب مواد مناسب
به علت پیشرفت سریع صنایع و گسترش آن در زمینههای گوناگون به ویژه در یک قرن اخیر، استفاده از مواد و مصالح صنعتی مختلف دامنه بسیار وسیعی پیدا کرده است.
به طوری که امروزه به منظور ساخت قطعات و وسایل و دستگاههای مورد نیاز در صنایع اتومبیل سازی، خطوط لوله، پل سازی، نیروگاهها، واحدهای عملیاتی (به خصوص صنایع شیمیایی )، عملیات دریایی، معادن، سفینههای فضایی و غیره.
از فلزات و آلیاژها گوناگون، مواد طبیعی، چوب، بتن و سرامیک، مواد مصنوعی و سینتیک (لاستیک و پلاستیکها) و کمپوزیتها استفاده میگردد.
انتخاب هر کدام از آنها با توجه به خواص و مشخصات مربوطه و عملکرد آنها در برابر عوامل محیط صورت میپذیرد. به طور کلی هر مادهای ممکن است فقط در کاربرد معین و مشخصی نسات به سایر مواد مناسبتر باشد.
به طور کلی از ۱۱۶ عنصر شناخته شده در حدود ۸۰ مورد آنها را فلزات تشکیل میدهد که هر کدام خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی ویژه خود را دارد و نیز میزان و سرعت و رفتار خوردگی آنها در محیطها و شرایط معینی با دیگری متفاوت میباشد.
در تهیه و ساخت آلیاژها که تقریباً نیمی از این عناصر فلزی شرکت دارد، پیشرفتهای سریع وسیعی انجام گرفته است. به طوری که تاکنون بیش از ۴۰۰۰۰ نوع آلیاژ ساخته شده است و با گذشت زمان تعداد زیادی نیز به این رقم اضافه میشود.
در عمل عوامل مختلفی در کاربرد مواد مد نظر قرار می گیرد. مثلاً اگر قیمتها و قابل دسترسی بودن (موجود بودن )به عنوان عامل موثر محسوب نمیشد، میتوانستیم بهترین و مقاومترین مواد در برابر خوردگی را انتخاب کنیم.
خواص مکانیکی (مقاومت کششی، مقاومت در برابر ضربه، خستگی و غیره
قابلیت انعطاف یا شکلپذیری و قابلیت در برابر کشش
مقاومت در برابر دماهای پایین و بالا
موجود بودن یا قابل دسترسی بودن (به حالت مورد نظر)
سازگاری به دیگر مواد موجود در سیستم
خواص و رفتار حرارتی و الکتریکی
صفات ممیزه نظیر چگالی، خاصیت مغناطیسی و مقررات هستهای
و به طور کلی میتوان گفت که عوامل عبارتاند از (قیمت) و (رفتار خوردگی). به این ترتیب دانستن این که چه مادهای انتخاب شود بهتر است، موضوع سادهای نیست! مثلاً در مواردی چوب از همه مناسبتر است، در شرایطی ممکن است لازم باشد تا برای لولهها یا مخازن، پوشش خاصی در نظر گرفته شود (از جمله لولهایی با پوشش سرامیک)، و یا در برخی از موارد باید از (آلیاژهای بسیار مرغوب) استفاده گردد.
جدول زیر برخی از سیستمهایی که در معرض خورده شدن قرار میگیرند و ترکیبات ضد خوردگی که برای کاهش میزان خوردگی این سیستمها استفاده میشود اشاره میکند:
غلظت
فلز
ضد خوردگی
سیستم
0.5 %
1%
0.5 %+0.5 %
Fe (آهن)
اتیل انیلین
مرکاپتوبنزوتری آزول
پیریدین+فنیل هیدرازین
HCl
اسید کلریدریک
0.5 %
فنیل آکریدین
اسید سولفوریک (H2SO4)
200 ppm
سدیم یدید
اسید فسفریک (H3PO4)
1%
0.5%
0.5%
تیواوره
تری اکسید ارسنیک
سدیم آرسنات
سایر اسید
آب
10 ppm
5-10 ppm
10 ppm
10-20 ppm
استیل ،آهن
اهن ،روی، مس،
آلومینیوم آهن ،روی،
مس
بی کربنات سدیم (جوش شیرین)
تری پلی فسفات سدیم
کلسیم هیدروکسید
سیلیکات سدیم
آب شرب
10 ppm
0.1%
0.05%
1%
10-20 ppm
آهن استیل،
آهن ،روی ،مس
آهن
بیکربنات سدیم (جوش شیرین)
کرومات سدیم
نیتریت سدیم
دی هیدروژن فسفات سدیم
مورفولین
خنک کننده
10ppm
10 ppm
متغیر
خنثی کننده
آهن ،روی،مس
…
…
…
سدیم دی هیدروژن فسفات
تری پلی فسفات
مورفولین
آمونیاک
بویلر
-1%
0.1-1%
1%
آهن ،سرب،مس،روی
آهن
….
کرومات سدیم
نیتریت سدیم
بوراکس
خنک کننده موتور
1%+0.1%
همه فلزات
بوراکس+مرکاپتوبنزوتری آزول
Clycol/water
10ppm
0.5%
PH وابسته به
10 ppm+0.5%
روی
آهن
همه
آهن
سیلیکات سدیم
نیتریت سدیم
بیکربنات کلسیم
سدیم دی هیدروژن فسفات + نیتریت سدیم
آب دریا (seawater)
ضد خوردگیها را به انواع متفاوتی تقسیم میکنند. بعضی آنها را براساس پایه شیمیایی به ضد خوردگیهای آلی و ضد خوردگیهای معدنی، آنونیونیک آلی، و کاتیونیک آلی تقسیم میشوند.
ضد خوردگی معدنی
معمولاً نمکهای کریستالی مانند سدیم کرومات، فسفاتها (تری سدیم فسفات) یا مولیبدات، تنها آنیونهای این ترکیبات هستند که خوردگی فلزات را کاهش میدهند. زمانیکه از فلز روی به جای سدیم استفاده میشود، کاتیون روی میتواند اثرات مثبت و سودمندی داشته باشد.
ضد خوردگی آنیونیک آلی
سدیم سولفونات، فسفوناتها، یا مرکاپتوبنزوتری ازول (MBT) به طور کلی برای محلولهای خنک کننده و محلولهای ضد یخ استفاده میشود.
ضد خوردگی کاتیونی آلی
این مواد یا به فرم مایع یا به شکل جامد فوم مانند هستند. بخش فعال آنها به طور کلی ترکیبات آلیفاتیک و آروماتیک با گروههای آمین با بار مثبت است.
قبل از انتخاب ضدخوردگی مناسب باید به چه نکاتی توجه کرد؟
بازدارندههایی که به طور عمده مصرف فراوان دارند معمولاً مخلوطهایی شامل چندین نوع ضدخوردگی هستند که هر ترکیب را به دلیل خاصیتی که شدیدتر اعمال میکند و مورد نیاز یک شاخه از صنعت میباشد، انتخاب میشود.
در ادامه برخی از نکات کلی که قبل از انتخاب ترکیب ضدخوردگی مناسب برای یک محیط خاص، باید به ان توجه کرد بررسی شده است:
با توجه به اینکه مواد ضدخوردگی ابتدا ذخیره و سپس مصرف میشوند، لذا ترکیب ضدخوردگی باید بتواند تا دمای پایین (-30 درجه سانتیگراد) به صورت مایع باقی بماند.
چون قابلیت انحلال ضدخوردگی به ماهیت محیط بستگی دارد، لذا بر حسب اینکه مصرف کننده ضدخوردگی را در محیط آبی یا آلی استفاده میکند باید ضدخوردگی مناسب به او پیشنهاد گردد.
