پلی الکترولیت آنیونی چیست؟

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

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

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

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

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

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

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

انواع پلی الکترولیت با توجه‌ به ویژگی‌ های آن

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

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

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

آماده سازی پلی آکریل آمید آنیونی

آماده سازی پلی آکریل آمید آنیونی

آماده‌ سازی پلی‌آکریل آمید آنیونی

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

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

خرید مواد اولیه تصفیه آب و فاضلاب با بالاترین کیفیت

پلی الکترولیت آنیونی

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

پلیمرهای آنیونی سنتزی

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

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

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

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

پلی الکترولیت آنیونی دارای گروه عاملی کربوکسیل

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

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

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

کوپلیمرزاسیون پلی آکریل آمید

کوپلیمرزاسیون پلی آکریل آمید

پلی الکترولیت آنیونی حاوی گوگرد

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

کوپلیمریزاسیون پلیمرهای سولفوناته

کوپلیمریزاسیون پلیمرهای سولفوناته

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

سولفومتیله کردن پلی آکریل آمید

سولفومتیله کردن پلی آکریل آمید

پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

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

پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

پلیمرهای طبیعی

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

لیگنین سولفونات

لیگنین سولفوناتی

روش تولید پلی‌آکریل آمید

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

پلیمریزاسیون محلول

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

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

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

پلیمریزاسیون جرمی

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

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

پلیمریزاسیون رسوبی

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

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

پلیمریزاسیون تعلیقی

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

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

پلیمریزاسیون امولسیون

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

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

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

مکانیسم بر همکنش پلی الکترولیت

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

تشکیل پل پلیمری

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

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

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

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

خنثی‌ سازی بار الکتریکی

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

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

جذب پلیمری

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

پیوند هیدروژنی

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

بر همکنش آب‌گریز

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

پیوند یونی

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

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

بر همکنش الکترواستاتیک

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

نیروهای واندروالس

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

محصولات ویژه:

فروش پلی الکترولیت

فروش پلی الکترولیت آنیونی

فروش پلی الکترولیت کاتیونی

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

کواگولاسیون، فلوکولاسیون، لخته سازی به معنی جدایش یک محلول است. روش انعقاد در تصفیه فاضلاب تمام واکنش‌هایی را شامل می‌شود که موجب ناپایداری ذرات و تشکیل بزرگ ذرات خواهد شد.

کواگولاسیون

رشد روزافزون جمعیت، ارتقا سطح زندگی، توسعه شهرنشینی و توسعه صنایع و کشاورزی از جمله عواملی هستند که افزایش مصرف آب و تولید فاضلاب در اجتماعات را باعث شده و موجب آلودگی محیط‌زیست می‌شوند. فرایندهای متداول تصفیه آب شامل آشغال‌گیری، انعقاد، لخته‌سازی، ته‌نشینی، صاف‌سازی و گندزدایی است.

انعقاد و لخته‌سازی از جمله واحدهای عملیاتی و فرایندی مهم در تصفیه آب‌های سطحی محسوب می‌شوند. اندازه ذرات کلوئیدی موجود در آب بین ۰٫۰۰۱ تا ۱ میکرون و سرعت ته‌نشینی طبیعی ذره‌ای با قطر ۰٫۱ میکرون حدود ۳ متر در میلیون سال است و لذا فرایند تصفیه (زلال‌سازی) آب بدون استفاده از موادی که سرعت ته‌نشینی ذرات کلوئیدی را افزایش دهند غیرممکن به نظر می‌رسد.

به‌طورکلی مواد ایجادکننده کدورت شامل خاک رس، سیلت، ویروس، باکتری، اسیدهای ولو یک و هیومیک، مواد معدنی نظیر آزبست، سیلیکات و ذرات رادیواکتیو هستند. کدورت ضمن ایجاد ظاهری نامطلوب، می‌تواند پناهگاهی برای میکروارگانیسم‌ها در مقابل گندزدایی باشد.

تاریخچه استفاده از مواد منعقد کننده در تصفیه آب به‌منظور حذف کدورت بسیار طولانی است و به استفاده مصریان از آلویم در ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد برمی‌گردد. سال‌ها بعد در انگلستان در سال ۱۷۶۷ مردم عادی جهت زلال‌سازی آب‌های گل‌آلود از این ماده استفاده نمودند. در سال ۱۸۸۴ نیز اولین امتیاز فرایند انعقاد به‌وسیله پرکلرید آهن در شرکت نیواورلئان به ثبت رسید. حاصل تحولات یاد شده این بود که عمل انعقاد به‌عنوان پیش فرایندی که فیلتراسیون را کامل خواهد کرد شناخته شد.

لخته‌ سازی و انعقاد چیست؟

یکی از ناخالصی‌های مهمی که در آب‌های سطحی وجود دارد و باید نسبت به حذف آن اقدام نمود، مواد کلوئیدی است. این مواد باید به طریقه مناسب حذف شوند تا آب زلال و با کدورت پایین مطابق استانداردها تحویل مصرف‌کننده گردد. روش متداول حذف کدورت، رسوب‌دهی شیمیایی کلوئیدی با استفاده از مواد منعقد کننده است.

هدف انعقاد چیست

هدف انعقاد چیست

هدف از عمل کواگولاسیون یا انعقاد

هدف ایجاد ذرات درشت‌تری در آب است تاحدی‌که این ذرات بتوانند در واحدهای ته‌نشینی و صافی از آب جدا شوند. زیرا ذرات زیر معلق در آب مانند کلوئیدها به علت باردار بودن سطح ذرات در آب معلق می‌مانند و باید روشی اتخاذ نمود که بار سطحی ذرات خنثی شد، ذرات می‌توانند به یکدیگر نزدیک شده و پس از برخورد به هم بچسبند و تحت نیروی جاذبه رسوب نمایند. فرایند کواگولاسیون دقیقاً چنین کاری را انجام می‌دهند.

به‌عبارت‌دیگر کواگولاسیون بار ذرات را خنثی می‌کند و ذرات پس از این عمل قادر به دفع یکدیگر نیستند. البته همیشه عمل کواگولاسیون همراه با عمل فلوکولاسیون است، در واقع عمل فلوکولاسیون مکمل عمل کواگولاسیون است.

فلوکولاسیون عملی است که در آن ذرات ریز و معلق و بدون بار (که پس از عمل کواگولاسیون حاصل شده است) با کارایی بیشتری به یکدیگر چسبیده و ذرات بزرگ‌تری را به وجود می‌آورند، این ذرات بزرگ را اصطلاحاً FLOC می‌نامند و این عمل را فلوکولاسیون می‌گویند. البته ذرات پس از عمل فلوکولاسیون بلافاصله ته‌نشین می‌شوند و عمل Sedimentation انجام می‌گیرد؛ بنابراین ته‌نشینی عبارت است از جداسازی فیزیکی ذرات که در آب پس از کواگولاسیون و فلوکولاسیون انجام گیرد، فقط ذرات نسبتاً درشت رسوب‌کرده و جدا می‌شوند.

مکانیسم انعقاد

به‌طورکلی جریان ته‌نشینی ذره قابل ته‌نشینی دارای دو مکانیسم است:

ذره سازی پری کینتیک prekinetic

در آن پتانسیل – الکتریکی سطحی ذره کاهش‌یافته و قوه جاذبه ذرات بیشتر شده و به هم می‌چسبند. برای این کار باید یون‌های ماده زره‌ساز وجود داشته باشد تا عمل انجام گردد.

ذره سازی ارتو کینتیک ortokinetic

در آن ذره شیمیایی تشکیل شده در حال ته‌نشینی ذرات دیگر مانند کلوئیدها را به خود گرفته و بزرگ‌تر شده و ته‌نشین می‌شوند باید توجه داشت که در مکانیسم اول بار الکتریکی بیشتر مؤثر است و در مکانیسم دوم اندازه ذرات.

