بایگانی دسته ی منعقد کننده ها و لخته سازها

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 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:

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:

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

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:

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:

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 ‌ساکاریدها زیرمجموعه کربوهیدرات‌ها هستند. پلی‌ ساکارید از تعداد زیادی واحد مونوساکارید مانند گلوکز یا فروکتوز، تشکیل شده است.

برای خرید و فروش مواد شیمیایی از شرکت معتبر و بزرگ مواد شیمیایی دکتر کمیکال می‌توانید از طریق شماره ذکر شده با کارشناسان بخش فروش در ارتباط باشید و از مشاوره حرفه‌ای برخوردار شوید.

 

02166568403

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.

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.

چیتوزان به‌عنوان فلوکولانت / منعقدکننده ناخالصی‌ های کلوئیدی آلودگی

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 (خرید آلومینیوم سولفات)، 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.

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 (فروش گلی اکسال صنعتی)، فرمالدهید، گلوتارآلدئید (خرید 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.

سیستم تصفیه فاضلاب، بخشی از یک واحد صنعتی است که در فرآیند تولیدی خود فاضلاب ایجاد می‌کند. وجود سیستم تصفیه فاضلاب به منظور رعایت ایمنی و همچنین مقررات ضروری است. علاوه‌براین، این سیستم امکان استفاده مجدد از فاضلاب را برای تاسیسات فراهم می‌آورد و از این طریق به حفظ سلامتی انسان و محیط زیست کمک می‌کند.

سیستم تصفیه فاضلاب چیست؟

سیستم تصفیه فاضلاب، سیستمی متشکل از چندین فناوری جداگانه است که هرکدام عملکرد ویژه‌ای دارند. این سیستم در صنایع مختلف یکسان نیست و با توجه به نیازهای خاص هر صنعت مهندسی و طراحی شده است. اگر به‌طور صحیح و کارآمد طراحی شده باشد، نقش بسزایی در کاهش هزینه‌های واحد صنعتی خواهد داشت.

چنین سیستمی دارای ویژگی‌های زیر است:

• تغییرات فرآیند جریان و آلودگی
• تغییرات شیمی آب و تنظیم حجم مواد شیمیایی مورد نیاز
• تغییرات لازم احتمالی در ترکیبات پساب

بیشتر بخوانید: تصفیه پیشرفته فاضلاب

سیستم تصفیه فاضلاب شامل چه اجزایی است؟

همانطور که در بالا ذکر شد، اجزای دقیق یک سیستم تصفیه فاضلاب به مشخصات خاص صنعت و ترکیبات پساب صنعتی بستگی دارد.

اما به طور کلی، این سیستم را می‌توان شامل اجزا زیر دانست:

• زلال کننده برای ته‌نشین شدن جامدات معلقی که در روند تصفیه آب ایجاد می‌شوند
• خوراک ورودی مواد شیمیایی برای کمک به تسهیل رسوب، لخته‌سازی، یا انعقاد فلزات و جامدات معلق
• فیلتراسیون برای حذف کامل باقیمانده مواد جامد معلق
• تنظیم نهایی PH
• پانل کنترل (بسته به سطح عملکرد خودکار مورد نیاز)

بسته به نیاز کارخانه و فرآیند صنعتی، این اجزای استاندارد معمولاًً کافی هستند. با این حال، اگر صنعت خاصی به سیستم پیشرفته‌تری نیاز داشته باشد باید در کنار این اجزا طراحی شود. به عنوان مثال، برای تأسیساتی که فرآیندهای بیولوژیکی دارند، مانند شرکت‌های مواد غذایی و نوشیدنی، یک سیستم تصفیه بیولوژیکی برای کاهش BOD (اکسیژن خواهی بیوشیمیایی) نیز مورد نیاز است.

سیستم تصفیه فاضلاب

سیستم تصفیه فاضلاب معمولاً چه چیزی را حذف می کند؟

یک سیستم تصفیه فاضلاب ممکن است از فناوری‌های لازم برای حذف تعدادی از موارد زیر تشکیل شده باشد:

• نیاز بیوشیمیایی اکسیژن
• نیترات‌ها و فسفات‌ها
• عوامل بیماری‎‌زا
• فلزات
• کل مواد جامد معلق
• کل مواد جامد محلول
• مواد شیمیایی مصنوعی

مطلب مکمل: تصفیه فاضلاب صنعتی

فرایند تصفیه فاضلاب

فرایندهای تصفیه خاص هر صنعت با هم متفاوت است، اما بطور کلی هر فرایند تصفیه فاضلاب معمولاً شامل مراحل زیر است:

انعقاد

انعقاد فرایندی است که در آن مواد شیمیایی مختلفی به مخزن واکنش اضافه می‌شوند تا مواد جامد معلق و سایر آلاینده‌های مختلف حذف شوند. این فرایند با مجموعه‌ای از راکتورهای اختلاط شروع می‌شود، معمولاً یک یا دو راکتور وجود دارد که در آن با ورود مواد شیمیایی خاصی تمام ذرات ریز آب ته‌نشین شده و خارج می‌شوند. رایج‌ترین منعقدکننده‌ها مانند آلوم و پلی آلومینیوم کلرید بر پایه آلومینیوم هستند. گاهی اوقات یک تنظیم جزئی PH نیز به انعقاد ذرات کمک می‌کند.

لخته سازی

هنگامی که انعقاد کامل شد، آب وارد یک محفظه لخته‌سازی می‌شود که در آن ذرات منعقد شده به آرامی با پلیمرهای با زنجیره بلند (مولکول‌های باردار که تمام ذرات کلوئیدی و منعقد شده را جذب کرده و آنها را بهم می‌چسبانند) به آرامی بهم می‌زنند و ذرات قابل ته‌نشینی و قابل مشاهده‌ای را ایجاد می‌کنند که شبیه دانه‌های برف هستند.

رسوب گذاری

ته‌نشین‌کننده گرانشی معمولاً یک دستگاه دایره‌ای بزرگ است که در آن مواد لخته شده و آب به داخل محفظه جریان می‌یابد و از مرکز به بیرون در گردش است. در یک فرایند ته‌نشینی بسیار آهسته، آب به سمت بالا می‌رود و از محیط زلال ساز سرریز می‌کند و مواد جامد کف زلال‌ساز به صورت لجن ته‌نشین می‌شوند. سپس طی فرایند آبگیری آب لجن را با استفاده از فیلتر یا پرس‌های تسمه‌ای از لجن خارج می‌کنند و لجن به شکل یک تکه جامد می‌شود که به محل دفن زباله یا محلی که لجن را دوباره استفاده می‌کند، فرستاده می‌شود. آب حاصل از این فرایند معمولاً مجدداً استفاده می‌شود و به انتهای جلویی زلال ساز اضافه می‌شود.