استفاده از ضدخورگی نباید باعث بروز مشکلات بعدی شود. یکی از این مشکلات احتمال ایجاد امولسیون آب و ترکیب هیدروکربنه است که باید آن را در نظر گرفت. طبیعی است که به دلیل ماهیت متفاوت مواد نفتی و یا گازهای طبیعی موجود در چاهها و مخازن ذخیره طبیعی، ماهیت مواد ضدخوردگی بکار گرفته شده نیز تغییر پیدا میکند.
از جمله عواملی که باید مورد توجه قرار گیرند میتوان به نوع سیستم اعم از چاه نفتی یا چاه گاز، سیستم تزریق آب، حضور یا عدم حضور H2S در نفت یا گاز و… اشاره کرد.
حذف عوامل خورنده از محیط
به منظور حذف عوامل خورنده از محیط میتوان از روشهای زیر بهره برد:
حذف اکسیژن از آب و هوا، از طریق تقلیل فشار محیط یا با عبور گاز ازت و یا افزودن مواد شیمیایی مانند سولفیت یا هیدرازین. البته در این مورد غلظت مناسب با توجه به شرایط محیط عامل مهمی است که در حذف اکسیژن تاثیر دارد.
حذف اسیدها از محیط، با خنثی کردن آن از طریق افزودن مواد شیمیایی مانند اکسید کلسیم.
ذف املاح موجود در آب، به کمک تعویضکنندههای یونی یا اسمز معکوس به منظور تقلیل قابلیت هدایت الکتریکی.
حذف نسبی بخار آب از محیط، با استفاده از خشککنندهها از جمله سیلیکاژل.
کاهش درجه حرارت محیط، حدود 6 الی7 درجه پایین تر از سایر نقاط به منظور کاهش رطوبت نسبی محیط.
حذف ذرات جامد معلق در آب و هوا، توسط صافیهای تصفیه و فیلترهای گاز و دوده.
شرکت دکتر کمیکال تامین کننده مواد شیمیایی ضد خوردگی مورد نیاز صنعت میباشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه خرید مواد شیمیایی و قیمت با کارشناسان بخش فروش در تماس باشید.
رزین اکریلیک از پلیمریزاسیون، اسید آکریلیک، متاکریلیک و مشتقات آنها به دست میآید. انواع رزین آکریلیک عبارتند از (رزین ترموپلاستیک، لاتکس، رزین اکریلیک پایه آب و …).
فروشگاه مواد شیمیاییدکتر کمیکال تامین کننده انواع مواد اولیه رنگ و رزین است. شما میتوانید با توجه به صنعت مدنظرتان مواد موردنیاز خود را تهیه و خریداری کنید. تنها کافی است برای مشاوره با کارشناسان بخش فروش ما در ارتباط باشید.
رزین اکریلیک چیست؟
رزینهای اکریلیک مبتنی برمونومرهایآکریلاتومتاکریلاتهستند و مقاومت خوبی در برابر آبوهوا ، هیدرولیز داشته و دارای براقیت و قابلیت حفظ رنگ در کاربردهای بیرونی میباشند. به دلیل تطبیقپذیری و کارایی آنها، پوششهای اکریلیک بیش از 25 درصد کل مصرف پوشش را در جهان تشکیل داده و فروش جهانی آن به 25 میلیارد دلار میرسد.
سه گروه اصلی پوششهای مایع بر پایه رزین آکریلیک شاملترموپلاستیک،ترموستو ضدآب هستند.بسیاری از رزینهای اکریلیک ممکن است شامل مونومرهای دیگر وینیل ماننداستایرنیا وینیل استات به منظور کاهش هزینه باشند. مونومرهای اکریلیکنسبت بهمونومرهایمتاکریلاتآنالوگدارای TG کمتر هستند. علاوهبراین، آکریلیکها را میتوان با انواع مونومرها گزینش کرد تا برخی خواص آن از جمله چسبندگی به فلز، یا واکنش با آمینوپلاستیاایزوسیانات بهبود پیدا کند.
پلیمرهای اکریلیک ترموپلاستیک
رزین اکریلیک ترموپلاست (TPA)
پلیمرهای اکریلیک ترموپلاستیک(TPA) به طور کلی از خواص بسیار خوبی از جمله دوام بیرونی برخوردار هستند.چنین رزینهایی از دهه 50 تا 70 میلادی به عنوان روکش بدنهبه طور گستردهای مورد استفاده قرار گرفتند؛ اما استفاده از آنها به دلیل وزن مولکولی بالا به طرز چشمگیری کاهش یافته است ، چراکه کاربرد این رزینها به صورت اسپری نیازمند مقادیر بالایی حلال آلی است.براین اساس این رنگها در حدود 20٪ وزنی مواد جامد اعمال میشوند.زنجیره اصلیپلیمریرزین ترموپلاستیک معمولاً شامل تعداد زیادی گروههای متیلمتاکریلاتاست و همین مساله، استحکام و دوام بسیار عالی به این نوع از رزین بخشیده است.
رزینهای آکریلیک ترموست (TSA) به گونهای طراحی شدهاند که هنگام قرارگرفتن در معرض گرما یا رطوبت با خود واکنش نشان میدهند، یا با ایجاد پیوندهای متقابل با سایر گروهها فیلم تشکیل میدهند.رزینهایترموستبه عنوان یک گروه از وزن مولکولی کمتری دارند. این نوع رزین با ایجاد پیوندهای متقابل فیلم هایی با مقاومت عالی در برابر حلالهای آلی، رطوبت و نور اشعه ماوراء بنفش تشکیل میدهند و وقتی در معرض دمای نسبتاً بالا قرار دارند، مانند رزین ترموپلاستیک، نرم نمیشوند.
امکان ایجاد عملکرد گزینشی در اکریلیک رزین وجود دارد. این مساله از طریق طیف گستردهای از گروههای عاملی، امکان تنظیم عملکرد زنجیره اصلی رزین را فراهم میکند به نحوی که رزین موردنظر چسبندگی بهتر، بهبود پیوند با رنگدانهها و یا امکان اتصال به خود یا سایر گروههای عاملی را دارا میباشد.
در جدول زیر تعدادی از مونومرهای اکریلیک که میتوان با استفاده از آنها خواص ویژهای به رزین آکریلیک بخشید، بررسی شدهاند:
مونومرهای اکریلیک
مونومر آکریلیک
گروه عاملی
واکنش پذیری و یا کارکرد
2-هیدورکسی اتیل آکریلات
هیدروکسیل درجه1
آمینوپلاست ها و ایزوسیانات
2-هیدورکسی اتیل متاکریلات
هیدروکسیل درجه1
آمینوپلاست ها و ایزوسیانات
2-هیدورکسی پروپیل متاکریلات
هیدروکسیل درجه2
آمینوپلاست ها و ایزوسیانات
متیل 2-سیانو آکریلات
سیانو
چسبندگی
آکریلیک اسید
کربوکسیل
چسبندگی، واکنش پذیری
متاکریلیک اسید
کربوکسیل
چسبندگی، واکنش پذیری
گلایسیدیل متاکریلات
اکسیران
آمینو یا کربوکسیل
3-متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان
تری متوکسی سیلان
چسبندگی
دی متیل آمینو اتیل متاکریلات
آمین درجه 3
چسبندگی، رنگ سازی
2-ایزوسیاناتواتیل متاکریلات
ایزوسیانات
هیدروکسیل یا آمینو
از پلیمرهای آکریلیک برای ساختنرزینهای ضد آب و امولسیون رزین نیز استفاده میشود. رزینهایاکریلیک ضد آب بهطور معمول دارای عدد اسید 40 تا 60 هستند.برای شروع فرایند ساخت رنگ ، از آمین مناسب برای خنثی کردن اسید اکریلیک زنجیره اصلی رزین و ایجاد نمک اسید استفاده میشود.آمین در سطح کمتری نسبت به مقدارنظری خنثیسازی استفاده میشود. مرحله بعدی در فرآیند تولید رنگ اضافه کردن آب است.