درهرصورت فلوکی که در اثر واکنش‌های کواگولانت‌ ها در آب ایجاد می‌شود بسیار سنگین است و به همین جهت بلافاصله بعد از تشکیل شروع به ته‌نشینی می‌کند. در زمان سقوط، این فلوک‌ها مواد معلق ناخالص را به خود گرفته و همراه آنان ته‌نشین می‌شوند و به‌تدریج اندازه آنها بزرگ‌تر می‌گردد. طی این مرحله بعضی از باکتری‌ها هم همراه این فلوک‌ها گرفته شده و تعدادشان در آب تقلیل می‌یابد. سطح فلوک‌ها به‌اندازه کافی برای گرفتن ذرات کلوئید و مواد آلی موجود در آب وسیع است.

انعقاد و لخته سازی در تصفیه فاضلاب

انعقاد و لخته سازی در تصفیه فاضلاب

عوامل مؤثر بر راندمان انعقاد و لخته‌ سازی

راندمان عمل تشکیل ذرات و ته‌نشینی آنها بستگی به عوامل مختلف به شرح ذیل دارد:

  • مقدار ماده منعقدکننده dosage of coagulant
  • نوع ماده منعقدکننده feeding the coagulant
  • مخلوط شدن mixing
  • میزان pH value pH
  • سرعت velocity
  • حرارت temperature

مقدار ماده منعقد کننده

میزان کواگولانت باید به‌اندازه‌ای باشد که مقدار کدورت آب تا حد ۱۰ تا ۲۵ ppm تقلیل یابد.

نوع ماده منعقد کننده

معمولاً کواگولانت‌ها به‌صورت پودر یا محلول مورداستفاده قرار می‌گیرند که نوع محلول آن بیشتر مورداستفاده قرار می‌گیرد.

اختلاط

کواگولانت‌ ها باید به طرز صحیحی با آب مخلوط شده و محلول یک‌نواختی را به وجود آورند. در آغاز ۳۰ تا ۶۰ ثانیه اختلاط سریع انجام می‌گیرد. هرچه اختلاط بیشتر باشد انعقاد بهتر و سریع‌تر انجام خواهد شد. در عمل برای بهتر مخلوط شدن آب و فاضلاب با ماده کواگولانت یک حرکت مارپیچی در آن حین تزریق دارو به وجود می‌آورند. لازم است همواره از موادی که ارزان‌تر و راحت‌تر در دسترس قرار می‌گیرند استفاده شود.

میزان PH

با درنظرگرفتن کیفیت آب و ماده منعقدکننده باید میزان pH مناسب مشخص گردد. میزان pH باید مرتباً در آزمایشگاه اندازه‌گیری شود. معمولاً برای کم‌کردن اسیدیته آب به آب آهک و برای کاهش قلیائیت به آن اسید سولفوریک اضافه می‌شود.

سرعت

به فلوک‌ها باید اجازه داد که پس از اختلاط سریع به‌آرامی به‌طرف پایین سقوط نمایند. زیرا حرکت آرام فلوک‌ها در نهایت باعث برخورد آن با ذرات دیگر شده و فلاک‌ها از نظر اندازه بزرگ‌تر می‌گردند. فرایند کواگولاسیون و فلوکولاسیون شدیداً تحت‌تأثیر مشخصات فیزیکی آب و ترکیبات و درجه حرارت آن است.

حرارت

آزمایش‌ها زیادی در مورد تأثیر حرارت بر عمل کواگولاسیون انجام شده و ثابت گردیده که وقتی حرارت نزدیک صفر باشد در عمل کواگولاسیون اختلال ایجاد می‌شود؛ زیرا تمایل ذرات به تشکیل فلوک و ته‌نشین شدن کاهش‌یافته و بیشتر آنها از لابه‌لای ماسه‌های صافی نفوذ خواهد نمود. ویسکوزیته هم زیاد می‌شود که شاید مربوط به کاهش سیالیت آب در اثر کم‌شدن درجه حرارت باشد سرعت فعل‌وانفعالات شیمیایی نیز در اثر کاهش درجه حرارت کاسته می‌شود. مقدار تزریق ماده کواگولاسیون در تابستان و زمستان فرق می‌کند و اصولاً مقدار موردنیاز آن با درجه حرارت نسبت عکس دارد.

انعقاد

ذرات لخته شونده در سوسپانسیون‌های رقیق که خواص سطحی‌شان به گونه ای است که به محض تماس با سایر ذرات به آن‌ها می‌چسبند و یا در هم ادغام شده تشکیل ذرات بزرگ‌تر را می‌دهند و در نتیجه اندازه، شکل و احتمالاً وزن مخصوص شان پس از برخورد تغییر می یابد را نمی‌توان مانند ذرات مجزا ته نشین کرد، لذا مواد منعقد کننده را به مقادیر لازم و کافی به آب اضافه می‌کنند تا ذرات کوچک، سبک و غیرقابل ته‌نشین، به ذرات بزرگ‌تر و سنگین‌تر تبدیل شده و به آسانی ته‌‎نشین شوند.

مواد غیرقابل ته‌نشینی آب به دو دلیل در برابر ته‌نشینی مقاومت می‌نمایند:

  • اندازه ذرات
  • نیروی طبیعی میان ذرات
پتانسیل زتا

پتانسیل زتا

پتانسیل زتا (Zeta Potential)

معمولاً ذرات کلوئیدی دارای بار الکتریکی منفی بوده و یکدیگر را دفع می‌نمایند. در تصفیۀ آب به این نیروی الکتریکی دافع پتانسیل زتا می‌گویند. این نیروی طبیعی کافی برای جدا نگه‌داشتن ذرات کلوئیدی از یکدیگر است و آنها را به‌صورت معلق در آب نگه می‌دارد.

نیروی واندروالس (Vander Waals)

نیروی واندروالس میان تمام ذرات موجود در طبیعت وجود داشته و دو ذره را به‌طرف یکدیگر می‌کشاند این نیروی جاذب عکس پتانسیل زتا عمل می‌کند و تا زمانی که پتانسیل زتا از نیروی واندروالس بزرگ‌تر است ذرات به‌صورت معلق در آب باقی خواهند ماند.

فرایند انعقاد و لخته‌سازی، نیروی میان ذرات غیر قابل ته‌نشینی را خنثی می‌کند و یا کاهش می‌دهد تا نیروی واندروالس ذرات را به‌طرف یکدیگر بکشد و تشکیل گروه‌های کوچک ذرات را بدهد. این گروه‌های کوچک ذرات به یکدیگر چسبیده و گروه‌های بزرگ‌تر ذرات ژلاتینی شکل و نسبتاً سنگین را تشکیل می‌دهند که به‌آسانی ته‌نشین می‌شوند.

به‌طورکلی می‌توان گفت مکانیسم تجمع ذرات کلوئیدی شامل مراحل زیر است:

  • تقلیل نیروی دافعه و ناپایدارسازی
  • حرکت ذرات ناپایدار و برخورد آنها با هم

در واحدهای تصفیۀ آب عمل انعقاد شیمیایی معمولاً در اثر افزایش نمک‌های فلزی سه‌ظرفیتی نظیر آلومینیوم سولفات یا کلرید فریک انجام می‌پذیرد. مکانیسم دقیقی که در اثر آن انعقاد انجام می‌گیرد کاملاً ً قابل‌شناسایی نیست، اما چنین تصور می‌شود که مکانیسم‌های اتفاقی به شرح ذیل عبارت‌اند از:

  • فشردگی لایه یونی
  • جذب سطحی و خنثی‌شدن بار
  • انعقاد جاروبی
  • پل‌زنی بین‌ذره‌ای
  • خود انعقادی

علاوه بر نیروهای جذب سطحی، بار الکتریکی نیز ممکن است به فرایند انعقاد کمک کنند. مواد منعقد کننده بار الکتریکی مثبت دارند که بار منفی ذرات معلق در آب را خنثی کرده و رسوب می‌دهند.