فیلتراسیون

در مرحله فیلتراسیون آب وارد فیلترهای شنی گرانشی می‌شود. این فیلترها نواحی بزرگی هستند که در آن حدوداً 1متر ماسه ریخته شده است. این ماسه سیلیسی ریز خرد شده با لبه‌های دندانه دار است. با عبور آب از این فیلتر، ذرات باقیمانده به دام می‌افتند. در سیستم‌های صنعتی کوچک‌تر، ممکن است به جای فیلتر شنی گرانشی از فیلتر شنی فشاری استفاده شود. بطور کلی، بسته به منبع آب و اینکه آیا حاوی مقدار زیادی آهن هست یا خیر، می‌توان از فیلترهای مختلفی استفاده کرد، اما در بیشتر موارد، از همین فیلتر شنی استفاده می‌شود.

اولترافیلتراسیون (UF) همچنین می‌تواند بعد از زلال‌سازها به جای فیلتر شنی گرانشی استفاده شود یا می‌تواند به طور کلی جایگزین کل فرایند شفاف‌سازی شود. غشاء و فرایندهای غشایی به جدیدترین فناوری برای تصفیه تبدیل شده‌اند و آب را مستقیماً از منبع فاضلاب از طریق UF (پس از کلرزنی) پمپاژ کرده و دیگر نیازی به سیستم زلال‌ساز/فیلتراسیون نخواهد بود.

ضد عفونی

پس از عبور آب از فیلتر شنی گرانشی، مرحله بعدی معمولاً ضدعفونی یا کلرزنی برای از بین بردن باکتری‌های موجود در آب است. گاهی اوقات این مرحله قبل از فیلتراسیون در بالا دست انجام می‌شود؛ بنابراین فیلترها ضد عفونی شده و تمیز نگه داشته می‌شوند. اگر سیستم شما از این مرحله قبل از فیلتراسیون استفاده می‌کند، باید از مواد ضد عفونی کننده بیشتری استفاده کنید. به این ترتیب فیلترها ضد عفونی شده و عاری از باکتری باقی می‌مانند. وقتی کلر را از قبل اضافه می‌کنید، باکتری‌ها را می‌کشید و رسوب کمتری خواهید داشت. اگر باکتری در بستر بنشیند، ممکن است لجن رشد کند و مجبور شوید فیلترها را بیشتر بشویید. بنابراین همه چیز به نحوه عملکرد سیستم شما بستگی دارد. و باید به این موضوع توجه کنید که سیستم شما برای کلرزنی در بالادست (قبل از فیلتراسیون) یا پایین دست (پس از فیلتراسیون) تنظیم شده است.

توزیع

اگر فاضلاب در یک فرایند صنعتی مورد استفاده مجدد قرار گیرد، معمولاً به یک مخزن نگهدارنده پمپ می‌شود که می‌تواند بر اساس نیازهای تاسیسات مورد استفاده قرار گیرد. در مورد آب شهری، آب تصفیه شده معمولاً به برج‌های توزیع آب و دستگاه‌های مختلف جمع‌آوری و توزیع در یک حلقه در سراسر شهر پمپ می‌شود.

نرم کننده آهک

در آب‌هایی که درجه سختی یا سولفات بالایی دارند، از فرایند آهک و یا آهک سودا استفاده می‌شود. این فرایند PH را بالا برده و باعث رسوب سختی و فلزات در آب می‌شود. می‌توان از فرایندهای آهک سرد یا گرم استفاده کرد که هر کدام بازده متفاوتی دارند. اما به‌طور کلی آب گرمتر سختی بیشتری را از بین می‌برد.

نرم کننده تبادل یونی

از نرم کننده تبادل یونی در برخی از موارد صنعتی و شهری، در صورت وجود سختی بالا، برای حذف سختی استفاده می‌شود. در این روش به‌جای آهک، می‌توان از رزین تبادل یونی استفاده می‌شود. در این فرایند تبادل کاتیون اسید قوی رخ می‌دهد؛ به این صورت‌که رزین با یون سدیم شارژ شده و با یون کلسیم، منیزیم و آهن دارد، جایگزین شده و مولکول سدیم را در آب آزاد می‌شود و به این ترتیب سختی آب کاهش می‌یابد.

فرایندهای خاص

همانطور که در بالا بیان کردیم، قوانین فاضلاب و پساب در مناطق مختلف، متفاوت است. ما در این مقاله برخی از رایج ترین مراحل در یک تصفیه خانه فاضلاب را مورد بحث قرار دادیم. اما ممکن است در بعضی موارد فرایند خاص دیگری نیز موردنیاز باشد، مانند حذف برخی فلزات یا مواد آلی، یا کاهش TDS برای بازیافت و غیره.

اهمیت تصفیه آب و فاضلاب

اهمیت تصفیه فاضلاب

آیا وجود واحد تصفیه فاضلاب برای واحد صنعتی شما ضروری است؟

درک اینکه چگونه تصفیه فاضلاب می‌تواند نقش مهمی در ایمنی کسب و کار شما ایفا کند بسیار مهم است؛ زیرا نادیده گرفتن نیازهای تصفیه که ممکن است تأسیسات شما داشته باشد می‌تواند جریمه‌های زیست محیطی را برای شرکت شما به همراه داشته باشد و تهدیدی بالقوه برای سلامت عمومی باشد.

چه نوع آلاینده هایی را می توانید در فاضلاب پیدا کنید؟

فاضلاب محصول فرعی فرایندها و مصارف کارخانه است؛ بنابراین آلاینده‌های موجود در جریان فاضلاب بسته به چیزی که در معرض آن قرار می گیرد متفاوت خواهد بود.

همانطور که در بالا به طور خلاصه ذکر شد، برخی از آلاینده‌های رایج عبارتند از:

اکسیژن خواهی بیوشیمیایی

اکسیژن خواهی بیوشیمیایی یا BOD به مقدار اکسیژن محلول موردنیاز موجودات بیولوژیکی هوازی برای تجزیه مواد آلی به مولکول‌های کوچک‌تر اشاره دارد. در نتیجه میزان بالای BOD نشان‌دهنده غلظت بالای مواد زیست تخریب‌پذیر موجود در فاضلاب است و می‌تواند ناشی از ورود آلاینده‌هایی مانند ضایعات مدفوع یا کود باشد. همچنین می‌تواند توسط زباله‌های آلی، چه توسط منابع خانگی یا صنعتی، افزایش یابد. وقتی این شاخص بالا می‌رود، می‌تواند اکسیژن مورد نیاز سایر موجودات آبزی برای زندگی را کاهش دهد و منجر به شکوفه‌های جلبکی، کشتار ماهی‌ها و تغییرات مضر در اکوسیستم آبی که در آن فاضلاب را تخلیه می‌کنند، شود.