پلیمریزاسیون امولسیون اکریلیک
پلیمریزاسیون امولسیون اکریلیک در آب با مونومرها، یک آغازگر محلول در آب و سورفاکتانتها انجام میشود.بسیاری از همان مونومرهایی که در پلیمریزاسیون امولسیون استفاده میشوند در پلیمریزاسیون محلول نیز مورد استفاده قرار میگیرند، اما خاصیت لاتکس میتواند تا حد زیادی تحت تاثیر فاکتورهای مختلف باشد که از آن جمله میتوان به: شرایط پلیمریزاسیون ، ساختار و حلالیت مونومر، غلظت مونومر، نوع سورفکتانتو سطح آن، درجه حرارت، نوع و غلظت آغازگر اشاره کرد. این موارد متغیرهایی هستند که میتواننداندازه ذرات امولسیون، ساختار و وزن مولکولی پلیمر نهاییراتحت تاثیر قراردهند.
رزینهای اکریلیک شامل طیف گستردهای از پلیمرها و کوپلیمرها، که میتوان بهراحتی توسط پلیمریزاسیون اکریلیک و یا متاکریلیکتولید میشوند.شکل زیر ساختار پلیمر و مونومر را نشان میدهد که در آناتمهای کربن به رنگ آبی، اکسیژن به رنگ قرمز و هیدروژن به رنگ خاکستری است.
مونومرهای اکریلیک
با تغییر ساختار شیمیایی R 1 و R 2 ، ممکن است امکان ایجاد تعداد زیادی از پلیمرهای اکریلیک با خواص مختلف وجود دارد. هنگامی که کوپلیمرها نیز در نظر گرفته شوند، تعداد رزینهای احتمالی بسیار زیاد میشود. لیستی از پرکاربردترین رزینهای اکریلیک شامل موارد زیر است: پلی متیل متاکریلات(PMMA). پلی متیل آکریلات (PMA)؛ پلی اتیل متاکریلات (PEMA)؛ اتیل متاکریلات – کو– متیل اکریلات ( P ( EMA-MA)).
پلی متیل متاکریلات که به آن پلکسی گلاس نیز گفته میشود یکی از اولین رزینهای اکریلیک تجاری شده بود. این رزین از شفافیت عالی، قابل مقایسه با شیشه برخوردار بوده و نسبت به شیشه بسیار سبکتر و با شکنندگی کمتر است. بهراحتی رنگ میشود؛ بنابراین برای لامپهای اتومبیل استفاده میشود. ضریب انکسار بالای آن باعث میشود تا برای کاربردهای نوری مانند علائم جادهای و بازتاب نور مناسب باشد. صفحه مانیتور ، تلفن و … نمونههایی از تعداد زیادی اشیاء ساخته شده از رزینهای اکریلیک هستند. رنگهای اکریلیک هم به عنوان لاک و هم در نقاشی استفاده میشوند. چسبهای اکریلیک نیز چسبهای بسیار قوی هستند.
کمک منعقد کننده یک ماده شیمیایی که برای کمک یا اصلاح انعقاد استفاده میشود. در ادامه این مقاله به شرح این موضوع میپردازیم…
فلوکولانت
کمکهای منعقدکننده به چگالی لختههایی که آهسته تهنشین میشوند، میافزایند و لختهها را منسجم میکنند تا در طی فرآیند اختلاط و تهنشینی شکسته نشوند. کمک منعقدکننده به عنوان لختهساز یا فلوکولانت نیز شناخته میشود. همچنین اثربخشی یک منعقد کننده را از طریق مواردی که در زیر آورده شده، بهبود میبخشد:
تشکیل ذرات بزرگتر یا سنگینتر
سرعت واکنش
ایجاد امکان کاهش دوز منعقد کننده
دلیل اصلی استفاده از مواد کمکی منعقد کننده کاهش مقدار دوز مصرفی آلوم است که به نوبه خود میزان تولید لجن را کاهش میدهد، چراکه آبگیری و دفع لجن آلوم دشوار است.
شایعترین مشکلات مرتبط با انعقاد، لختههای ضعیفی هستند که به اندازه کافی کنار هم نمیمانند تا به طور کامل تهنشین شوند یا لختههایی که به خوبی تهنشین نمیشوند. فلوکولانت برای کاهش یا از بین بردن این مشکلات اضافه میشود. همانطور که قبلاً اشاره شد افزودن یک فلوکولانت ممکن است مقدار منعقد کننده موردنیاز را کاهش دهد.
فرآیند انعقاد اغلب از طریق استفاده از فلوکولانت افزایش مییابد. گاهی اوقات، منعقد کننده اولیه اضافی برای افزایش اندازه لختههای بزرگ و نرخ تهنشینی سریع اضافه میشود. با این حال، در برخی از آبها، حتی دوزهای زیادی از منعقد کننده اولیه، لخته رضایت بخشی ایجاد نمیکند. به طور کلی، موثرترین انواع کمک منعقد کننده ها، پلی آکریل آمیدهای آنیونی با وزن مولکولی بسیار بالا هستند. در برخی از سیستمهای شفاف سازی، انواع غیریونی یا کاتیونی فلوکولانت هم موثر است.
انواع کمک منعقد کننده
انواع کمک منعقد کننده ها
سیسلس فعال
گاز کلر
خاک رس
اکسید کننده
پلی الکترولیت
پودر کربنات کلسیم
عامل وزنی
عامل جانب سنگین کننده
عواملی که بر نحوه عملکرد فلوکولانت تاثیر می گذارد عبارتند از:
شرایط اختلاط
PH
قلیایی بودن
دمای آب
کدورت
کمک منعقد کننده های آلی
لختهسازهای آلی عمدتاً پلیمری هستند. آنها ممکن است پلی الکترولیت، یعنی پلیمرهای حامل بار آنیونی یا کاتیونی، یا پلیمرهای غیر یونی بدون بار باشند. فلوکولانتهای آلی ممکن است سنتزی یا طبیعی باشند. از جمله کمک منعقدکنندههای آلی میتوان به پلی آمینها اشاره کرد.
پلی آمینها اغلب جایگزین منعقد کننده های معدنی برای کاهش کدورت در جریان های فرآیند یا فاضلاب میشوند. آنها به ویژه در زمینههای پردازش زباله های بیولوژیکی و فرایندهای تخمیر مفید هستند. این پلیمرها در بسیاری از فرآیندهای شفافسازی تصفیه آب بسیار موثر هستند. همچنین میتواند در ترکیب با محصولات لخته ساز و منعقد کننده ما برای کاهش هزینههای کلی تصفیه استفاده شود.
کمک منعقدکننده های معدنی
کمک منعقدکنندههای معدنی شامل آلوم، پلی آلومینیوم کلراید (PAC)، کلرید آلومینیوم، سولفات آلومینیوم، کلرید آهن و سولفات آهن هستند. از آنجایی که اغلب ذرات معلق در فاضلاب معمولا بار منفی از خود نشان میدهند نمک این فلزات زمانی که به فاضلاب اضافه میشوند یونیزه میشوند تا بارهای کاتیونی تشکیل دهند که میتوانند به ذرات معلق با بار منفی متصل شوند. این برهمکنش منجر به کاهش بار سطحی و تشکیل میکروفلوک میشود که به نوبه خود تجمع مییابد و لختههای بزرگتری را تشکیل میدهد و راحتی میتوانند از محلول تهنشین شوند.
در میان این لخته سازهای معدنی، PAC ها به طور گسترده در تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب استفاده میشوند. البته، پک به PH بسیار حساس است، در دماهای پایین ناکارآمد است و مقادیر زیادی برای لختهسازی موثر مورد نیاز است؛ بنابراین حجم زیادی از لجن تولید میشود که در سیستمهای تصفیه خانه فاضلاب چالش برانگیز است.