کواگولانت‌ های متداول

متداول‌ترین نوع ماده کواگولانت که برای تصفیه آب مورداستفاده قرار می‌گیرد نمک‌های آهن و آلومینیوم است. به‌طورکلی انواع مواد کواگولانت برای عمل فلوکولاسیون به شرح زیر است:

  • سولفات آلومینیوم
  • سولفات فرو
  • سولفات فریک
  • آلومینات سدیم
  • کلرور فریک

منعقدکننده‌های کمکی

منعقدکننده‌های کمکی موادی شیمیایی هستند که همراه با منعقدکننده اصلی برای تشکیل ذرات محکم‌تر، بادوام‌تر، قابل ته‌نشین‌تر، جلوگیری از کاهش حرارت (عمل انعقاد را کند می‌نماید) و کاهش مقدار مادۀ منعقدکننده مصرفی به آب اضافه می‌گردد.
کمک منعقدکننده‌ها:
• کربنات منیزیم یا سدیم
• سیلیس فعال
• آهک
• بنتونیت
• پلی الکترولیت‌ها مثل نشاسته سلولز و پلی ساکارید و….

تعیین میزان ماده منعقد کننده

برای تعیین میزان ماده منعقدکننده از آزمایش جار استفاده می‌شود. قبل از شروع آزمایش معمولاً pH قلیائیت کل ، مواد معلق آب مورد آزمایش را اندازه‌گیری می‌کنند.

مراحل انعقاد و لخته سازی

مراحل انعقاد و لخته سازی

مراحل انعقاد

  1. مراحل انعقاد شامل:
  2. اختلاط سریع (Rapid mixing)
  3. انعقاد (Coagulation)
  4. لخته‌سازی (Flocculation)
  5. ته‌نشینی (Sedimentation)

هدف از اختلاط سریع پخش فوری مواد منعقد کننده و کمک منعقد کنندۀ مصرفی در کل آب ورودی به این مرحله است. بعد از فرایند اختلاط سریع، عمل انعقاد و لخته‌سازی بایستی صورت پذیرد، چرا که انعقاد و لخته‌سازی مهم‌ترین فرایند حذف کلوئیدها هستند.

یک سیستم کلوئیدی شامل ذرات جامد به‌صورت کاملاً ً مجزا از هم در یک ماده پراکنده است. این ذرات را فاز پراکنده شده می‌نامند. بعد از عمل انعقاد ذرات، عملیات لخته‌سازی یا فلوکاسیون بایستی انجام پذیرد. لخته‌سازی فرایند به‌هم‌زدن آرام و مداوم آب منعقد شده است تا لخته‌ها (فلوکها) تشکیل گردند.

هدف از کاربرد این واحد اصلاح آب برای تشکیل فلوک و سهولت جداسازی آنها به کمک ته‌نشینی صاف‌سازی است. راندمان واحد لخته‌سازی به‌شدت وابسته به تعداد برخوردهای ذرات ریز منعقد شده در واحد زمان است.

انعقاد و لخته‌سازی یکی از فرایندهای مهم در زمینه حذف رنگ می‌باشد که به دلیل سهولت در امر بهره‌برداری و کارایی نسبت به سایر روش‌ها در اولویت قرار می‌گیرد. این فرایند شامل اضافه‌کردن عواملی مانند سولفات آلومینیوم، آلومینات سدیم، سولفات فرو، سولفات فریک و کلرور فریک است که با اضافه‌کردن به پساب‌های رنگی باعث لخته‌سازی می‌شود.

هرچند که استفاده از مواد منعقدکننده متداول تجاری باعث حذف رنگ می‌شود؛ اما به دلیل این که فلوک‌های تشکیل شده از منعقدکننده‌های تجاری ریز و سبک بوده و به مدت‌زمان ته‌نشینی طولانی نیازمند هستند، کارایی بالایی در حذف رنگ ندارند به همین دلیل استفاده از پلیمرها به‌خاطر ماکروملکول بودن و تشکیل زنجیره طولانی و سنگین بین مواد منعقدکننده و مولکول‌های رنگ باعث بهبود عملکرد حذف رنگ می‌شود.

پلی آلومینیوم کلراید یا آلومینیوم کلراید هیدراته از لحاظ ترکیبی یک ماکرومولکول معدنی است که منومرهای آن یک کمپلکس دو هسته‌ای از آلومینیوم است. این ترکیب در غلظت‌های پایین در محیط آبی تشکیل کمپلکس چندهسته‌ای داده و همین خاصیت باعث توانایی منحصربه‌فرد این منعقدکننده در فرایند انعقاد می‌گردد. این ماده طی واکنش هیدروکسید آلومینیوم با اسیدکلریدریک مطابق واکنش زیر تولید می‌شود.

کواگولانت

کواگولانت

بین ۱۲ تا ۱۸ متغیر است. ولی برای فرمولاسیون Z مقدار برابر با ۱۵ است. Z در ۹۵ درصد ترکیبات در مولکول‌های پلی آلومینیوم کلراید، آلومینیوم به‌صورت پلیمری شامل عوامل هیدروکسید و کلراید و در بعضی انواع آن سولفات و نمک‌های معدنی مانند سدیم، پتاسیم، کلسیم، کلراید و غیره است. برخلاف سولفات آلومینیوم که بخش کوچکی از آن به‌صورت منومر ظاهر می‌شود. در مولکول پلی آلومینیوم کلراید بخش عمده آلومینیوم به شکل پلیمرهای بزرگ آلیگومر از کاتیون‌های Al13 با یون‌های ۷+ به‌صورت مولکول زیر ظاهر می‌شود:

PAC

PAC

شرکت مواد شیمیایی دکتر کمیکال تأمین‌کننده انواع مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده می‌باشد. برای تهیه این موادها به بخش خرید کواگولانت مراجعه کنید.

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.

کیتوزان در تصفیه فاضلاب

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.

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.

کیتوزان بیوپلیمر

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 (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.

شرکت مواد شیمیایی دکتر کمیکال با تامین و فروش انواع پلی الکترولیت‌های آنیونی و کاتیونی با وزن‌های مولکولی مختص به هر فرآیند و با توجه به صنعت موردنظر پیشنهاد خود را جهت استفاده از این مواد شیمیایی برای تصفیه‌خانه، ارائه می‌دهد. مواد شیمیایی دیگر که نقش اساسی در تصفیه آب و فاضلاب دارند آلومینیم سولفات و پلی آلومینیم کلراید یا پک فاضلابی (صنعتی) می‌باشند که این مواد شیمیایی نیز توسط شرکت دکتر کمیکال تامین و ارائه می‌گردد.

همچنین شرکت دکتر کمیکال محلول‌های شستشوی اسیدی و قلیایی را با درصدهای مختلف برحسب کاربرد سیستم در اختیار صنایع قرار می‌دهد. از جمله محلول‌های اسیدی جهت شستشوی فیلترهای صنعتی در تصفیه‌خانه‌ها، محلول‌های کلر جهت ضدعفونی و شستشوی لوله‌ای صنعتی و محلول‌های اسیدی جهت شستشوی تأسیسات بویلر براساس درخواست صنایع توسط شرکت آماده‌سازی و ارائه می‌گردد.

فروش مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب

خرید پلی الکترولیت

 

02166568403

 

دلایل تصفیه فاضلاب صنعتی

عمده‌ترین دلایل تصفیه فاضلاب صنعتی شامل موارد زیر است:

  • کاهش آلودگی جریان موجود
  • گسترش یا افزایش تولید کارخانه‌های صنعتی
  • استفاده مجدد از آب
  • بازیابی و استفاده مجدد از محصول
  • کاهش تخلیه شوک
  • کاهش تخلیه زباله‌های سمی و خطرناک

مواد تشکیل‌دهنده زباله زیر بسته به ماهیت صنعت و پسماندهای آن ممکن است در کنترل آلودگی صنعتی و تصفیه پسماند نگران‌کننده باشند.