نیترات ها و فسفات ها

اگر مقادیر زیادی نیترات و یا فسفات از فاضلاب حذف نشوند و این مواد مغذی به محیط‌های محلی تخلیه شوند، می‌توانند BOD را افزایش داده و منجر به رشد گسترده علف‌های هرز، جلبک‌ها و فیتوپلانکتون‌ها شوند. این می‌تواند منجر به اوتروفیکاسیون یا اکسیژن‌زدایی در بدنه‌ای از آب شود که جانداران را می‌کشد.

عوامل بیماری زا

پاتوژن‌ها باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها یا هر میکروارگانیسم دیگری هستند که می‌توانند در فاضلاب وجود داشته باشند و منجر به انواع مشکلات سلامتی از جمله بیماری حاد، مشکلات گوارشی شدید یا مرگ شوند. وقتی فاضلاب خانگی یا صنعتی حاوی این پاتوژن های مضر باشد و تصفیه نشود، می تواند باعث گسترش بیماری هایی مانند وبا، اسهال خونی، سالمونلوز، هپاتیت A، بوتولیسم و ​​ژیاردیازیس شود. به احتمال زیاد انسان ها با نوشیدن و یا خوردن نوشیدنی ها و یا غذای آلوده پاتوژن ها را می بلعند.

فلزات

فلزات در نتیجه فرایندهای تولیدی صنایع مختلف، وقتی در فاضلاب با غلظت‌های بالا باقی می‌مانند، می‌توانند آسیب‌های زیادی به محیط زیست و سلامت انسان وارد کنند. فلزات به شدت مضر هستند زیرا تجزیه نمی شوند و تمایل به تجمع دارند و باعث ایجاد محیط‌های سمی می شوند.

برخی از فلزات رایج‌ موجود در فاضلاب به همراه تاثیر بالقوه آنها بر انسان و محیط زیست در ادامه بررسی شده‌اند:

• کادمیوم: این فلز که اغلب در ساخت باتری‌ها، رنگدانه‌ها و آبکاری‌ها استفاده می‌شود، در انسان می‌تواند منجر به آسیب ریه، مشکلات گوارشی، آسیب کلیه و مرگ شود. همچنین با سرطان ریه مرتبط است.
• کروم: این فلز که اغلب برای ساخت آلیاژهای فلزی مختلف (مانند فولاد ضد زنگ) استفاده می‌شود، می‌تواند باعث تحریک پوست، مشکل در تنفس، زخم، کم خونی و آسیب به دستگاه تناسلی مردان شود. همچنین به عنوان یک ماده سرطان‌زا برچسب‌گذاری شده است.
• مس: مس در سیم کشی‌های برق، لوله‌ها، ورق‌های فلزی استفاده می‌شود. مس در دوزهای بالا می‌تواند باعث تحریک بینی، دهان و چشم شود. همچنین می‌تواند باعث سردرد، سرگیجه، حالت تهوع و اسهال شود.
• سرب: آلودگی سرب که معمولاً در لوله‌ها و باتری‌های ذخیره‌سازی یافت می‌شود، می‌تواند منجر به مشکلات سلامتی جدی در کودکان و بزرگسالان شود.
• منگنز: منگنز در تولید فولاد برای بهبود سختی و استحکام استفاده می‌شود، منگنز همچنین می‌تواند در تولید رنگ باتری و لوازم آرایشی استفاده شود. قرار گرفتن در معرض منگنز در مقادیر زیاد می‌تواند باعث آسیب به سیستم عصبی شود و منجر به کندی و تغییرات رفتاری یا تمرکز ضعیف شود.
• جیوه: این فلز که اغلب از ذخایر معدنی، گازهای گلخانه‌ای نیروگاه‌های زغال‌سنگ، سوزاندن پسماندهای شهری و پزشکی، تولید سیمان و انتشار کنترل‌نشده در کارخانه‌هایی که از جیوه استفاده می‌کنند، وارد جو می‌شود، می‌تواند منجر به آسیب به مغز و سیستم عصبی شود و برای بدن انسان بسیار سمی است.

مواد جامد معلق در فاضلاب

مواد جامد معلق

مواد جامدت معلق (TSS) در فاضلاب، یا همان مواد جامد آلی و معدنی معلق در آب، می‌تواند مانند بسیاری از آلاینده‌های ذکر شده دیگر، به زندگی آبزیان آسیب برساند. همچنین اگر فاضلاب برای فرایندی مورد استفاده مجدد قرار گیرد، می‌توانند مشکل ساز باشند. بنابراین بسته به اینکه آیا نیاز به تخلیه فاضلاب خود در POTW یا محیط زیست دارید یا خیر، و از فاضلاب برای فرایند خود، مجددا استفاده می کنید یا خیر تعیین می‌کند که TSS چقدر مضر خواهد بود. TSS می‌تواند سطح اکسیژن را در محیط‌های آبی کاهش دهد و حشرات را از بین ببرد. همچنین ممکن است در لوله‌ها و ماشین‌آلات رسوب کرده و به آنها آسیب برساند.

مواد جامد محلول

مواد جامد محلول (TDS) هر آنیون، کاتیون، فلز، مواد معدنی یا نمک موجود در فاضلاب است. که می‌تواند باعث بروز مشکلاتی در زندگی آبزیان و آبیاری محصولات زراعی ایجاد کند و همچنین می‌تواند به آب‌های زیرزمینی نفوذ کند. TDS در فاضلاب اکثر صنایع وجود دارد.

مواد شیمیایی مصنوعی

هنگامی که آفت کش‌ها و سایر مواد شیمیایی در فرایند تولید استفاده می‌شوند، می‌توانند از طریق فاضلاب به انسان و محیط زیست منتقل شوند و به محیط زیست و سلامت انسان آسیب وارد کنند. برخی از مواد شیمیایی رایج موجود در فاضلاب عبارتند از دی اتیل استیل بسترول، دیوکسین، PCBs، DDT و سایر آفت کش‌ها. این ترکیبات می‌توانند در عملکرد غدد و  هورمون‌ها در بدن اختلال ایجاد کنند.

هنگام تصفیه فاضلاب باید به چه مواردی توجه داشته باشید؟

وقتی صحبت از مدیریت فاضلاب به میان می‌آید، بسته به اینکه تاسیسات شما از آب چه استفاده‌ای می‌کند، نحوه تصفیه آن را تعیین می‌کند.