در نتیجه ایجاد یک سیستم برای بازیافت لجن اضافی ضروری است. اخیراً فلوکولانتهای پلیمری معدنی مانند پلی سیلیکاتهای آهن مورد توجه قرار گرفتهاند، اگرچه وزن مولکولی و کارایی لختهسازی کمتری در مقایسه با لختهسازهای پلیمری آلی دارند.
کمک منعقد کننده در تصفیه آب
مواد منعقد کننده در تصفیه آب
لختهسازی یکی از فرایندهای تصفیه آب است که در آن مواد جامد خوشههای بزرگتر یا لختهها را تشکیل میدهند تا از آب حذف شوند. این فرایند میتواند خود به خود یا با کمک عوامل شیمیایی اتفاق بیفتد. لختهسازی یک روش متداول برای تصفیه آب و فاضلاب و در تصفیه آب آشامیدنی است.
ذرات جامد معلق در فاضلاب دارای بار منفی هستند. در مرحله اول لختهسازی، یک مواد منعقد کننده مانند آلومینیوم سولفات به فاضلاب اضافه میشود. مولکولهای منعقد کننده با بار مثبت ذرات جامد با بار منفی معلق در آب را خنثی میکنند. خنثی کردن این ذرات راه را برای لخته شدن آنها در کنار هم و به صورت توده بزرگتر هموار میکند.
در مرحله دوم، فاضلاب باید با میکسر هم زده شود. برای اطمینان از پخش شدن ماده منعقد کننده در آب، ابتدا به سرعت بالای اختلاط نیاز است. هنگامی که لختهسازی در حال انجام است، سرعت اختلاط کاهش مییابد تا از جدا شدن مجدد جرم ذرات جلوگیری شود.
در مرحله سوم هنگامی که لخته شروع به تشکیل میکند، یک ماده شیمیایی پلیمری به عنوان کمک منعقد کننده یا فلوکولانت به فاضلاب اضافه میشود. پلیمرهای فلوکولانت لخته را از میکرو به ماکرو فلوکولانت تبدیل میکنند، به این معنی که جرم ذرات جمعآوری شده با هم تجمیع شده و بزرگتر میشود. این ماده شیمیایی که کمک منعقد کننده نام دارد همچنین جرم جمعآوری شده را به هم متصل میکند تا حتی زمانی که آب کمی هم زده میشود به راحتی متلاشی نشود.
در مرحله چهارم، پس از تکمیل لختهسازی، تودههای جامد بزرگ را میتوان از جریان فاضلاب خارج کرد. این کار یا از طریق تهنشین شدن در جایی که لخته برای حذف از پایین خارج میشود یا از طریق استفاده از فیلترهایی که لختهها را فیلتر میکنند، انجام میشود.
کمک منعقد کننده های شیمیایی
پلیمرها مواد شیمیایی مورد استفاده در لختهسازی هستند. لختهسازی فرآیند انباشته شدن ذرات بیثبات به لختههای بزرگتر است. در لخته سازی فاضلاب و تصفیه لجن، ذرات کلوئیدی به منظور کمک به حذف آنها یا کمک به آبگیری لجن جمع میشوند. پلیمرها را میتوان به تنهایی یا همراه با منعقد کنندههای معدنی به کار برد تا لختهها را بزرگتر و در برابر نیروهای برشی مقاوم کند.
فلوکولانت شیمیایی از مونومرهایی تشکیل شده که پلیمرهای پلی الکترولیت را می سازند، یعنی پلیمرهای کاتیونی، پلیمرهای آنیونی یا پلیمرهای غیر یونی. مانند پلی آکریل آمید که به طور گستردهای برای دههها مورد استفاده قرار گرفته است. انواع کمک منعقد کننده های شیمیایی را میتوان به سه دسته فلوکولانت کاتیونی، فلوکولانت آنیونی و فلوکولانت غیر یونی تقسیم کرد.
پلی آکریل آمیدهای کاتیونی، برای آبگیری لجن حاصل از فرایندهای تصفیه بیولوژیکی استفاده میشوند. به طور معمول، هر چه سهم لجن بیولوژیکی در مقدار کل لجن بیشتر باشد، چگالی بار کاتیونی مورد نیاز در پلیمر بیشتر میشود.
پلی آکریل آمیدهای آنیونی، از جمله موارد دیگر، برای شفافسازی و تصفیه آب استفاده می شود. پلیمریزه شدن پلی آکریل آمیدهای آنیونی با وزن های مولکولی بسیار بالا آسانتر است. پلی آکریل آمیدهای غیر یونی نیز برای بهبود توان عملیاتی، افزایش بازده و بهینهسازی فرآیندها به ویژه در شرایطی که PH پایین درگیر هستند، استفاده میشود.
فرایند انعقاد سازی
برای خرید مواد شیمیاییمیتوانید با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار کنید. همچنین برای تهیه و خرید انواع کمک منعقد کنندهها به بخش خرید پلی الکترولیتمراجعه کنید.
لجن فعال یکی از فرایندهای تصفیه متعارف زیستی در تصفیهخانههای فاضلاب است. در این فرایند مقدار زیادی لجن تولید میشود. تجربه نشان داده است که هزینههای ناشی از تصفیه لجن به طور چشمگیری بالا میباشد و ۳۵-۵۰ درصد کل هزینههای بهرهبرداری ناشی از تصفیه فاضلاب را به خود اختصاص میدهد. از این رو به لحاظ اقتصادی و عملکردی، مدیریت لجن به ویژه حذف آب اضافی تولید شده طی فرایند تصفیه زیستی یکی از مهمترین مراحل در تصفیه فاضلاب میباشد.
به منظور کاهش هزینههای گزاف سرمایه گذاری راهبری تأسیسات تصفیه، تثبیت لجن و جلوگیری از آلودگیهای محیط زیست، لازم است حجم لجن تولیدی در تصفیه خانههای فاضلاب تا حد امکان کاهش یابد. بدین منظور معمولاً از روش تغلیظ و آبگیری لجن استفاده میشود. آبگیری لجن یکی از مشکل ترین مباحث مهندسی محیط زیست در ارتباط با دفع آن است.
از آنجا که لجن اصلاح شده، به راحتی تغلیظ و آبگیری میشود. بنابراین در تصفیه خانههای فاضلاب عملیات آمادهسازی لجن اهمیت ویژهای دارد. در واقع آمادهسازی یا اصلاح کیفیت شیمیایی لجن، فرایندی فیزیکی–شیمیایی است که موجب تسهیل حذف آب و بازیافت مواد جامد لجن میشود. در عملیات تصفیه لجن این فرایند غالباً قبل از مراحل تغلیظ و آبگیری انجام شده و افزایش بازدهی این واحدها را فراهم میکند.
آمادهسازی لجن فرایندی دو مرحلهای شامل انعقاد و لختهسازی است. اولین هدف از آمادهسازی لجن افزایش اندازه ذرات، غلبه بر آثار ناشی از آبدار بودن و دفع بار الکتریکی بین ذرات میباشد. به عبارت دیگر، آمادهسازی لجن سبب تجمع ذرات ریز پراکنده و کلوئیدی موجود در لجن و آزاد شدن آب پیوندی موجود میان آنها میشود.
کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب و فاضلاب
پلی الکترولیت ها در تصفیه آب و فاضلاب
در اغلب موارد برای آمادهسازی لجن از مواد شیمیایی معدنی مانند آلوم، کلرور فریک، سولفات فریک و پلی الکترولیت آلی استفاده میشود که باعث افزایش لجن تولیدی میشوند. امروزه پلی الکترولیتها در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد گستردهای یافتهاند. به تازگی استفاده از این ترکیبات در آمادهسازی لجن برخلاف منعقدکنندههای شیمیایی به دلیل عدم افزایش جرم لجن تولیدی، عدم تخریب ارزش گرمایی لجن و سهولت بهرهبرداری و نگهداری از تاسیسات مربوط، روند فزایندهای داشته است.