اسیدیته یا قلیایی بودن بیش از حد پساب صنعتی

PH کم و زیاد برای آبزیان مضر است. اسید معدنی و تخلیه قلیایی ممکن است بر ظرفیت بافر قلیایی بودن آب طبیعی تاثیر بگذارد.

مواد جامد معلق

مواد جامد معلق باعث کدورت، مواد قابل‌حل و شرایط آزاردهنده به آب‌ها می‌شوند. اگر مواد جامد آلی باشند، به فشار اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) جریان کمک می‌کند.

مواد آلی محلول

به طور معمول با افزایش رشد سلول‌های میکروبی و تنفس باعث کاهش اکسیژن محلول در دریافت آب می‌شود. اغلب به صورت تقاضای بیوشیمیایی اکسیژن (BOD) یا تقاضای شیمیایی اکسیژن (COD) بیان می‌شود.

مقادیر کم آلاینده های آلی

 ممکن است طعم و بوی نامطبوعی در دریافت آب مورد استفاده برای تامین آب آشامیدنی ایجاد کند. ممکن است برای آبزیان یا تامین آب سمی باشد.

سیستم تصفیه فاضلاب صنعتی

سیستم تصفیه فاضلاب صنعتی

فلزات سنگین و سیانورها

گاهی اوقات در پساب‌های فرآوری صنعتی وجود دارد، که نشان دهنده سمیت برای آبزیان و دریافت کنندگان منابع تامین آب است.

رنگ و کدورت

مواد تشکیل‌دهنده موجود در برخی از پسماندهای صنعتی در غلظت‌های کم می‌توانند کیفیت آب دریافتی را کاهش دهند.

نیتروژن و فسفر

 آمونیاک موجود در آب برای ماهی‌ها بسیار سمی است. نیتروژن و فسفر رشد جلبک‌ها را تحریک می‌کنند، که می‌تواند کیفیت آب حوضچه، دریاچه و آب را از بین ببرند.

مواد آلی نسوز

ممکن است در اثر آلودگی کف، سمیت و مقاومت در برابر تجزیه بیولوژیکی به آلودگی جریان کمک کنند.

روغن و مواد شناور

 می‌توانند حیات آبزیان را به مقدار کم تخریب کنند و باعث ایجاد مشکلات زیبایی، طعم و بو در منابع تامین آب شوند.

اکسید یا کاهش مواد

 فعالیت شیمیایی در پساب‌های صنعتی می‌تواند برای زندگی آبزیان بسیار سمی باشد.

مواد فرار

سولفید هیدروژن گازی سمی است و سایر گازهای فرار موجود در پساب ممکن است باعث آلودگی هوا شوند.

دما

 آب گرم یا سردتر از دمای محیط می‌تواند به زندگی آبزیان آسیب برساند.

مطلب مکمل: روش های تصفیه پیشرفته فاضلاب 

پارامتر مهم فاضلاب

پارامتر مهم فاضلاب

پارامترهای فاضلاب صنعتی

قدرت یا غلظت فاضلاب معمولاً توسط شاخص تعیین‌شده تجربی پتانسیل آلودگی آلی شناخته می‌شود که به عنوان تقاضای بیوشیمیایی اکسیژن (BOD) شناخته می‌شود. مقدار BOD میزان اکسیژن محلول موردنیاز باکتری‌ها را برای تجزیه هوازی مقدار مشخصی از مواد آلی موجود در فاضلاب، در 5 روز و در دمای مشخص اندازه‌گیری می‌کند. جزئیات روش مورد استفاده برای تعیین BOD در روش‌های استاندارد بررسی آب و فاضلاب آورده شده است.

آزمایش BOD پتانسیل آلودگی فاضلاب را نشان می‌دهد. این آزمایش نرخ بیولوژیکی نسبی تجزیه و اکسیداسیون مواد تشکیل‌دهنده فاضلاب را برای مدت طولانی نشان می‌دهد. آزمایش استاندارد 5 روزه میزان اکسیژن یا قدرت فاضلاب را نشان می‌دهد. از پارامترهای دیگری مانند جامدات شناور و جامدات معلق برای توصیف فاضلاب استفاده می‌شود.

مواد جامد شناور، مانند کفگیر یا روغن، سطح آب را محدود کرده و در نتیجه انتقال اکسیژن هوا از آب را کاهش می‌دهند. رسوبات نفتی می‌تواند مواد سمی محلول در آب را حل کند و با پوشاندن ارگانیسم‌ها و سطوح، باعث گسترش پتانسیل آلودگی می‌شود.

مواد جامد معلق در کف قرار می‌گیرند یا در حاشیه می‌شسته و تجزیه می‌شوند و باعث بو می‌شوند و اکسیژن موجود در آب رودخانه را تخلیه می‌کنند. ماهی‌ها می‌توانند به‌دلیل کاهش ناگهانی محتوای اکسیژن یک جریان از بین بروند و مواد جامد که به ته می‌رسند ممکن است زمینه تخم‌ریزی ماهی را کاهش داده و تولید مثل آبزیان را محدود کنند.

لجن قابل مشاهده شرایط ناخوشایندی را ایجاد می‌کند و استفاده از رودخانه را برای اهداف تفریحی از بین می‌برد. این مواد جامد همچنین کدورت آب را افزایش می‌دهند. اگرچه هر جریان در مقدار مواد جامد معلق متفاوت است؛ اما بیشتر مقامات کنترل‌کننده آلودگی تصریح می‌کنند که مواد معلق ممکن است فقط در مقادیری که بهترین استفاده از جریان را مختل نکند، به یک جریان تخلیه شوند.

تصفیه فاضلاب روغنی

آب و روغن در طی فرآیندهای صنعتی گاهی ترکیب می‌شوند (امولسیون می‌شوند). امولسیون‌های حاصل یا بسته به نوع مواد پخش شده در ماده دیگر، روغن در آب (o / w) یا آب در روغن (w / o) هستند. یک روغن در امولسیون دارای آب به عنوان فاز پیوسته است در حالی که آب موجود در امولسیون دارای روغن یه عنوان فاز پیوسته است. هر دو نوع امولسیون ممکن است حاوی مواد آلوده‌کننده دیگری (جامدات، خاک، ذرات فلز، امولسیفایرها، پاک‌کننده‌ها ، صابون‌ها، انواع حلال‌ های شیمیایی و غیره) باشد. هر بخار زائد روغنی به طور معمول یک امولسیون است که نیاز به تصفیه دارد.

یک امولسیون پسماند روغنی (روغن در آب) معمولاً مانند آب خاکستری، روغنی و کثیف ظاهر می‌شود. امولسیون روغن زائد (آب موجود در روغن) معمولاً سیاه، ضخیم و چسبناک است. امولسیون‌ها به‌طور کلی توسط عوامل تثبیت کننده امولسیون، مانند یونیزاسیون، جذب، تماس اصطکاکی یا ترکیبی از این مکانیسم‌ها حفظ می‌شوند. فاکتورهای تثبیت‌کننده باید از بین برود یا خنثی شود تا قطرات امولسیون جمع شوند و امولسیون شکسته شود.

تصفیه پسماندهای روغنی (o / w) معمولاً از تفکیک جاذبه روغن غیر امولسیون شده (آزاد) و تصفیه شیمیایی و جداسازی روغن امولسیون شده توسط فرایندهای شناورسازی هوا استفاده می‌کند. با این حال، روش‌های پیچیده‌تری (اسمز معکوس، اولترافیلتراسیون و جذب کربن فعال) در دسترس هستند که می‌توانند مؤثر باشند.

جداکننده‌های جاذبه از طریق ته‌نشینی، مقدار ذرات معلق را کاهش می‌دهند و باعث می‌شوند روغن غیر امولسیون شده به سطح بالا برود. شناورسازی هوا، یا با استفاده از روش محلول یا القایی برای ورود حباب‌های هوا به مایع، به روغن و مواد جامد کمک می‌کند تا به عنوان لجن روی سطح شناور شوند، جایی که برای تصفیه بیشتر از آنها استفاده می‌شود.