چند سناریو رایج در زیر شرح داده شده است:

تصفیه فاضلاب به منظور استفاده مجدد در فرایند

تصفیه فاضلاب برای بازیافت یا استفاده مجدد از آن می‌تواند به ویژه در مناطقی با منابع آب کم مفید باشد. علاوه بر صرفه‌جویی در آب، این امر می‌تواند باعث کاهش هزینه‌های واحد شما شود. روش تصفیه فاضلاب شما، در این مورد، به این بستگی دارد که چه آلاینده‌هایی در فرایند تولید شما وجود دارد یا اینکه آیا شما از تأسیسات شهری استفاده می‌کنید. در این مورد مهم است که از کارایی لازم روش تصفیه آب اطمینان حاصل کنید.

تخلیه فاضلاب در محیط زیست

اثرات فاضلاب بر محیط زیست

اگر تاسیسات شما قصد دارد فاضلاب را در محیط زیست رها کند، می‌بایست از عدم انتشار آلاینده‌ها در مقادیر مضر اطمینان حاصل کرده و طبق مقررات لازم این زمینه عمل کنید. مقررات محلی شما و آلاینده‌های موجود در فاضلاب شما تعیین می‌کند که چه تصفیه‌ای برای تاسیسات شما ضروری است. عدم رعایت الزامات می‌تواند جریمه‌های سنگینی را در پی داشته باشد.

در ادامه به بررسی رایج‌ترین موارد تصفیه فاضلاب و راه حل‌های احتمالی آن، می‌پردازیم:

1) میزان اکسیژن خواهی بیوشیمیایی در پساب تاسیسات شما بالا است

همانطور که قبل اشاره شد میزان اکسیژن خواهی بیوشیمیایی یا BOD به مقدار اکسیژن محلول اشاره دارد که موجودات بیولوژیکی هوازی برای تجزیه مواد آلی نیاز دارند. در نتیجه فعالیت این موجودات، اکسیژن موردنیاز سایر موجودات آبزی برای زندگی کاهش می‌یابد.

• راه حل‌ های ممکن

هنگامی که مواد آلی محلول توسط باکتری‌ها مصرف می‌شوند، به دی اکسید کربن و لخته‌های بیولوژیکی تبدیل می‌شوند که قابل ته‌نشین شدن هستند. کاهش محتوای آلی پساب و بهبود سطوح BOD، فرایند اکسیداسیون بیولوژیکی نام دارد که یک روش محبوب برای کنترل BOD است و با ایجاد تعادل مناسب “غذا” و مواد آلی به دست می‌آید. این امر را می‌توان با روش مناسب هوادهی به دست آورد که به موجب آن هوا وارد پساب می‌شود تا سرعت این اکسیداسیون بیولوژیکی را افزایش دهد که به نوبه خود سطح جامدات قابل ته‌نشینی را افزایش می‌دهد که می‌توان آن را با فرایندهای  فیلتراسیون یا شفاف‌سازی از پساب حذف کرد.

2) پساب شما حاوی مقدار زیادی مواد جامد معلق و محلول است

TSS، یا مواد جامد آلی و معدنی معلق در آب، زمانی که در غلظت‌های بالا در فاضلاب وجود داشته باشد، می‌تواند به آبزیان آسیب برساند. TSS می‌تواند سطح اکسیژن را در محیط‌های آبی کاهش دهد و باعث آسیب به تاسیسات شما شود.

TDS نیز هر آنیون، کاتیون، فلز، مواد معدنی یا نمک موجود در فاضلاب است. که در سفره‌های آب زیر زمینی نفوذ کرده و مشکلات جدی برای محیط زیست ایجاد می‌کند.

• راه حل‌ های ممکن

بسته به سطح TSS و TDS در فاضلاب تاسیسات شما روش‌های متفاوتی وجود دارد. به طور کلی، روش‌های زیر برخی از تصفیه‌های مفید برای کاهش TSS هستند:

• انعقاد
• لخته‌سازی
• رسوب‌گذاری
• فیلتر شن یا کربن

کاهش TDS کمی پیچیده‌تر است. اگر آلاینده‌ها بر پایه فلزی مانند کلسیم، منیزیم یا آهن باشند، می‌توان یک ماده شیمیایی ساده به فرایند شفاف‌سازی اضافه کرد تا آنها را کاهش دهد. اگر یون‌های سدیم، کلرید یا سایر یون‌های بسیار محلول باشند، ممکن است نیاز به دمینرالیزاسیون و یا تبخیر باشد.

3) پساب شما دارای مقادیر بالایی نیترات و فسفات است

همانطور که ذکر شد، اگر مقادیر زیادی نیترات و یا فسفات‌ها از فاضلاب حذف نشوند و این مواد مغذی در محیط‌های محلی تخلیه شوند، می‌توانند BOD را افزایش داده و منجر به رشد گسترده علف‌های هرز، جلبک‌ها و فیتوپلانکتون‌ها شوند.

• راه حل‌ های ممکن

روش‌های زیر ممکن است برای کاهش سطح نیترات و فسفات پساب صنعتی شما مفید باشند:

• حذف نیترات: نیترات‌ها را می‌توان با چندین روش از جمله تبادل یونی، اسمز معکوس یا تصفیه بیولوژیکی معمولی و نیترات زدایی حذف کرد. تصفیه معمولاً ترکیبی از این فناوری‌ها است؛ بنابراین برای بهترین راه‌حل برای تأسیسات خود، حتماً از متخصصان در زمینه تصفیه فاضلاب مشاوره بگیرید.
• حذف فسفات: یک راه مؤثر برای حذف فسفات‌ها از فاضلاب، بسته به نوع فسفات‌های موجود، اغلب انعقاد/ رسوب شیمیایی است. برخی از درمان‌های بیولوژیکی مانند استفاده از راکتور بی‌هوازی (مواد آلی را به متان و دی اکسید کربن تبدیل می‌کند) و مخزن هوادهی (تزریق اکسیژن برای تشکیل لخته‌های بیولوژیکی) نیز می‌تواند مفید باشد.

4) فاضلاب شما حاوی روغن و گریس است

روغن و گریس “آب گریز” هستند، به این معنی که تمایل دارند از آب دفع شوند و به سطوح عاری از آب بچسبند. مقادیر زیاد روغن و گریس در فاضلاب، بسته به غلظت و نوع روغن/گریس، علاوه بر آسیب رساندن به سلامت انسان و مرگ آبزیان، می‌تواند لوله‌های فاضلاب و زهکشی را مسدود کند.