ترکیب شیمیایی پلی آکریل آمید با محدوده وسیع وزن مولکولی و انواع بار الکتریکی و چگالی در دسترس است که نسبت به سایر پلیمرها ارزانتر و موثرتر میباشد. از ویژگیهای کاربرد پلی آکریل آمیدها میتوان دوز مصرفی کم، راندمان بالا و عدم ایجاد آلودگی محیط زیست را نام برد.
امروزه با پیشرفتهای صنعتی و وجود انواع مختلف آلودگی در پسابهای صنعتی و محیط زیست، توسعه لختهسازهای پلیمری جدید با روشهای اصلاح، پیوندزنی و تهیه ساختارهای هیبریدی برای اهداف مختلف مدنظر قرار گرفته است. لجن در برابر پلی الکترولیتهای دوگانه دارای عملکرد بهتر در جذب ذرات میباشد و در این حالت لختههای تولیدی بزرگتر است که در نتیجه باعث بهبود آبگیری لجن و دوز کمتر پلی الکترولیت میشود.
درجه کاتیونی پلی آکریل آمید مهمترین عاملی است که بر دوز کمک منعقد کننده در آبگیری تاثیر میگذارد و با افزایش این درجه درصد آبگیری لجن افزایش مییابد.
ارتباط مستقیمی میان زمان صاف کردن نمونههای لجن و درصد رطوبت کیک حاصل وجود دارد. به عبارت دیگر در مورد استفاده از هر یک از کمک منعقدکنندهها در نقطه بهینه حداقل مقدار رطوبت کیک لجن در حداقل زمان صاف کردن مشاهده شده است.
بنابراین بهترین کمک منعقدکننده مورد استفاده مادهای است که سرعت جدا شدن آب از لجن آمادهسازی را افزایش داده و همچنین درصد رطوبت کیک لجن حاصل از روشهای مختلف آبگیری را کاهش دهد. با توجه به بازده قابل توجه کمک منعقدکننده فعالسازی شده در کاهش رطوبت کیک لجن در مقایسه با کمک منعقدکننده شاهد (پلی آکریل آمید کاتیونی) استفاده از این پلیمر نیز قابل توجیه است.
زنجیره پلیمر
پلیمر خطی
عوامل موثر بر فلوکولانت های تصفیه آب
فلوکولانتهای ارگانیک با پنج پارامتر اصلی مشخص میشوند:
• نوع بار
• چگالی بار
• وزن مولکولی
• ساختار مولکولی
• نوع مونومر
این ویژگی ها بر کیفیت فولوکولاسیون و در نتیجه کیفیت آب آشامیدنی تاثیر میگذارد.
نوع بار فلوکولانت بر اساس نوع ذرات انتخاب شده است. به طور کلی انتخاب فلوکولانتها، الگوی زیر را دنبال میکند:
فلوکولانت آنیونی (-) برای جذب ذرات معدنی
یک فلوکولانت کاتیونی (+) برای جذب ذرات آلی
چگالی بار
چگالی بار نشاندهنده مقدار بار + یا – موردنیاز برای به دست آوردن بهترین فلوکولانت در پایینترین دوز است. چگالی بار بستگی به نوع لجن برای تصفیه دارد. برای لجن شهری، این تراکم بار عمدتاً به صورت محتوای مواد آلی (OM) در لجن است. OM عموماً به محتویات جامدات فرار (VS) وابسته است. هر چه VS بیشتر باشد، بار کاتیونی بیشتری مورد نیاز است.
وزن مولکولی فلوکولانت
انتخاب وزن مولکولی، که طول زنجیره پلیمری است، بستگی به نوع تجهیزات مورد استفاده برای آبگیری دارد.
برای سانتریفیوژ: با توجه به برش بالا که به فلاکها اعمال میشود، وزن مولکولی بالا تا بسیار زیاد، مناسب است.
برای فیلتراسیون: برای به دست آوردن زهکشی خوب وزن مولکولی کم تا متوسط بهتر است.
ساختار مولکولی فلوکولانت
ساختار مولکولی فلوکولانت
ساختار مولکولی فلوکولانت بستگی به عملکرد آبگیری مورد نیاز دارد. برای فلوکولانتها کاتیونی ساختارهای زیر وجود دارد:
ساختار خطی: در این حالت اگر وزن مولکولی صحیح انتخاب شود، با دوز پایین و عملکرد خوبی دارد.
ساختار های شاخه دار: این حالت با دوز متوسط عملکردی عالی دارد.
ساختارهای کراس لینکر: این حالت با دوز بالا، دارای عملکرد تخلیه استثنایی و مقاومت برشی میباشد.
نوع مونومر
نوع مونومر مورد استفاده برای سنتز فلوکولانتها نیز بر فلوکولاسیون اثر می گذارد. مونومرهای متفاوتی جهت تولید پلی الکترولیت آنیونی و پلی الکترولیت کاتیونی استفاده میشود. بعنوان مثال سدیم آکریلات از جمله مونومرهایی است که در تولید پلی الکترولیت آنیونی به وفور استفاده میشود.
برای خرید مواد شیمیایی میتوانید با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار کنید. همچنین شما عزیزان میتوانید انواع پلی الکترولیتها را با کلیک بر روی گزینههای زیر خریداری کنید.
کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب: پلی الکترولیتها نوعی ترکیبات پلیمری میباشند که به عنوان لختهکننده آلاینده و آلودگیهای موجود در تصفیه آب بهکار میروند.
پلی الکترولیت در تصفیه آب
پلی الکترولیتهای مورد استفاده در تصفیه آب ماهیت محلول در آب دارند و عمدتاً سنتزی هستند. با این حال ممکن است بعضی از پلی الکترولیتها طبیعی بوده و مورد توجه باشند. به طور کلی با ماهیت یونی خود مشخص می شوند: پلی الکترولیت کاتیونی ، پلی الکترولیت آنیونی و پلی الکترولیت غیر یونی.
مهمترین ویژگی لختهسازهای پلیمری وزن مولکولی و در مورد Polyelectrolytes چگالی بار است. مقادیر وزن مولکولی این محلولها از چند هزار تا دهها میلیون متغیر است: پلی الکترولیت با وزن مولکولی<105، پلی الکترولیت با وزن مولکولی 105-106و پلی الکترولیت با وزن مولکولی 106<.
به طور معمول، Polyelectrolytes به ترتیب دارای وزن مولکولی کم، متوسط یا زیاد مطابق با مقادیر وزن مولکولی در محدودهها هستند. تمام این محلولها که به عنوان لختهساز در تصفیه آب استفاده میشوند ، باید محلول در آب باشند. در محلولهای آبی اغلب پیکربندی کویل تصادفی را اتخاذ میکنند. بارزترین نمونهها Polyelectrolytes هستند، قسمتهایی از پلی الکترولیت که باردار هستند.
در این حالت، سیم پیچ پلیمری میتواند به طور قابل توجهی منبسط شود و اثرات مهم یونی را در Polyelectrolytes ایجاد کند. در مقاومت یونی کاملاً بالا، دافعه بین بخشهای باردار توسط یونها در محلول “غربالگری” میشود و بنابراین انعطافپذیری سیم پیچ این محلول چندان زیاد نیست. با کاهش غلظت نمک، دافعه قابل توجهتر میشود و سیم پیچ پلیمری آن، پیکربندی منبسطتری را اتخاذ میکند.
در شکل زیر، زنجیره پلیمری پلی الکترولیت به صورت کویل مشاهده می شود:
زنجیره پلیمری پلی الکترولیت
لخته کننده پلی الکترولیت
پلی الکترولیتهایی که عملاً به عنوان لختهکننده استفاده میشوند ، عمدتاً پلی آکریل آمیدها، پلی فسفاتها و پلیمرهای طبیعی اصلاح شده در آب – ژلاتین ، چیتوزان و همچنین مشتقات نشاسته و سلولز هستند. همچنین اغلب در میان اینها کوپلیمرهای پلی اکریل آمید اکریل آمید و اکریلات یا مونومرهای حاوی گروههای آمونیوم هستند.