تصفیه پساب روغنی

تصفیه پساب روغنی

تصفیه پساب روغنی (w / o) شامل بازیابی روغن از امولسیون با استفاده از یک یا چند روش از چهار روش معمول درمان است:

  1. تصفیه با انتقال
  2. تنظیم PH
  3. اختلاط داخلی
  4. استفاده از مواد شیمیایی

پردازش دسته‌ای امولسیون در هر چهار روش مشترک است. استفاده از گرما و مواد شیمیایی در حین فراوری در سه روش اول تصفیه مشترک است. روش چهارم ممکن است به صورت جداگانه استفاده شود؛ اما اغلب در ترکیب با سه روش اول استفاده می‌شود. ماده شیمیایی بی‌ثبات‌کننده امولسیون، نقش اساسی در جداسازی روغن از آب دارد.

کنترل کف

ضد کف ها در مرحله تصفیه ثانویه یا پساب‌های نهایی تصفیه‌خانه پساب، کف را کنترل یا از بین می‌برند. فوم گازی است (معمولاً هوا) که در مایع پراکنده می‌شود و حاوی مقداری ناخالصی است و باعث ایجاد حباب می‌شود. در سیستم‌های تصفیه ثانویه، فعالیت باکتریایی عامل اصلی ایجاد کف است، اگرچه عملکرد مکانیکی (جریان آبشار، پمپ‌ها، هم‌زدن شدید و غیره) و آلودگی شیمیایی نیز می‌تواند باعث کف شود. کاهش کف با استفاده از کفگیر یا آنتی فوم به دلایل ایمنی، سلامتی و زیبایی مطلوب است.

خرید ضد کف با کیفیتی مرغوب؛ همین حالا برای خرید اقدام کنید

کنترل بو

مشکلات بو برای جامعه آزاردهنده است و باعث نگرانی پرسنل کارخانه‌های پسماند می‌شود. بوی فاضلاب از بوی آلوده گرفته تا گازهای خطرناک متغیر است. بیشتر ترکیبات تولید بو در فاضلاب خانگی ناشی از تجزیه بیولوژیکی بی‌هوازی مواد آلی است. سیستم‌های تصفیه پساب‌های صنعتی منابع بوی خاصی دارند و در برخورد با بوها با مشکلات منحصر به فردی روبرو می‌شوند. شناخت منبع و ماهیت بوی فاضلاب گام اصلی در جهت کنترل مشکلات است.

مواد شیمیایی تمیز کننده صنعتی

پاک کننده‌های صنعتی به مواد شیمیایی گفته می‌شود که مواد ناخواسته را از تجهیزات پردازشی (مبدل‌های حرارتی، کمپرسورها و غیره) بدون خراش مکانیکی یا تغییر مکان، می‌زدایند. مواد ناخواسته اغلب به صورت رسوبات (مقیاس، زنگ‌زدگی، محصولات خوردگی، روغن و گریس، گل و لای، رشد میکروبیولوژیکی یا ترکیبی از اینها) است.

مواد شیمیایی تمیز کننده صنعتی فرمولاسیون اسیدی ، قلیایی یا حلال هستند. پاک کننده های شیمیایی برای انجام تمیز کردن از قدرت بازدارندگی ، قابلیت حلالیت یا واکنش شیمیایی استفاده می کنند. نوعی مکانیکی عمل اغلب با استفاده از پاک کننده های شیمیایی همراه است.

استفاده از پاک کننده‌های صنعتی می‌تواند به اشکال مختلف صورت گیرد. غوطه‌وری (خیساندن)، اسپری، گردش (در مبدل‌های حرارتی یا لوله‌های فرآیندی) و تمیز کردن بخار از روش‌های معمول استفاده هستند. اغلب، یک روش ساینده (مسواک زدن یا پاک کردن) همراه با یک پاک‌کننده صنعتی 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

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.

مراحل تصفیه فاضلاب

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 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 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

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

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

کمک منعقد کننده یک ماده شیمیایی که برای کمک یا اصلاح انعقاد استفاده می‌شود. در ادامه این مقاله به شرح این موضوع می‌پردازیم…

برای خرید مواد شیمیایی می‌توانید از طریق شماره زیر با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار کنید.

 

02166568403

 

همچنین می‌توانید برای تهیه و خرید انواع کمک منعقد کننده‌ها به بخش خرید پلی الکترولیت مراجعه کنید.

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

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 فرآیندهای 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

کمک منعقد کننده در تصفیه آب

مواد منعقد کننده در تصفیه آب

لخته‌سازی یکی از فرآیندهای تصفیه آب است که در آن مواد جامد خوشه‌های بزرگتر یا لخته‌‎ها را تشکیل می‌دهند تا از آب حذف شوند. این فرآیند 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.

فروش مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب

مراحل لخته‌سازی در تصفیه آب به صورت زیر است:

  1. ذرات جامد معلق در فاضلاب دارای بار منفی هستند. در مرحله اول لخته‌سازی، یک ماده 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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 فرآیندهای 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

فرایند انعقاد سازی

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.

پلی الکترولیت - مونومر

پلی الکترولیت – مونومر

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.

پلی الکترولیت کاتیونی در تصفیه آب آشامیدنی

پلی الکترولیت کاتیونی در تصفیه آب آشامیدنی

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.

پلی الکترولیت کاتیونی در صنعت

پلی الکترولیت کاتیونی در صنعت

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:

مونومرهای پلی الکترولیت

مونومرهای پلی الکترولیت

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.

برای خرید مواد شیمیایی می‌توانید از طریق شماره زیر با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار کنید.

 

02166568403

 

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 تصفیه فاضلاب

لجن فعال یکی از فرآیندهای تصفیه متعارف زیستی در تصفیه خانه‌های فاضلاب است. در این فرآیند 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 فرآیند تصفیه زیستی یکی از مهم‌ترین مراحل در تصفیه فاضلاب می‌باشد.

فروش مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب

به منظور کاهش هزینه‌های گزاف سرمایه گذاری راهبری تاسیسات 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، فرآیندی فیزیکی–شیمیایی است که موجب تسهیل حذف آب و بازیافت مواد جامد لجن می‌شود. در عملیات تصفیه لجن این فرآیند غالباً قبل از مراحل تغلیظ و آبگیری انجام شده و افزایش بازدهی این واحدها را فراهم می‌کند.

آماده‌سازی لجن فرآیندی 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

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 منعقدکننده 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

زنجیره پلیمر

پلیمر خطی

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.

مطلب مکمل: کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب

نوع بار فلوکولانت

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

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.

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:

زنجیره پلیمری پلی الکترولیت

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. 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

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 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.

افزودن پلی الکترولیت

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 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.

پل زدن پلی الکترولیت

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 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:

لخته سازی میکرو فلاک ها توسط پلی الکترولیت

لخته سازی میکرو فلاک ها توسط پلی الکترولیت

پلی آلومینیوم کلراید نوعی ترکیب پلمیری است که در صنایع تصفیه آب و پساب‌ها برای کاغذسازی و به عنوان منعقدکننده‌ها استفاده می‌شود.

پلی آلومینیوم کلراید

PAC در دو نوع پلی آلومینیوم کلراید صنعتی و خوراکی تولید و عرضه می‌شود. پلی آلومینیوم کلراید به دو صورت جامد و مایع تولید می‌شود که نوع جامد آن به‌صورت پودر و یا کریستالی است و رنگ آن از سفید شیری تا زرد پر رنگ در گریدهای متفاوت موجود است.

کلرید آلومینیوم بازی، هیدروکسید آلومینیوم، کلرید آلومینیوم پلی بازی، اکسی کلرید آلومینیوم، کلروهیدرات آلومینیوم نام‌‌های دیگر این ترکیب هستند.

فرمول آن نیز AL۲ (OH)n CI۶ می‌باشد که کاربردهای بسیاری در صنعت دارد. در ادامه به کاربرد پلی آلومینیوم کلراید مختلف آن به‌طور کامل می‌پردازیم.