• راه حل‌ های ممکن

برخی از تأسیسات که مقادیر زیادی روغن و گریس در فاضلاب خود دارند از شناور هوای محلول (DAF) استفاده می‌کنند. این دستگاه با حل‌کردن هوا در جریان تحت فشار روغن را از بین می‌برد. هنگامی که حباب‌ها روی سطح شناور می‌شوند، به روغن و گریس می‌چسبند تا بتوان از بالای سطح آنها را جدا کرد. روش دیگری برای حذف موفقیت‌آمیز روغن و گریس برخی از انواع فیلتراسیون، مانند اولترافیلتراسیون یا کربن فعال می‌باشد.

تصفیه پساب

یک سیستم تصفیه فاضلاب چقدر هزینه دارد؟

هنگامی که شرکت‌های صنعتی به دنبال راه‌اندازی یک سیستم تصفیه فاضلاب برای کارخانه خود هستند، قبل از هر چیز می‌خواهند بدانند که “هزینه یک سیستم تصفیه فاضلاب چقدر است؟” از آنجایی که تصفیه فاضلاب یک راه‌حل بسیار پیچیده و سفارشی است، عوامل متعددی در انتخاب گزینه‌های تصفیه مناسب نقش دارند. بیایید ببینیم که یک سیستم تصفیه فاضلاب معمولی شامل چه چیزهایی می‌شود و عوامل اصلی را با توجه به نوسان هزینه آنها تجزیه  و تحلیل کنیم:

عوامل اصلی هزینه تصفیه فاضلاب

در مجموع، دو عامل اصلی وجود دارد که هزینه سیستم تصفیه فاضلاب را تعیین می‌کند:

• کیفیت (سطوح آلاینده‌ها) پساب کارخانه در چه سطحی قرار دارد و حداکثر و متوسط حدود تخلیه ماهانه محلی به محیط چقدر است؟
• چه مقدار آب در روز و با چه سرعتی نیاز به فرآوری دارد؟

اگر بتوانید به این سؤالات پاسخ دهید، می‌توانید نیازهای خود را محدود کنید و درک بهتری از بودجه‌ای که باید برای تصفیه فاضلاب در نظر بگیرید، داشته باشید.

کیفیت پساب و تجهیزات مورد نیاز برای تصفیه آن

یکی از بزرگترین عواملی که هزینه سیستم تصفیه فاضلاب شما را تعیین می‌کند، تجهیزاتی است لازم دارید. در اینجا چند سوال مهم وجود دارد که باید به آنها پرداخته شود:

• آیا واحد صنعتی شما غذاهایی را فرآوری می‌کند که فاضلاب سنگینی از نظر BOD، روغن و گریس برای شما به ارمغان می‌آورد؟
• آیا فرایند شما شامل ساخت فلزاتی است که فاضلاب را با مواد جامد معلق و فلزاتی مانند روی، آهن، سرب و نیکل آلوده می‌کند؟
• آیا سطوح بالایی از آلاینده‌های معدنی را مشاهده می‌کنید یا نیاز به حذف BOD یا COD (نیاز به اکسیژن شیمیایی) دارید؟ همه این عوامل تعیین می‌کند که شما به چه نوع سیستم تصفیه فاضلاب نیاز دارید.

به عنوان مثال، اگر کارخانه در زمینه عملیات آبکاری فعالیت دارد، نیاز به تثبیت PH، مواد جامد معلق و حذف فلزات طی فرایند بازیافت پساب دارید.

نرخ جریان مورد نیاز فرایند صنعتی

به طور کلی، اگر کارخانه شما به طور مداوم با سرعت جریان کمتری کار کند، معمولاً به دنبال هزینه سرمایه کمتری برای سیستم تصفیه فاضلاب خود هستید. و بالعکس اگر کارخانه شما به طور کلی جریان بیشتری را در مدت زمان کوتاه‌تری داشته باشد، هزینه سرمایه شما برای تجهیزات بالاتر است. نرخ جریان همیشه در هزینه سیستم تصفیه فاضلاب لحاظ می‌شود، بنابراین مطمئن شوید که قبل از درخواست قیمت، آن را تا حد امکان به طور موثر اندازه‌گیری کرده‌اید تا برآورد هزینه دقیقی برای سیستم خود داشته باشید.

انتخاب سیستم تصفیه فاضلاب مناسب سیستم شما

انتخاب بهترین سیستم تصفیه فاضلاب برای یک تأسیسات به آن کمک می‌کند تا از هزینه‌های اضافی جلوگیری کند و یا به طور موثر فاضلاب را برای استفاده مجدد تصفیه کند. اما چگونه بهترین سیستم تصفیه فاضلاب را برای کارخانه خود انتخاب می‌کنید؟

پاسخ به این سوال گاهی ممکن است کمی پیچیده باشد و به عوامل مختلفی بستگی دارد. در ادامه عواملی که به انتخاب بهترین سیستم تصفیه فاضلاب برای واحد صنعتی شما کمک کند را بررسی و تفکیک کرده‌ایم:

1. ویژگی‌های فاضلاب تاسیسات تولیدی چیست؟
2. الزامات نظارتی و قوانین برای تخلیه فاضلاب از کارخانه چیست؟
3. نتایج بررسی تصفیه‌پذیری فاضلاب و انجام تست‌های آزمایشگاهی اولیه چیست؟

مشخصات فاضلاب تاسیسات شما چگونه سیستم تصفیه فاضلاب ایده آل شما را تعیین می کند؟

یکی از بزرگترین عواملی که بهترین سیستم تصفیه فاضلاب را برای یک تاسیسات تعیین می‌کند، تجهیزاتی است که در ساختار واقعی سیستم قرار می‌گیرند. در اینجا چند سوال مهم وجود دارد که باید به آنها پرداخته شود:

• آیا واحد صنعتی شما خوراک‌هایی را فرآوری می‌کند که فاضلاب سنگینی از نظر BOD، روغن و گریس برای شما به ارمغان می‌آورد؟
• آیا فرایند تاسیسات شامل ساخت فلزاتی است که فاضلاب را با مواد جامد معلق و یا فلزاتی مانند روی، آهن، سرب و نیکل آلوده می‌کند؟
• آیا مقادیر آلاینده‌های معدنی بالاست و یا نیاز به حذف BOD یا COD (اکسیژن خواهی شیمیایی) وجود دارد؟

همه این عوامل تعیین می‌کنند که چه نوع سیستم تصفیه فاضلاب موردنیاز است. به عنوان مثال؛ یک کارخانه مواد غذایی که به تصفیه فاضلاب حاصل از محصولات تولیدی مانند شیر، محصولات لبنی، تولید نوشیدنی و غیره دارد معمولاً از فناوری حذف مواد بیولوژیکی در سیستم تصفیه فاضلاب خود بهره می‌برد.