پلی الکترولیت با وزن مولکولی، ماهیت گروه عاملی و چگالی بار مشخص میشود. یک نکته مهم در انتخاب Polyelectrolytes برای یک فرآیند مطلوب، پتانسیل آن به عنوان یک ماده منعقد کننده (با بی ثبات سازی کلوئید از طریق خنثیسازی) و به عنوان لختهساز (با استفاده از پل بین ذرهای) است. PHهمچنین پارامتر مهمی است که باید هنگام انتخاب این محلول برای یک کاربرد خاص در نظر گرفته شود.
حساسیت به PHبه پلی الکترولیتهای کاتیونی که در آن گروههای آمونیوم کواترنر غالب هستند و پلی الکترولیت آنیونی حاوی گروههای اسید سولفونیک رخ میدهد. لختههای ایجاد شده از پلی الکترولیتهای دارای گروه های کربوکسیل یا آمین وابستگی زیادی به PHایجاد میکنند. سمیت Polyelectrolytes پلی آکریل آمید معمولاً کم است، معمولاً کمتر از 0.05٪ است و عمدتاً از وجود آکریل آمید آزاد پلی الکترولیت حاصل میشود.
عواملی که در انتخاب Polyelectrolytes منعقدکننده خاص تاثیر میگذارند، ماهیت ناخالصیها و اندازه ذرات جامدات معلق است. انتخاب و دوز مورد نیاز پلی الکترولیت را میتوان با آزمایش میزان ته نشینی، شفافیت و حجم گل رسوب شده تعیین کرد. تستهای آزمایشگاهی دقیقا شرایط تصفیه را ایجاد نمیکنند و باید به عنوان مقدمهای برای آزمون و خطا در سیستمها در نظر گرفته شوند.
آماده سازی محلول پلی الکترولیت
اکثر این محلولها که به عنوان لختهساز استفاده میشوند، به صورت پودر سفید رنگ تقریبا بدون غبار در دسترس هستند و باید برای استفاده به عنوان یک سل کلوئیدی با غلظت 0.05-0.5٪ توزیع شود. این محدودیت به دلیل ویسکوزیته بالای پراکندگیهای غلیظتر (0.1-0.2 Pa sبرای %0.5) است.
افزودن گاه به گاه جامد این محلول به آب منجر به ساختاری ژله مانند میشود که به عنوان عامل لختهسازی بیفایده است. پراکندگی کارآمد آن با استفاده از سیستم Teacher – Venturi، ارائه یک راه حل همگن حاصل میشود. ذخیرهسازی طولانی مدت یا دمای بالاتر از 60 درجه سانتیگراد Polyelectrolytes منجر به از دست دادن اثر ناشی از دپلیمر شدن میشود.
نقطه افزودن پلی الکترولیت از اهمیت بالایی برخوردار است. باید در نقطهای اضافه شود که امکان مخلوط شدن یکنواخت با دوغاب را فراهم کند، اما نباید دچار تلاطم بیش از حد شود، که میتواند لکه را مختل کند.
همچنین لازم است مقدمه ورود پلی الکترولیت تا آنجا که ممکن است برای اطمینان از توزیع کارآمد رقیق باشد – در نقطهای که باعث میشود زمان برای برخورد ذرات قبل از مرحله حذف جامد انجام شود. در عمل، دو سیستم برای آن نیز وجود دارد که شرایط صحیح لخته شدن را به دست میآورند: مخازن هم زدن ملایم، و اتاقکهای لختهسازی.
لختهسازی یک استراتژی تصفیه اقتصادی ساده است که در شرایط مناسب میتواند برای تصفیه چندین پساب مختلف استفاده شود. در این فرایند، ابتدا منعقد کنندهها و سپس پلی الکترولیت اضافه میشود که باعث تجمع ذرات ریز پراکنده میشود. بنابراین ذرات بزرگتر تشکیل میشود. دوم، سنگدانههای این ذرات توسط Polyelectrolytes به سرعت تهنشین میشوند و سیستم شفاف میشود.
تصفیه فاضلاب با استفاده از این روش برای فاضلاب از منابع مختلف مانند صنایع نساجی، کارخانههای روغن نخل، کارخانههای تفاله و غیره کارآمد است و به طور گستردهای استفاده میشود.
از پلی الکترولیتهای سنتزی معمولاً به عنوان لختهساز برای افزایش کارایی فرآیند لختهسازی استفاده میشود. پلی الکترولیتهای خطی و محلول در آب، بر اساس واحدهای تکرار شونده مونومرها مانند آکریل آمید و اسید اکریلیک، لختهسازهای آلی تجاری هستند.
پلی الکترولیتهای آلی
پلی الکترولیتهای آلی
کارایی تجمع با پلی الکترولیتهای آلی میتواند بسیار بیشتر از منعقدکنندههای غیر آلی باشد. حتی در دوزهای پایین، این محلولها میتوانند به طور موثری رشد فلاکها را بهبود بخشیده و کارایی جداسازی را بهبود ببخشند. نسبت ناخالصیهای جامد در فاضلابها بار مثبت دارند، اما لختهشدن آنها با پلی الکترولیتهای آنیونی کمتر مورد توجه قرار گرفته است، و در نتیجه انواع بسیار باریکتری از لختههای پلی الکترولیت آنیونی موجود است.
از نوع آنیون آن میتوان در تصفیه فاضلاب شهری و پسابهای صنایعی از قبیل فراوری مواد معدنی، دباغی، فرآوری قند، تولید کاغذ، فلزکاری و شستشوی شن استفاده کرد. به عنوان گروههای عملکردی و اغلب کوپلیمرهای آکریل آمید هستند.
پلی الکترولیتهای مصنوعی مانند پلی آکریل آمید و کوپلیمرهای آن به عنوان فلوکولانت برای تصفیه فاضلاب توجه بسیاری را به خود جلب کردهاند. Polyelectrolytes با وزن مولکولی بالا و چگالی بار متوسط تا زیاد به عنوان لختهکننده در لخته شدن مستقیم یا با منعقدکنندههای غیر آلی مانند آلوم، کلرید فریک یا سولفات فریک ترکیب شدهاند.
فاضلاب صنعتی غالباً یک سیستم کلوئیدی جامدات پیچیده است که دارای ترکیبات محلول با منشا آلی یا معدنی است.تصفیههای فیزیکی و شیمیایی همچون استفاده از Polyelectrolytes در فاضلاب صنعتی میتواند نتایج خوبی را در جایی که فرآیندهای بیولوژیکی غیرقابل اجرا هستند، به عنوان مثال با مواد غیر قابل تجزیه شیمیایی مانند پلی الکترولیتها، تخلیههای سمی یا حذف مواد معدنی و رنگ به دست آورد.
استفاده از Polyelectrolytes از نظر هزینه سرمایه ارزانتر است، به راحتی کنترل میشود و نسبت به تصفیه بیولوژیکی فضای کمتری مصرف میکند، اما از نظر هزینههای عملیاتی بالاتر است. ته نشینی جذبی و لختهسازی فرآيندهاي اصلي انعقاد ذرات كلوئيدي براي تشكيل رسوبات بزرگتر است. مواد شیمیایی اصلی مورد استفاده آهک، سولفات فریک یا آلومینیوم و پلی الکترولیتها هستند.
پلی الکترولیتهای با وزن مولکولی کم نسبت به منعقد کنندههای غیر آلی این مزیت را دارند که سطح نمکها را افزایش نمی دهند، اما اغلب نسبتاً غیر اقتصادی هستند. پلی آلومینیم کلرایدیا کلرو فریک معمولاً برای تقویت انعقاد استفاده میشوند. سپس، Polyelectrolytes با وزن مولکولی بالا به مواد جامد لخته شده اضافه میشود. مواد جامد بسیار پراکنده یا به یونهای چند ظرفیتی یا به پلی الکترولیتهای با وزن مولکولی کم نیاز دارند.