کاربرد پلی آلومینیوم کلراید

آلومینیوم از دیرباز به عنوان یک ماده منعقدکننده اصلی برای شفاف‌سازی آب آشامیدنی و مصارف صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. آلومینیوم به شکل سولفات آلومینیوم (آلوم) به طور گسترده استفاده شده است. اگرچه هزینه‌ها و مشکلاتی در رابطه با کاربرد آلوم وجود دارد، اما دلیل اصلی استفاده گسترده از آن، در دسترس بودن و نبود گزینه‌های کم هزینه‌تر بوده است.

آلوم بسیار اسیدی است و می‌تواند PH را حتی در صورت استفاده از دوزهای طبیعی به طور چشمگیری کاهش دهد. در نتیجه نیاز به تزریق مواد شیمیایی دیگری همراه آلوم به سیستم (آهک یا سود سوز آور) برای جبران کاهش PH می‌باشد. استفاده از آلوم همچنین باعث تولید مقادیر نسبتاً زیادی از لجن هیدروکسید آلومینیوم می‌شود. بنابراین، با نگاهی کلی به موارد ذکر شده، هزینه‌های استفاده از آلوم شامل موارد زیر خواهد بود:

  • تنظیم PH قبل و بعد از استفاده از آلوم (با استفاده از آهک، سود سوزآور و …)
  • تصفیه لجن (لخته سازی / آبگیری)
  • دفع جامدات

افزایش هزینه‌های مربوط به مدیریت لجن، تنظیم PH و سایر تنظیمات دیگری که جهت دستیابی به کیفیت بالاتر آب مورد نیاز هستند، باعث ایجاد انگیزه برای دستیابی به منعقدکننده‌های مقرون به صرفه‌تر و کارآمد‌تر شده است.

برای این منظور، ترکیبات و محلول پلی آلومینیوم کلرید (PAC) با عملکردی بهتر از آلوم در نظر گرفته شد. نه تنها این هدف محقق شد، بلکه این ترکیبات، نسبت به آلوم مقرون به صرفه‌تر هستند. PAC تاثیر کمتری بر PH دارد و بنابراین نیاز به تزریق مواد شیمیایی جهت تنظیم PH را به حداقل می‌رساند. همچنین این ترکیبات به طور متوسط، با استفاده از ۳۰-۶۰٪ کمتر آلومینیوم عملکرد بهتری دارند و این به معنای کاهش درصد مشابهی در میزان لجن تولید شده است.

کاربرد پلی آلومینیوم کلراید

کاربرد پلی آلومینیوم کلراید

پلی کلراید آلومینیوم به عنوان کمک نگهدارنده و کمک آبگیرنده

شیمی پایانه‌تر (Wet end chemistry) عبارتست از مطالعه سطح و کلوئید شیمیایی اجزای مختلف، و فعل و انفعالات الیاف و مواد افزودنی، در فرآیند آبگیری و شکل گیری. در ده سال گذشته، روند اصلی توسعه شیمی پایانه‌تر در زمینه تبدیل کاغذسازی اسیدی به کاغذسازی قلیایی بوده است.

در صنایع کاغذسازی چین با استفاده از مواد اولیه الیاف غیر چوبی، به منظور بهبود مقاومت کاغذ و همچنین رفع مشکل آبگیری در این فرآیند تحقیقات گسترده‌ای در زمینه مواد افزودنی مختلف و توسعه روش‌های شیمی پایانه‌تر در شرایط قلیایی، انجام شده است. کاربرد پلی الومینویم کلراید در این صنعت باعث افزایش کیفیت کاغذ تولید شده و کاهش نیاز به الیاف طبیعی می‌شود.

منظور از نگهداری (retention) میزان ماندگاری الیاف، خرده الیاف و مواد پرکننده و افزودنی‌ها روی وایر در حین تشکیل ورقه و در طی فرآیند آبگیری می‌باشد. در حال حاضر، تئوری‌‎های مختلفی در این زمینه وجود دارد.

عمدتاً این فرآیند هم شامل مکانیسم مکانیکی و هم شامل انعقاد کلوئیدی می شود.  نگهداری مکانیکی شامل تشکیل تدریجی پیوند مکانیکی بین ذرات کاغذ است، این مکانیسم مشابه اثر فیلتراسیون است، به طوریکه تنها بخش بلندتر الیاف در الیاف کاغذ باقی می‌ماند.

در حال حاضر، تحقیقات زیادی در مورد مکانیسم نگهدارنده الیاف و پرکننده متمرکز شده است. این مطالعات در صدد آن هستند تا با ارائه مدل‌ها و نظریات مختلف، روش‌هایی جهت بهبود این فرآیند بیابند. اثر لخته سازی کلوئیدی شامل انعقاد و لخته سازی می‌شود.

فرآیند کم آبی مواد کاغذی به طور مستقیم بر کیفیت نهایی کاغذ و عملکرد دستگاه تاثیر می‌گذارد و با بهبود فرآیند فیلتر آب می‌توان بهره‌وری، کیفیت تشکیل ورق و میزان مصرف انرژی بهینه خواهد شد. بنابراین بهبود آبگیری فرآیند کاغذسازی یکی از موضوعات مهم تحقیقات در زمینه شیمی پایانه‌تر کاغذسازی است.

به طور کلی ، تقریباً همه عوامل نگهدارنده و  عوامل خنثی‌سازی در بهبود فرآیند آبگیری نقش دارند که از جمله این ترکیبات می‌توان به سولفات آلومینیوم، پلی آلومینیوم کلرید، نشاسته، پلی الکترولیت آنیونی و سیستم نگهداری میکرو ذرات اشاره کرد.

پلی آلومینیوم کلراید در کاغذسازی

پلی آلومینیوم کلراید در کاغذسازی

کاربرد پلی آلومینیوم کلرید در کاغذ سازی

پلی آلومینیوم کلرید مدت زیادی است که در تصفیه آب به عنوان منعقدکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سال‌های اخیر‌، الومینیوم کلرید به طور فزاینده‌ای در صنعت تولید کاغذ نیز استفاده شده است. در اوایل دهه 80، در اروپا کاربرد PAC در سیستم خنثی‌سازی توسعه یافت و آلومینیوم کلرید پلیمریزه شده جایگزین سولفات آلومینیوم شد.

پلی آلومینیوم کلراید در صنعت کاغذسازی و در تصفیه و آب فاضلاب (حاصل از فرآیند تولید کاغذ) به عنوان عامل خنثی‌سازی و همچنین عامل آبگیری و نگهداری الیاف مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این در کنترل زباله‌های آنیونی و حذف ناخالصی‌ها کاربرد دارد.

الومینیوم کلرید به عنوان عامل آهاردهی روزین در شرایط خنثی

به دلیل کمبود منابع در سراسر جهان، مواد اولیه کاغذ سازی بیش از پیش ارزشمند می‌شوند. پرکننده ارزان قیمت کلسیم کربنات CaCO3 تا آنجا که ممکن است به جای الیاف به کار می‌رود.

اروپا در اواسط دهه 80 پیشگام استفاده از فناوری آهاردهی روزین جهت تولید کاغذ خنثی بوده است. در فرایند تولید CaCO3 می تواند به عنوان پرکننده مورد استفاده قرار گیرد و البته عامل کلیدی موفقیت این فرآیند استفاده از پلی آلومینیوم کلرید به جای آلوم به عنوان عامل آهاردهی است.

پلیمریزاسیون آلومینیوم کلرید در محدوده خنثی یا قلیایی صورت می‌گیرد. در حالی که استفاده از آلوم Al2 (SO4) 3 در شرایط قلیایی و خنثی باعث تشکیل رسوب Al (OH) 3 می‌شود. در واقع کلرید الومینیوم منبع جدیدی برای یون‌های آلومینیوم در فرآیند کاغذسازی خنثی است که در محدوده 7/5 pH  انجام می‌شود.