 

شرکت دکتر کمیکال تامین کننده مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب است. شما می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر درباره شیوه خرید و فروش مواد شیمیایی با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

 

02166568403

پلی الکترولیت کاتیونی، پلیمرهای محلول در آب هستند که گروه‌های یونی مثبت را در امتداد زنجیره اصلی یا در زنجیره‌های جانبی تحمل می‌کنند. این پلیمر با پلیمریزاسیون رادیکال‌های آزاد آکریل آمید و مشتقات آن‌ها با روش کوپلیمریزاسیون که شامل تکنیک‌های محلول، رسوب و امولسیون است، سنتز می‌شوند.

همچنین شما می‌توانید انواع پلی الکترولیت‌ها را با کلیک بر روی گزینه‌های زیر خریداری کنید.

خرید پلی الکترولیت

خرید پلی الکترولیت کاتیونی

خرید پلی الکترولیت آنیونی

پلی الکترولیت کاتیونی

واکنش مانیخ یکی دیگر از روش‌های مهم است که می‌توان از طریق آن پلی الکترولیت کاتیونی را پردازش کرد. در اینجا روش‌های تهیه، سازوکارهای متقابل این پلی الکترولیت‌ها و کاربردهای صنعتی محبوب آنها ذکر می‌شود. پلی الکترولیت های کاتیونی کاربردهای زیادی در زمینه‌های مختلف مانند فرآیندهای کاغذ سازی، تصفیه آب و فاضلاب، صنایع نفت و حفاری، جداسازی مواد معدنی، صنایع رنگ و مواد غذایی، مواد آرایشی و دارویی دارند.

پلی الکترولیت‌های مبتنی بر آکریل آمید

پلی الکترولیت‌های مبتنی بر آکریل آمید، پلیمرهای محلول در آب مصنوعی با قابلیت انعطاف‌پذیری ثابت شده در تعدادی از کاربردها هستند. این پلی الکترولیت‌ها به عنوان لخته‌ساز برای شفاف‌سازی و جداسازی مخلوط های مایع جامد، به عنوان عوامل غلیظ کننده و اتصال دهنده و همچنین برای تشکیل و روانکاری فیلم استفاده می‌شوند.

سنتز پلی آکریل آمید برای اولین بار در دهه 1950 گزارش شد و از آن زمان تولید پلیمرهای آکریل آمید رو به رشد است. توسعه روش‌های تولید موجود و توسعه روش‌های جدید به دلیل مصرف زیاد این پلیمرها ضروری می‌شود. چنین تحولی نیاز به دانش در مورد سینتیک و مکانیسم‌های پلیمریزاسیون یا کوپلیمریزاسیون پلیمرهای آکریل آمید، خصوصیات، اثر نسبت مونومر / کومونومرها و غیره دارد.

Cationic polyelectrolytes آبگریز به ویژه برای ارائه خواص لخته‌سازی عالی و همچنین ویژگی‌های رئولوژیکی آن‌ها انتخاب شدند. پلی الکترولیت‌های کاتیونی آکریل آمید معمولاً از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد (co) به صورت آبگریزی اصلاح می‌شوند. مشکل حل نشدن شرکت مونومر آبگریز (بازدید کنندگان) در این مورد با اجرای پلیمریزاسیون میسلار که در آن محلول بودن کمونرهای آبگریز با استفاده از سورفاکتانت‌ها افزایش می‌یابد، حل می‌شود.

کاربردهای پلی الکترولیت کاتیونی

علاوه بر این، از این نوع پلیمرها به عنوان لخته‌ساز و عوامل کنترل رئولوژیک به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. به ویژه در عملیات میدان نفتی به عنوان عوامل کنترل ویسکوزیته برای بازیافت بیشتر روغن، افزودنی‌های مایع حفاری و همچنین برای اصلاح خصوصیات جریان و پایداری محلول‌های آبی و ژل‌ها استفاده می‌شوند.

همچنین این پلیمر به عنوان فوق نرم کننده استفاده می‌شوند که بر خصوصیات رئولوژیکی سوسپانسیون‌های متراکم سیمان تأثیر می‌گذارد. فرآیندهای استخراج همچنین از استفاده از پلیمرهای مشتق شده آکریل آمید برای لخته شدن مواد جامد در پراکندگی‌های آبی سود می‌برند.

ممکن است به چندین روش با اجزای مختلف سیستم مانند ذرات معدنی / آلی در پراکندگی‌های آبی نیز تعامل داشته باشند که ممکن است منجر به پایداری یا عدم ثبات پراکندگی شود. ذرات را می‌توان از طریق سه مکانیزم اصلی مختلف که لخته‌سازی را تقویت می‌کنند، بی‌ثبات کرد:

1. پل پلیمری
2. خنثی سازی بار
3. جذب پلیمر

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در تصفیه فاضلاب

انواع فاضلاب از پساب‌های صنعتی و خانگی تولید می‌شود. یکی از آلاینده‌های مهمی که باید از جریان فاضلاب خارج شود، موارد رنگی است. حذف رنگ از جریان فاضلاب به منبع و ماهیت آن بستگی دارد. تصفیه فاضلاب را می‌توان با روش‌های شیمیایی، فیزیکی، فیزیکی-شیمیایی و بیولوژیکی به دست آورد.

تغییر رنگ با روش شیمیایی مانند اکسیداسیون زمانی ترجیح داده می‌شود که منشا آن ماده آلی باشد. اکسیداسیون را می‌توان با مواد اکسیداتیو مانند هیپوکلریت سدیم و پراکسید هیدروژن به دست آورد با این حال، حذف رنگ با روش فیزیکی مانند جذب در یک برنامه محدود و همراه با روش‌های دیگر به عنوان مرحله نهایی پرداخت اعمال می‌شود. این فرآیند می‌تواند برای فاضلاب‌های مختلف از صنایع رنگرزی، کارخانه‌های نساجی ، صنایع فرآوری مواد غذایی، تقطیر، خمیر کاغذ و غیره استفاده شود.

این نوع ماده به منظور افزایش سرعت رسوب، کاهش حجم و تولید بیوگاز به لجن افزوده می‌شوند. اگرچه کسر وزنی پلی الکترولیت‌ها در آبگیری لجن کم است، اما این مواد تاثیر عمده‌ای در کاهش حجم لجن دارند.