برای ذرات بزرگتر، Polyelectrolytes با وزن مولکولی بالا مؤثرتر هستند. لختهسازی اجازه بازیابی پروتئین از پسابهای حاصل از صنایع غذایی و همچنین از محصولات جانبی را فراهم میکند، به عنوان مثال تجمع پروتئینهای آب پنیر با کربوکسی متیل سلولز، یا رسوب پروتئین توسط پلیالکترولیتهای آمید در زبالهها آب صنعتی سیب زمینی.
پلی الکترولیتهای پلی آکریل آمید کاتیونی و آنیونی
پلی الکترولیتهای پلی آکریل آمید کاتیونی و آنیونی در مقیاس آزمایشگاهی برای لخته شدن آب سبز از گیاهان زیر استفاده شد: برگ چغندر قند، شبدر، گندم سیاه، آفتابگردان و توتون. ترکیب شیمیایی محصولات بدست آمده مشابه ترکیبی است که با استفاده از روش انعقاد حرارتی بدست میآید.
استفاده از این محلولها بطور منظم، در سیستمهایی که بطور خاص برای استفاده از آنها طراحی نشدهاند، قابل توصیه نیست! از پلی الکترولیتها برای اطمینان از کیفیت قابل قبول آب تولید شده استفاده شده است، در حالیکه تولید را به حد مجاز میرساند. این روش معمولاً باعث خراب شدن فیلترها در مدت زمان کوتاهی میشود.
اگرچه به نظر میرسد این مشکل در سیستمهایی که برای شستشو با فیلترهای شستشوی هوا نصب شدهاند، شدت کمتری دارد. درجه خروجی هر سیستم قدیمیتر که برای دستیابی به استانداردهای کیفیت مجبور به استفاده از پلی الکترولیت به طور مداوم است ، باید بررسی شود و در صورت لزوم کاهش یابد.
افزودن پلی الکترولیت
لخته شدن و انعقاد فرآیندهای مشابه هستند، اما در مکانیزمهای تجمع توسط Polyelectrolytes، متفاوت هستند. پلی الکترولیتها در فرآیند لخته شدن باعث میشوند که یک پلیمر به چندین سطح ذره جذب شود و بنابراین مواد را جمع میکنند. سنگدانههای حاصل معمولاً فلاک نامیده میشوند. تغییر دما، PH یا بار باعث انعقاد مکانی میشود که ذرات با هم جمع میشوند.
پل زدن پلیمری Polyelectrolytes یک مکانیسم کاملاً ثابت برای لخته شدن پلیالکترولیت با ناخالصیها است. پل زدن هنگامی اتفاق میافتد که پلی الکترولیتهای با وزن مولکولی بالا (>107 گرم بر مول) به سطح چندین ذره جذب میشوند، که ذرات را از طریق نیروهای الکترواستاتیکی به یکدیگر متصل میکند و منجر به تشکیل یک لخته میشود.
شکل زیر نمونهای از پل زدن پلی الکترولیت را نشان میدهد که در آن دو زنجیره پلی الکترولیت با سه ذره تعامل کرده و باعث تجمع میشوند. این نوع لختهسازی برای دستیابی به بالاترین بازده لختهسازی به دوز بهینه آن در محدوده چگالی بار مشخص نیاز دارد.
به عنوان مثال شکل زیر تاثیری به نام بازسازی را نشان میدهد که وقتی مقادیر اضافی از گونههای دارای بار مثبت در سیستم وجود داشته باشد (بارهای پلی الکترولیت) مانع از اتصال پلی الکترولیت به چند ذره میشود. لخته شدن موفق آن از طریق پل زدن پلیالکترولیت، بستگی زیادی به وزن و مقدار مولکولی Polyelectrolytes دارد.
پل زدن پلی الکترولیت
وزن مولکولی و چگالی بار از عوامل اساسی در ایجاد پلی الکترولیت و مکانیزم لختهسازی خنثیسازی بار است. تشکیل لختههای پایدار از پل زدن Polyelectrolytes به وزن مولکولی بیش از 106 گرم بر مول نیاز دارد. این محدوده وزن مولکولی اجازه میدهد تا زنجیرههای پلی الکترولیت به چند ذره متصل شوند.
محققان پلی الکترولیتهایی با ساختارهای مختلف را مطالعه کردند، به عنوان مثال پلیالکترولیتهای خطی در مقابل پیوند، برای مقایسه اثرات روی لخته شدن ذرات. عامل تعیین کننده دیگر چگالی بار پلی الکترولیت است که در آن دامنه ای از 10٪ − 30٪ چگالی بار اتصال را ایجاد میکند در حالیکه از ایجاد مجدد ذرات جلوگیری میکند.
تراکم بار بالای 30٪ در Polyelectrolytes نه تنها باعث ایجاد ثبات میشود، بلکه پتانسیل شروع دفع ذرات را نیز دارد. این محدوده بار برای پلی الکترولیت ها همچنین به دلیل ترکیب پیچیده فاضلاب که در آن ذرات خنثی هستند و دارای بار مثبت و منفی هستند نیز از اهمیت برخوردار است.
بسیاری از فاکتورهای دیگر در تشکیل لختهها مانند PH فاضلاب و آبگریزی آب دوستی پلی الکترولیت تاثیر دارند. پلی الکترولیتها بسته به PH سیستم تقسیم میشوند؛ بنابراین محلول پلی الکترولیت قوی یا ضعیفتری تولید میشود. این محلول قویتر حاوی پتانسیل بیشتری برای اتصال ذرات هستند، بنابراین باعث ایجاد لختههای متراکم و پایدار میشوند. از عوامل دیگر میتوان به ترتیب و سرعت افزودن پلی الکترولیت به فاضلاب و اندازه ذرات ناخالصیها اشاره کرد.
اکثر ذرات ریز موجود در طبیعت، مانند آنهایی که در یک عملیات تصفیه جمعآوری میشوند، دارای بار سطحی منفی هستند.
این بار نیروهای دافعهای را تنظیم میکند که تمایل جمع شدن و نشست ذرات را کاهش میدهد. با این حال عوامل دیگری مانند اندازه ذرات، تراکم ذرات و تراکم مایع نیز تاثیر قابل توجهی بر تمایل ذرات ریز به تهنشینی دارند. قانون استوکس، که در زیر نشان داده شده است میتواند برای تخمین زمان نشستن یک ذره در حال سقوط آزاد در مایع استفاده شود.
V= سرعت نهایی ذره
r= شعاع ذره
d1=دانسیته ذره
d2=دانسیته مایع
Ƞ =ضریب ویسکوزیته
g=ثابت وزنی
ذرات ریز یکدست دارای بار سطحی منفی هستند. برای اینکه این ذرات کنار هم قرار بگیرند، این بارهای سطحی باید خنثی شوند. به فرآیند خنثیسازی بار و پیوند ذرات برای تشکیل ذرات میکروفلوک، انعقاد گفته میشود. خنثیسازی بار با افزودن یک مواد منعقد کننده حاصل میشود که بار منفی سطح را با بار مثبت خود خنثی میکند. سپس ذرات منعقد شده به اندازه ذرات بزرگتر تجمع یافته و با افزودن لختهساز پلی الکترولیت تهنشین می شوند.
مکانیسم انعقاد در شکل زیر نشان داده شده است:
لخته سازی میکرو فلاک ها توسط پلی الکترولیت
برای خرید مواد شیمیاییمیتوانید از طریق شماره 02166568403 با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار کنید. همچنین شما میتوانید انواع پلی الکترولیتها را با کلیک بر روی گزینههای زیر خریداری کنید.
کوپلیمر پلیمری است که از 2 یا بیشتر جزء تشکیل شده است. هدف کوپلیمر کردن، بهبود کیفیت محصول نهایی میباشد.
کاربرد کوپلیمر
آب تمیز لزوماً همان آب خالص نیست. حتی آب تمیز حاوی یونها و موادمعدنی است که در شرایط مناسب میتوانند باعث خوردگی شوند و از محلول رسوب کنند و منجر به تجمع رسوب شوند. در مواد شوینده، یونهای آب سخت، سورفکتانتهای آنیونی را غیرفعال میکنند و آنها را در حلشدن کثیفی بیفایده میسازند. تجمع نمکها در رسوب میتواند جریان آرام سیستمهای تصفیه آب را مختل کند و منجر به سایش و پارگی غیرضروری در لولهها شود.
در تصفیهخانههای فاضلاب، copolymer در درجه اول برای کمک به مدیریت فرایند خشککردن و تجمیع لجن استفاده میشوند. لجن ایجاد شده در فرآیند تصفیه فاضلاب معمولاً مخلوطی از 5-10٪ مواد زاید و 90-95٪ آب است. همچنین کاربردهای رایج کوپلیمرهای بلوک در چسبها، سورفکتانتها، غشاها، فومها و لوازم آرایشی است. علاوه بر این، پلیمری که از بلوکهای گروهبندی شده بزرگ از هر یک از مونومرها تشکیل شده است نیز یک کوپلیمر بلوکی در نظر گرفته میشود.
آکریلاتها در ساخت کوپلیمرها برای پوششها و رنگها، درزگیرها، چسبها، الیاف نساجی، جوهرهای چاپ کاربرد پیدا کردهاند. این پلیمر بسیار سوپرجاذب است و بنابراین در پوشک استفاده میشود.
کوپلیمرهای آکریلات ترموپلاستیک، در زیست پزشکی و انواع کاربردهای پیشرفته دیگر استفاده میشوند. کوپلیمرهای محلول در آب مانند رزین فنولیک سولفونه (SPF)، کوپلیمر آکریلات/سولفونات محلول در آب و استون فرمالدئید سولفوناته (SAF) نیز با موفقیت در بتن استفاده شدهاند.
کوپلیمر مالئیک و اکریلیک اسید در برجهای خنککننده، دیگهای فشار متوسط یا پایینتر و سیستم تقطیر که معمولاً در آن دمای بالا وجود دارد استفاده میشود. کوپلیمر مالئیک و اکریلیک اسید را میتوان به تنهایی یا همراه با سایر فسفاتهای آلی استفاده کرد. هنگام استفاده با هم، دوز 2-10 میلی گرم در لیتر ترجیح داده میشود. دوز استفاده به عنوان بافتهشده و رنگرزی و شوینده جانبی باید با آزمایش تعیین شود.
کوپلیمرهای محلول در آب در بسیاری از زمینهها از جمله فرآوری مواد معدنی و سرامیکی، تصفیه آب و پوششها استفاده شده است. یکی دیگر از حوزههای کاربردی مهم در صنعت ساختوساز بوده است. به این پلیمرها کاهنده آب با برد بالا یا فوق روانکننده میگویند.
افزودن تنها مقدار کمی از یکی از آنها میتواند بهطور قابل توجهی کارایی، مقاومت مکانیکی و سایر خواص بتن را بهبود بخشد. یک copolymer جدید بنام متاکریلات/2-اکریلامیدو-2-متیل پروپان سولفونات محلول در آب (PMAMP) به عنوان عامل پراکندگی ذرات سیمان استفاده شده است.
انواع کوپلیمر
کوپلیمر پلیمری است که از دو یا چند گونه مونومر تشکیل شده است. بسیاری از پلیمرهای مهم تجاری، کوپلیمر هستند. بهعنوان مثال میتوان به پلی اتیلن-وینیل استات (PEVA)، لاستیک نیتریل و اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) اشاره کرد. فرآیندی که در آن یک copolymerاز چندین گونه مونومر تشکیل میشود به عنوان کوپلیمریزاسیون شناخته میشود. اغلب برای بهبود یا اصلاح خواص خاصی از پلاستیک استفاده میشود.
تفاوت هموپلیمر و کوپلیمر
هموپلیمر پلیمری است که تنها از یک نوع واحد مونومر ساخته شده است.
تفاوت در ساختار یک کوپلیمر و یک هموپلیمر در زیر نشان داده شده است.
تفاوت هموپلیمر و کوپلیمر
طبقه بندی کوپلیمرها
انواع کوپلیمرهای خطی
آنها را میتوان بیشتر به چند دسته مانند کوپلیمرهای متناوب و آماری طبقهبندی کرد. این طبقهبندی براساس آرایش مونومرها بر روی زنجیره اصلی انجام میشود.
کوپلیمرهای بلوکی
هنگامی که بیش از یک واحد هموپلیمر از طریق پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل شوند، ماکرومولکول تک زنجیرهای حاصل را کوپلیمر بلوکی مینامند.
بلوک اتصال یک واحد میانی است که در آن دو زنجیره هموپلیمر به هم متصل میشوند.
یک copolymer دو بلوک شامل دو بلوک هموپلیمر است در حالی که یک کوپلیمر سه بلوکی شامل سه بلوک مجزا از هموپلیمرها است.
نمونهای از چنین پلیمری اکریلونیتریل بوتادین استایرن است که معمولاً به عنوان لاستیک SBS شناخته میشود.
تصویری که ساختار یک کوپلیمر بلوکی را که از مونومرهای “A” و “B” تشکیل شده است، در زیر توضیح میدهد:
ساختار کوپلیمر بلوکی
کوپلیمر آماری
پلیمرهایی هستند که در آنها دو یا چند مونومر به ترتیبی مرتب شدهاند که از برخی قوانین آماری پیروی میکند.
اگر کسر مولی یک مونومر برابر با احتمال یافتن باقیمانده آن مونومر در هر نقطه از زنجیره باشد، کل پلیمر به عنوان یک پلیمر تصادفی شناخته میشود.
این پلیمرها عموماً از طریق روش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد سنتز میشوند.
نمونهای از پلیمرهای آماری لاستیک ساخته شده از کوپلیمرهای استایرن و بوتادین است.
تصویری که ساختار یک کوپلیمر آماری را توضیح میدهد در زیر ارائه شده است:
ساختار کوپلیمر آماری
کوپلیمرهای متناوب
حاوی یک زنجیره اصلی با مونومرهای متناوب هستند.
فرمول یک کوپلیمر متناوب ساخته شده از مونومرهای A و B را می توان به (-A-B-)n تعمیم داد.
نایلون 6،6 نمونهای از یک کوپلیمر متناوب است که از واحدهای متناوب هگزا متیلن دی آمین و اسید آدیپیک تشکیل شده است.
تصویری که ساختار کلی این پلیمرها را توضیح میدهد در زیر ارائه شده است.
ساختار کوپلیمر متناوب
کوپلیمرهای دوره ای
این پلیمرها دارای یک توالی تکرار شونده هستند که در آن مونومرها در یک زنجیره منفرد مرتب شدهاند. تصویری از ساختار یک کوپلیمر تناوبی که از مونومرهای A و B تشکیل شده است در زیر ارائه شده است.
ساختار کوپلیمر دوره ای
کوپلیمرهای گرادیان و استریوبلاک
کوپلیمرهای تک زنجیرهای که در آنها ترکیب مونومرها به تدریج در طول زنجیره اصلی تغییر میکند، کوپلیمرهای گرادیان نامیده میشوند. اگر تاکتیک مونومرها با بلوکها یا واحدهای مختلف در پلیمر متفاوت باشد، ماکرومولکول به عنوان کوپلیم استریوبلاک شناخته میشود.
کوپلیمر شاخه ای چیست؟
همانطور که از نام آن پیداست، پلیمری است که در آن مونومرها یک ساختار منشعب را تشکیل میدهند. برخی از انواع مهم آنها عبارتند از: کوپلیمرهای ستاره ای، شانه ای، پیوندی و برس. یک کوپلیمر ستارهای شامل چندین زنجیره پلیمری است که به یک هسته مرکزی متصل هستند.