بعد از اروپا، کارخانجات کاغذ سازی در آمریکای شمالی و بسیاری از مناطق دیگر این فناوری را به کار گرفتند و کاغذ سازی اسیدی را به کاغذ سازی خنثی تبدیل کردند. آهاردهی خنثی نه تنها با استفاده از این روش هزینه تولید را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد، بلکه استفاده از مواد لاستیکی سنتزی مانند (AKD) را محدود می‌کند.

البته با توجه به پایداری پلیمر آلومینیوم کلراید به عنوان ترکیبی معدنی، استفاده از این فرآیند، همچنان با مشکلاتی همراه است و نیازمند تحقیقات گسترده جهت بهبود و توسعه آن است.

کاربرد محلول کلرید آلومینیوم در صنعت

کاربرد محلول کلرید آلومینیوم در صنعت

موارد کاربرد پلی الومینیوم کلراید در صنعت

  • منعقد کننده برای آب‌های مختلف صنعتی و قابل شرب
  • ماده نگهدارنده برای کارخانه کاغذ، به عنوان عامل اندازه
  • عامل روشن‌کننده در شکر، داروسازی، لوازم آرایشی و غیره
  • عامل آبگیری

(فروش مواد شیمیایی دارویی) و (خرید مواد اولیه آرایشی بهداشتی)

سایر کاربردهای آلومینیوم کلرید

با تبدیل تدریجی فرآیند کاغذسازی اسیدی به قلیایی، افزایش کاشت بذر به تدریج از محدوده اسیدی، قلیایی به نوبه خود، افزایش خروجی آب سفید، خمیر کاغذ تشکیل شده، افزایش حجم تولید و ناخالصی‌های آنیونی، رفته رفته به مشکلات اساسی تبدیل شدند که در دراز مدت می‌توانست هم باعث تخریب دستگاه کاغذسازی شود و هم کیفیت کاغذ نهایی را کاهش دهد.

تجربه ثابت کرده است که پلی آلومینیوم کلراید با بار کاتیونی بالا، ترکیب مناسبی جهت حذف ناخالصی‌ها است. این ترکیب می‌تواند با ناخالصی‌های آنیونی ترکیب شده و از این طریق نه تنها تثایر تداخل ناخالصی‌های آنیونی در خمیر کاغذ را کنترل کندريال بلکه باعث بهبود آبگیری آن شود.

همچنین پلیمریزاسیون آلومینیوم کلرید به راحتی در سطح فیبر قابل جذب است ، همچنین می‌تواند با بار منفی پرکننده‌ها جذب شود و باعث می‌‌شود که آن‌ها بیشتر در صفحات باقی بمانند. هم‌افزایی با سایر پلیمرهای آلی می‌تواند به طور موثری میزان نگهداری مواد و عملکرد فیلتر آب دوغاب را بهبود بخشد.

علاوه بر این PAC همچنین می‌تواند با مکانیسمی مشابه حذف ناخالصی‌های آنیونی، لایه رزین را به طور موثر کنترل کند. در مقایسه با Al2 (SO4) 3، کلرید آلومینیوم می‌تواند رزین را به طور موثر روی الیاف ثابت کند، همچنین استفاده از PAC می‌تواند رسوب مواد غیر محلول مانند BaSO4 را تا حد زیادی کاهش دهد.

پلی آلومینیوم کلراید به یکی از “دستیاران” ضروری برای فعالان محیط زیست و تولید کاغذ در اروپا و آمریکای شمالی و سایر مناطق تبدیل شده است و عملکرد آن بیشتر در زمینه تصفیه آب و هر جنبه دیگری از شیمی پایانه‌تر کاغذسازی است. بنابراین تنها بر اساس تحقیقات عمیق و گسترده و بر اساس تجزیه و تحلیل محصولات پلیمری آلومینیوم کلرید می‌توان برای عملکردهای متفاوت این محصول و بهینه‌سازی شرایط استفاده از آن در محیط‌های مختلف، انتخاب معقولی داشت و به بهترین شکل ممکن از این منبع جدید آلومینیوم بهره برد.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی الومینیوم کلراید

Light Yellow Powder Appearance
30%Min Al2O3
۷۵-۸۵% Basicity
کمتر از ۰٫۵% Insoluble
کمتر از ۰٫۵% N
کمتر از ۰٫۰۰۰۱ As
کمتر از ۰٫۰۰۰۱ Cr6+
کمتر از ۰٫۰۰۰۱ PH

اطلاعات پایه کلرید آلومینیم

نام تجاری پک (PAC)
ماده تشکیل دهنده آلومینا (AL2O3)
نام شیمیایی پلی آلومینیم کلراید، آلومینیم پلی کلرید، آلومینیم کلروهیدرات
کاربردها تصفیه آب و فاضلاب، کاغذسازی

مزایای استفاده از پلی آلومینیوم کلرید

نرخ رشد به کارگیری ترکیبات پلی آلومینیوم کلرید (PAC) بسیار چشمگیر بوده است. در بسیاری از مناطقی که پک برای یک بازه زمانی معقول به بازار عرضه شده است، جایگزین بیش از ۷۵٪ کل تقاضای آلوم شده است.

تقریباً در همان زمان که پک ساخته شد، پلیمرهای آلی دیگری نیز به عنوان کمک منعقدکننده به صنعت تصفیه آب معرفی شدند. اگرچه این پلیمرها اساسا به اندازه منعقدکننده‌های اصلی موثر نیستند، اما کاربرد آن در کنار آلومینیوم باعث بهبود عملکرد کلی می‌شود.

امروزه با پیشرفت در این زمینه و با دستیابی به نسل سوم ترکیبات تصفیه آب، مزایای استفاده همزمان از PAC و منعقدکننده‌های آلی، روش‌های بهینه‌ای را در این صنعت به ارمغان آورده است. استفاده از ترکیبات پلی الومینیم کلرید با بالاترین سطح عملکرد، هزینه‌های کلی فرآیند را از جمله هزینه‌های مربوط به کنترل pH و دفع لجن را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. همچنین محصول کلرید الومینیم به ساده سازی فرایندها کمک می‌کند، زیرا نیاز به تزریق سایر مواد شیمیایی را از بین می‌برد.

(فروش مواد شیمیایی تصفیه آب)

مزایای پلی الومینیوم کلراید

مزایای پلی الومینیوم کلراید

به طور کلی مزایای استفاده از آلومینیوم کلراید عبارتست از:

اثر تصفیه کننده آن در آب‌های با دمای پایین، کدورت کم و بسیار آلوده به مواد آلی، بسیار بهتر از منعقدکننده‌های آلی دیگر است، علاوه بر این، هزینه تصفیه ۲۰ تا ۸۰ درصد کاهش می‌یابد.

  • پلی آلومینیم کلرید می‌تواند به شکل‌گیری سریع لخته (خصوصاً در دمای پایین) منجر شود.
  • دوز PAC نسبت به سایر فلوکولانت‌ها کوچک‌تر است، که برای بهبود کیفیت آب تصفیه شده بهتر است.
  • این ترکیب با طیف گسترده‌ای از آب‌ها در دماهای مختلف (در تابستان و زمستان) و در مناطق مختلف (در جنوب و شمال چین) سازگاری دارد.
  • الومینیم کلراید می‌تواند با طیف وسیعی از مقدار PH= 5-9 سازگار باشد و می‌تواند بعد از پردازش، مقدار PH و قلیائیت را کاهش دهد.
  • پک (PAC) نسل جدید منعقدکننده است که خصوصیات ویژه آن از عملکرد ماده اصلی تشکیل‌دهنده فعال آن یعنی پلی آلومینیوم کلراید ناشی می‌شود. ترکیبات PAC به صورت محلول در آب یا به صورت پودر عرضه می‌شود، که عملیات حمل و نقل، ذخیره‌سازی و کاربرد آن در دوز مورد نیاز را تسهیل می‌کند.

از دیگر مزایای منعقد کننده پلی آلومینیوم

  • مقدار آلومینیوم باقیمانده در آب تصفیه‌شده کم است ، به طور معمول ۰٫۰۱-۰٫۰۵ میلی گرم در لیتر.
  • آلومینیوم کلرید و آلومینیم کلرو هیدرات در آب با دمای کم، بسیار خوب کار می‌کنند. در صورتیکه در دماهای پایین ذرات آلوم به یکدیگر می‌چسبند و فلاک تشکیل می‌دهند. در حالی که لخته‌های تشکیل شده از منعقدکننده‌های پلی آلومینیوم تمایل دارند به طور مساوی در دمای کم و در دمای معمولی آب مستقر شوند.
  • استفاده از PAC لجن کمتری را در مقایسه با آلوم در دوز معادل، ایجاد می‌کند.
  • دوزهای پایین‌تری از کلراید آلومینیم برای دادن نتایج معادل آلوم، مورد نیاز است. به عنوان مثال، دوز ۱۲ میلی‌گرم در لیتر پلی آلومینیم (۱۰۰٪) برای تصفیه آب رنگی کم کدورت نسبت به عملکرد مشابه به دست آمده هنگام استفاده از دوز آلوم ۵۵ میلی‌گرم در لیتر مورد نیاز بود.
  • افزایش کلرید در آب تصفیه شده بسیار کمتر از افزایش سولفات از آلوم است و در نتیجه افزایش کلی در TDS آب تصفیه شده کاهش می‌یابد.
  • منعقدکننده‌های پلی آلومینیوم به طور معمول دو برابر قیمت مایع آلوم هستند به ازای هر کیلوگرم آلومینیوم. با این حال، دوزهای پایین‌تر از منعقد کننده و دوزهای کم باز، قبل و بعد از تصفیه آب می‌توانند استفاده از پلی آلومینیم‌ها را اقتصادی کنند. محلول آلومینیوم کلراید (۱۰٪ Al2O3) برای نگهداری در دمای کمتر از ۵۰ درجه سانتی‌گراد برای ۴ تا ۵ ماه پایدار است و برای استفاده زیاد و دوز فله بسیار ایده‌آل است.
روش تولید پلی آلومینیوم کلراید

روش تولید پلی آلومینیوم کلراید

تولید پلی آلومینیوم کلراید

پلی آلومینیم کلرید، از طریق واکنش PAC 18٪ با سولفات آلومینیوم و دو نوع پایه مختلف تولید می‌شود. این واکنش در شرایط اتاق و بدون تشکیل باقیمانده جامد- برخلاف سایر فرآیندهای تجاری که نیاز به تصفیه دارند، انجام می‌شود. این محصول دارای پایداری مناسب جهت ذخیره‌سازی و دامنه pH2-3 می باشد.
محصول نهایی این فرآیند پلی آلومینیوم کلرو هیدروکسی سولفا، با قلیائیت قابل تنظیم بین ۶۸-۶۰، شامل یک پایه دوم به عنوان عامل توالی است. این عامل توالی‌ساز، به‌طور قابل توجهی ویژگی‌های پلیمر را بهبود می بخشد. از جمله آن می‌توان به افزایش سرعت انعقاد و لخته‌ سازی، حتی در صورت کدورت کم و دمای پایین اشاره کرد. همچنین قابلیت ذخیره سازی محصول نهایی را افزایش می‌دهد.

پلیمر به طور کامل در آب تصفیه شده هیدرولیز می‌شود و باقیمانده آلومینیوم، کمتر از ۱۰۰ ppb با دوز ۲۰ ppm به جای می‌ماند، در حالیکه PAC 9-10٪ HB استاندارد تقریباً ppb200 یون آلومینیوم به جای می‌گذارد.

در واحدهای تولید PAC 9HB ، میزان قلیائیت برای محصول خروجی از طریق سیستم کنترل نرم افزار تنظیم می‌شود. به این ترتیب، می‌توان فرآیند واحد تولید را براساس خصوصیات مختلف فیزیکی-شیمیایی مواد اولیه مورد استفاده در مخزن‌های مختلف اصلاح کرد، تا در نهایت میزان قلیائیت مورد نظر به دست بیاید.

خطوط تولید PAC 18٪ در مخزن با واکنش اچینگ دسته‌ای آلومینا با محلول آبی اسید هیدروکلریک انجام می‌شود. واکنش در یک راکتور شیشه‌ای مجهز به همزن داخلی صورت می‌گیرد. در حین واکنش دمای رآکتور کنترل می‌شود و در پایان واکنش محصول واکنش به مخزن نگهدارنده تخلیه می‌شود.

محصول تخلیه شده در همزن نگهداری می‌شود و آلومینایی که وارد واکنش نشده، با استفاده از عملیات فیلتراسیون از آن جدا می‌شود. محصول شفاف به داخل ظرف‌هایی انتقال می‌یابد تا محصول در شرایط استاندارد نگهداری شود.

بدین منظور آب، اسید هیدروکلریک و یا سولفات آلومینیوم با توجه به مشخصات بازار هدف، می‌تواند با محصول مخلوط شود. پساب مایع، که عمدتاً شامل آب‌های اسیدی است، در مخزن نگهدارنده جمع‌آوری می‌شوند تا پس از بازیافت مجددا وارد خط تولید شوند.

منعقد کننده پلی آلومینیوم کلراید

منعقد کننده پلی آلومینیوم کلراید

منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید و انواع آن

ترکیبات پلی آلومینیوم کلراید در گریدهای مختلف تولید می‌شود از جمله:

  • PAC 18٪ :PAC مایع با قلیائیت متوسط ، حاوی %۰/۵ ± %۱۷/۵ Al2O3، مخصوص پساب و خنثی‌سازی. این ماده به عنوان کمک منعقدکننده اولیه برای هر فرآیند شفاف سازی / لخته سازی مربوط به تصفیه آب‌های سطحی یا زیرزمینی و پساب‌های شهری یا صنعتی استفاده می‌شود. PAC 18 با توجه به میزان بالای آلومینیوم منجر به مصرف دوز کمتری و در نتیجه کاهش حجم لجن و لزوم تنظیم PH می‌شود. همچنین باعث بهبود حذف جامدات و یا فسفر نسبت به منعقدکننده‌های معمولی می‌شود.
  • PAC 9٪ HB :PAC مایع با قلیائیت بالا، حاوی %۰/۵ ± %۹ Al2O3 ، مخصوص آب آشامیدنی.
    PAC 9 نیز با توجه به میزان بالای آلومینیوم منجر به مصرف دوز کمتری و در نتیجه کاهش حجم لجن و لزوم تنظیم PH می‌شود. همچنین باعث بهبود حذف جامدات و یا فسفر نسبت به منعقدکننده‌های معمولی می‌شود.
  • PAC 30٪: فرم پودری با قلیائیت متوسط، حاوی %۰/۵ ± %۳۰ Al2O3

PAC 9 HB با کارایی بالا برای آب آشامیدنی

برای به دست آوردن نتایج خوب در تصفیه آب آشامیدنی، که در آن باید از پلی الکترولیت به دلیل خاصیت جهش زایی صرف نظر کرد، از میزان کمتر آلومینیوم و با قلیائیت بالاPAC 9٪ -۱۰٪ Al2O3 استفاده می‌شود.
معمولاً ، PAC 9 ٪ -۱۰٪ Al2O3 با رقیق‌سازی PAC 18٪ Al2O3 در یک پایه مانند Na2CO3 جهت دستیابی به قلیائیت %۷۰-%۵۸ ، تولید می‌شود. این ترکیب و فرمولاسیون مشابه آن حدود ppb200 یون آلومینیوم در آب تصفیه شده آزاد می‌کنند که از پایداری محدودی برخوردار است.

برای خرید مواد شیمیایی در صنایع متعدد و همچنین خرید پلی آلومینیوم کلراید می‌توانید با شماره زیر با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال در ارتباط باشید.

 

02166568403