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

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در تصفیه آب آشامیدنی

پلی الکترولیت‌های کاتیونی را می‌توان در تصفیه آب استفاده کرد، به عنوان یک ماده منعقد کننده اولیه یا یک کمک منعقد کننده، زیرا دارای بار مثبت هستند. مشخص شده است که بیشتر ناخالصی‌های کلوئیدی و معلق در آب طبیعی دارای بارهای سطحی منفی هستند. همچنین ناخالصی‌ها یا آلاینده‌ها را خنثی کرده و سپس آن‌ها را در توده‌های بزرگ‌تر برای جداسازی سریع آب جامد توسط رسوب، شناور سازی، سانتریفیوژ، فیلتراسیون یا اسمز معکوس جمع می‌کنند.

از انواع مختلفی از پلی الکترولیت های کاتیونی تجاری می‌توان برای از بین بردن رنگ‌های آلی استفاده کرد. از این ماده با وزن مولکولی کم برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود تا بو، طعم، ظاهر و رسوب را تا حد قابل قبولی کاهش دهد. به طور کلی، این کار شامل حذف باکتری‌ها، ویروس‌ها، جلبک‌ها، مواد معدنی محلول، مواد آلی محلول و جامدات معلق آب است.

از این نوع پلیمر برای حذف دو مورد مذکور نیز استفاده می‌‎شود. طبق استانداردهای سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA)، محتوای باقیمانده مونومر AM در پلیمرهای مورد استفاده باید کمتر از 0.05٪ باشد. کدورت موجود در آب خام عمدتاً به دلیل ذرات کلوئیدی است. بنابراین فرآیندهای انعقاد، رسوب و فیلتراسیون لازم است.

از منعقد کننده‌های غیر آلی پایه آلومینیوم، آهن و کلسیم برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده شده است. آلوم، به عنوان مثال سولفات آلومینیوم، بیشترین استفاده از منعقد کننده معدنی است که در آن به دلیل تشکیل هیدروکسید آلومینیوم رسوب توانایی جاروب کردن یا رسوب ذرات معلق را دارد. از معایب استفاده از منعقد کننده‌های غیر آلی مصرف زیاد و همچنین محدودیت PH محدود در زیر رسوبات هیدروکسید است.

این معایب باعث افزایش مواد جامد محلول در آب آشامیدنی نهایی می‌شود و همچنین ممکن است به دلیل وجود رسوبات هیدروکسید فلز باعث ایجاد مشکلات خوردگی به خصوص نمک‌های آهن و تولید لجن بیش از حد شود. پلی الکترولیت کاتیونی می‌تواند تا حدی یا به طور کامل، ماده منعقد کننده غیر آلی را جایگزین کند تا هنجارهای شفافیت را در سطح ppm برآورده کند و در نتیجه باعث کاهش قابل توجه تشکیل لجن شود.

اخیراً، تاثیر نوع گروه‌های عملکردی آنیونی و پلی آکریل آمیدهای کاتیونی و PH محلول بر روی مکانیسم جذب پلیمر در سطح آلومینای پراکنده بررسی شده است. مشخص شد که جذب پلی آکریل آمید آنیونی با افزایش PH کاهش می‌یابد، در حالی که در مورد کاتیون پلی الکترولیت، افزایش می‌یابد. سطح جذب بالا نتیجه ساختار پیچیده‌تر ماکرومولکول‌های جذب شده است.

کاربرد کاتیون پلی الکترولیت در آبگیری لجن

در تصفیه لجن به عنوان مواد غلیظ کننده و آبگیری در صنایع مختلف این پلیمر استفاده می‌شود. به طور معمول، دوزهای پلیمرها در محدوده 0.5-1٪ از جرم لجن هستند. یکی از کلاس‌های مهم این Polyelectrolyte، کوپلیمرهای پلی آکریل آمید و آکریلات دی متیل آمینو اتیل کواترن (DMAEA-Q) است. در این کاربرد، تعیین دقیق چگالی بار پلیمر از اهمیت اولیه در خصوصیات پلی الکترولیت برخوردار است، که می‌تواند با استفاده از روش تیتراسیون به صورت آزمایشی تعیین شود.

این ماده بر اساس DMAEA-Q ممکن است از اثرات هیدرولیز سریع رنج ببرند. در تصفیه آب، می‌توان با استفاده از لخته‌سازهای پلیمری با وزن مولکولی بالا، لجن بزرگی که حاوی مقدار زیادی آب است، تولید کرد که حذف آن به طور موثر با فرایندهای مکانیکی معمولی دشوار است.

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

کاربرد صنعتی پلی الکترولیت کاتیونی

پلی الکترولیت‌های کاتیونی حاصل از آکریل آمید از نظر کاربردهای صنعتی متداول‌ترین انواع پلی الکترولیت‌ هستند. همچنین در طیف وسیعی از وزن مولکولی و چگالی بار موجود هستند. این نوع از پلیمرها از نظر کاربرد به عنوان لخته‌ساز ، بسته به وزن مولکولی آن‌ها هم به عنوان فلوکولانت و هم دفلوکولانت استفاده می‌شوند. لخته‌سازها اساساً مواد جدا کننده جامد مایع هستند تا بار سطحی را به ذرات خنثی منتقل کنند و دفلوکولانت‌ها آن‌ها را قادر می سازد تا در محلول آبی پراکنده شوند.

بسته به مونومر کاتیونی موجود، چگالی بار و وزن مولکولی می‌توان طیف گسترده‌ای از پلی الکترولیت های کاتیونی را تهیه کرد. آکریل آمید یکی از مونومرهای موجود در صنعت برای سنتز پلی الکترولیت است، زیرا از نظر خطی بودن منحصر به فرد است و دارای پیوند هیدروژن قوی، وزن مولکولی بسیار بالا و درجه بالایی از گرانروی غیر نیوتنی است.

پلی آمین‌های کواترنر که از اپی کلرهیدرین و آمین ثانویه مانند دی متیل آمین تولید می‌شوند، انواع دیگری از این پلی الکترولیت با وزن مولکولی کم هستند که معمولاً با کاربردهای بسیار جالبی یافت می‌شوند.

اخیراً سنتز و ساختار پرکاربردترین انواع پلی الکترولیت های کاتیونی ساخته شده از بخش‌های آمونیوم چهارتایی با ترکیب زنجیره رشد و پلیمریزاسیون رشد مرحله‌ای مونومرهای کاتیونی مناسب و همچنین تبدیل شیمیایی پلیمرهای پیش‌ساز واکنشی بدون بار، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به خصوصیات کاربردی این پلیمرهای جدید اشاره شد.

کوپلیمرهای آکریل آمید با پلی (کلرید دی متیل دی آلیل آمونیوم) از انواع دیگر این Polyelectrolyte هستند. پلی اتیلن ایمین‌ها نیز تحت شرایط اسیدی به عنوان محلول ‌های آبی 20-30٪ w / w تهیه می‌شوند که به طور کلی بسیار منشعب هستند و از پلیمرهای کم مولکولی هستند.

Cationic polyelectrolytes با ترکیبی از پلیمرهای اصلی با مونومرهایی که دارای گروه‌های آمینه مختلف هستند، یعنی نمک‌های آمونیوم نوع اول، دوم، سوم یا چهارم به عنوان جزئی مثبت در زنجیره اصلی ساختاری شیمیایی کوپلیمر تهیه می‌شوند.

کاربرد کاتیون پلی الکترولیت در جداسازی سنگ معدن

پلی الکترولیت مبتنی بر آکریل آمید به طور گسترده‌ای در زمینه‌های جداسازی سنگ و تیمارهای زباله استفاده می‌شود. از پلی آکریل آمید و پلی الکترولیت‌های کاتیونی پایه پلی آکریل آمید می‌توان در جداسازی سنگ معدن و متالورژی برای افزایش کارایی جداسازی (از جمله رسوب گذاری، شفاف سازی و از دست دادن آب لجن)، مانند ذوب روی، معدن منگنز و مس، شیرابه و باقی مانده استفاده کرد.

دانش اساسی در مورد پایداری کلوئید، پلیمرهای جذب شده و تشکیل فلوک برای طراحی پلی الکترولیت‌ها جهت بهبود جداسازی جامد مایع و جامد جامد در فرآوری مواد معدنی لازم است.

جایگزینی گروه‌های مختلف عملکردی کاتیونی و آنیونی در زنجیره پلی آکریل آمید می‌تواند طیفی از کوآگولانت‌ها و فلوکولانت‌ها را برای هر فرآوری مواد معدنی تولید کند. این به طور موثری کلیه محیط های دوغاب از یک ماده معدنی به چند ماده معدنی، مواد جامد کم به بالا معلق، مواد جامد محلول کم تا زیاد و مقدار pH پایین به بالا را در بر خواهد گرفت.

جرم مولکولی را می‌توان با موفقیت از 5 میلیون تا 25 میلیون دالتون برای جداسازی‌های مختلف جامد مایع دستکاری کرد. انواع متداول مونومرهای اکریلیک که در سنتز پلی الکترولیت استفاده می‌شود، در شکل زیر نشان داده شده است:

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در بازیافت نفت

عمر چاه نفت و حداکثر مقدار نفت قابل بازیابی به روش‌های بهبود یافته بازیافت نفت بستگی دارد. در میان روش‌های مختلف اعمال شده بازیابی نفت (EOR)، طغیان آب ارزان‌ترین و رایج‌ترین روش بازیابی ثانویه نفت است. این فرایندها برای به حداقل رساندن کانال‌دهی، غلبه بر غلبه بر جاذبه و فاز جابجایی، به تکنیک های کنترل تحرک نیاز دارند.

برای بهبود نسبت تحرک در فرآیند جاری شدن سیل، می‌توان پلی الکترولیت محلول در آب را به آب غرقاب اضافه کرد. پلی آکریل آمید و کوپلیمرهای آن نوعی از پلی الکترولیت‌های محلول در آب هستند که به دلیل بهترین نسبت عملکرد / قیمت در انواع مختلف پلیمرها، استقبال زیادی در حوزه نفت پیدا کرده است. برای افزایش خروجی روش EOR، پلی الکترولیت‌‎های یونی به آب‎‌های سیلاب اضافه می‌شوند. پلی الکترولیت‌ها بازیابی نفت خروجی را با جابجایی نفت از منافذ و سطوح سنگ ها افزایش می‌دهند و همچنین نفوذپذیری آب را کاهش می‌دهند.

کاربرد پلی الکترولیت کاتیونی در ساختار خاک

پلی الکترولیت‌های بر پایه پلی آکریل آمید از جمله پلیمرهای صنعتی است که معمولاً برای کنترل پایداری و رفتار لخته‌سازی سوسپانسیون‌های کلوئیدی و اصلاح رئولوژی سیستم‌ها استفاده می‌شود. پلی الکترولیت های کاتیونی از طریق فعل و انفعالات الکترواستاتیک با سطوح ذره با بار منفی قادر به ایجاد ثبات در ذرات متحمل بار منفی مانند رس و کائولینیت هستند.

جذب Cationic polyelectrolytes به ذرات دارای بار منفی به برخی از پارامترها مانند PH، قدرت یونی و دما بستگی دارد. بررسی بار سطحی و وزن مولکولی پلی الکترولیت روی شیمی سطح، سرعت ته‌نشینی، اندازه‌ها و فشردگی بستر رسوبات تعلیق‌های کائولینیت نشان داده است که در pH 7 و غلظت‌های بهینه پلیمر، اندازه‌های گلدان کائولینیت بزرگ‌تر و سرعت ته‌نشینی است در حضور پلی الکترولیت آنیونی بیشتر از کاتیون پلی الکترولیت است.

لخته‌سازی مطلوب برای پلی الکترولیت آنیونی مربوط به کاهش اندک در مقدار پتانسیل زتا بود، در حالی که در مورد پلی الکترولیت کاتیونی، لخته سازی مطلوب با خنثی‌سازی بار به کاهش مقدار پتانسیل زتا به صفر مرتبط شد.

برای خرید مواد شیمیایی می‌توانید از طریق راه‌های ارتباطی موجود در سایت با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار 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.

برای خرید مواد شیمیایی می‌توانید 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.

خرید پلی الکترولیت

خرید پلی الکترولیت کاتیونی

خرید پلی الکترولیت آنیونی

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 10⁵-10⁶ و 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:

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. PH همچنین پارامتر مهمی است که باید هنگام انتخاب این محلول برای یک کاربرد خاص در نظر گرفته شود.

حساسیت به PH به 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 PH ایجاد 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.

مطلب مکمل: پلی الکترولیت تصفیه فاضلاب

انتخاب پلی الکترولیت

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 s برای %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 Polyelectrolytes – 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 (فروش مواد شیمیایی تصفیه فاضلاب) با استفاده از این روش برای فاضلاب از منابع مختلف مانند صنایع نساجی (فروش مواد اولیه 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

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 Polyelectrolytes آنیونی موجود است.

از نوع آنیون آن می‌توان در تصفیه فاضلاب شهری و پساب‌های صنایعی از قبیل فرآوری 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 کلراید (خرید پلی آلومینیم کلراید) یا 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 موثرتر 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.

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 Polyelectrolytes 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 Polyelectrolytes 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 Polyelectrolytes به چند ذره می‌شود. لخته شدن موفق آن از طریق پل زدن پلی‌الکترولیت، بستگی زیادی به وزن و مقدار مولکولی Polyelectrolytes دارد.

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 Polyelectrolytes 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 ماده 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: