بایگانی دسته ی پلی الکترولیت ها

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

همین حالا برای خرید پلی الکترولیت از دکتر کمیکال اقدام کنید

خرید پلی الکترولیت

خرید پلی الکترولیت کاتیونی

خرید پلی الکترولیت آنیونی

پلی الکترولیت چیست؟

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

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

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

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

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

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

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

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

مطلب مکمل: کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب

پلی الکترولیت کاتیونی

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

پلی الکترولیت پلی (دی آلیل دی متیل آمونیوم کلرید)

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

پلی الکترولیت اپی کلروهیدرین / دی متیل آمین

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

پلی الکترولیت پلی آکریل آمید کاتیونی (PAM)

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

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

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

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

پلی الکترولیت های کاتیونی طبیعی

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

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

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

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

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

بیشتر بخوانید: پلی الکترولیت تصفیه فاضلاب

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

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

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

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

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

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

پلی الکترولیت آنیونی

پلی الکترولیت های آکریل آمید آنیونی

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

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

پلی الکترولیت آنیونی طبیعی

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

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

پلی الکترولیت های غیر یونی

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

پلی آکریل آمید

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

پلی الکترولیت های غیر یونی طبیعی

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

کاربرد پلی الکترولیت

پلی الکترولیت در ازدیاد برداشت نفت (EOR)

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

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

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

پلی الکترولیت جهت تثبیت شیل

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

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

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

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

پلی الکترولیت به‌ عنوان افزودنی سیال حفاری

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

پلی الکترولیت در تصفیه آب و فاضلاب

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

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

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

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

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

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

پلی الکترولیت در آبگیری لجن

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

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

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

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

پلی الکترولیت به‌عنوان دیسپرسنت

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

پلی الکترولیت در جداسازی سنگ معدن

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

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

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

پلی الکترولیت در تثبیت خاک

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

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

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

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

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

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

کمپلکس پلی الکترولیتی چگونه تشکیل می شود؟

کمپلکس پلی الکترولیتی در نتیجه برهمکنش‌های الکتروستاتیکی قوی بین حداقل دو پلی الکترولیت با بارهای ناهمنام تشکیل می‌شود. از نظر کمی، کمپلکس‌های پلی الکترولیتی به دو دسته استوکیومتری و غیراستوکیومتری تقسیم می‌شوند.

در حالت استوکیومتری، نسبت اکی مولار پلیمرها با هم برابر است. اما در حالت غیراستوکیومتری، اکی مولارهای یک پلیمر نسبت به دیگری بیشتر است. در حالت غیراستوکیومتری، آب دوستی کمپلکس و انحلال‌پذیری آن بیشتر است. سه مرحله اصلی زیر را در سازوکار تشکیل کمپلکس پلی الکترولیتی وجود دارد:

1. تشکیل کمپلکس اولیه بی نظم
2. تشکیل پیوندهای جدید درون کمپلکس و ایجاد کمپلکس ثانویه منظم
3. ايجاد انبوهه بین کمپلکسی

در گام اول، بلافاصله پس از اختلاط محلول‌های پلیمری با بارهای ناهمنام، نیروهای پیوندی ثانویه مانند برهمکنش‌های الکتروستاتیک بین بارهای ناهمنام ایجاد شده و کمپلکس بی‌نظمی تشکیل می‌شود. این مرحله بسیار سریع رخ می‌دهد.

در گام دوم که تقریبا یک ساعت به طول می‌انجامد، تشکیل پیوندهای جدید درون کمپلکس ادامه می‌یابد یا انحراف‌های موجود در زنجیرهای پلیمری تصحیح شده و کمپلکس ثانویه با آرایش منظم از زنجیرهای پلیمری ایجاد می‌شود.

در گام سوم، برهمکنش‌های آبگریز بین کمپلکس‌های ثانویه منظم، موجب حالت توده‌ای و ايجاد انبوهه کمپلکس پلی الکترولیتی می‌شود. کمپلکس پلی الکترولیتی تشکیل شده در حلال‌های معمولی نامحلول و نسبت مولی پلیمرها در توده تقریباً برابر واحد است.

عوامل موثر بر تشکیل کمپلکس پلی الکترولیتی

اگر چگالی بارهای اجزای سازنده پل یالکترولیت برابر باشد، ذرات کمپلکس ساختار فشرده‌ای دارند. در غیر این صورت، ساختار از حالت فشرده خارج می‌شود. تشکیل کمپلکس پلی الکترولیتی از پلیمر کاتیونی متاکریلوکسی اتيل تری متیل آمونیوم و پلیمر آنیونی پلی استیرن سولفونات بررسی شد. در این مطالعه با کاهش چگالی بار، شعاع هیدرودینامیکی کمپلکس‌های پلی الکترولیتی تا حدود ۲۰ nm کاهش و پایداری (حتی برای نسبت استوکیومتری۱:۱) افزایش یافت.

pH محیط واکنش

در کمپلکس‌های پلی الکترولیتی حساس به pH، به دلیل تغییر چگالی بار با pH، بازده کمپلکس تا حد زیادی وابسته به pH است. در pH‌های کم و غلظت‌های زیاد پلی متاکریلیک اسید به دلیل عدم تفکیک گروه‌های اسیدی پلیمر، کمپلکس تشکیل نمی‌شود. در این شرایط، مقدار آنیون‌های کربوکسیلات تفکیک شده برای پایداری کلی کمپلکس کافی نیست. با افزایش pH، پلی متاکریلیک اسید می‌تواند با یک پلی کاتیون، کمپلکس پایدار تشکیل دهد؛ زیرا تعداد مواضع کربوکسیلات آنیونی از مقدار معین بحرانی زیادتر شده و به سرعت کمپلکس دلمه‌ای مانند (توده‌ای) به دست می‌آید.

قدرت یونی محیط واکنش

قدرت یونی پلی الکترولیت‌ها اثر بسیاری در اندازه نهایی ذرات کمپلکس پلی الکترولیتی دارد. افزایش قدرت یونی با تأثیر روی بارها و جداکردن زنجیرهای پلی الکترولیتی موجب انعطاف‌پذیری بیشتر پلی الکترولیت و کاهش قطر متوسط ذرات می‌شود. اگر جاذبه‌های الکتروستاتیک با افزایش نمک مانند (NaCl) کم شود، رسوب کردن اتفاق نمی‌افتد. وجود نمک، جاذبه بین بارهای ناهمنام پلی الکترولیت‌ها را کاهش می‌دهد. از این رو، جدایی فاز رخ نمی‌دهد و آمیخته همگن و گرانرو به دست می‌آید که ممکن است با کاهش دما ژل شود.

میزان مصرف پلی الکترولیت ها

استفاده و اهمیت پلی الکترولیتی‌ها به سرعت در حال افزایش است. تعداد تولید کنندگان این مواد نیز رو به افزایش است. پلی الکترولیت‌های سنتزی کاربردهای قابل‌توجهی را در زمینه‌های زیر پیدا کرده‌اند:

• صنایع فرایندی
• تصفیه فاضلاب صنعتی
• تصفیه آبتصفیه فاضلاب خانگی

استفاده خاص از پلی الکترولیت‌ها در صنایع فرایندی شامل شفاف‌سازی آب قند خام در صنعت قند و جداسازی گچ از فرایند مرطوب فسفریک اسید است. بهبود پايداری در عمل واگن زغال سنگ؛ افزایش ظرفیت ضایعات در روند مرطوب؛ جداسازی ناخالصی‌های خاک رس از جریان بوراکس؛ بهبود کیفیت رسوب فلز در پالایش الکترولیتی و یا الکترودهایی از مس و روی؛ بهبود عملیات ضخیم شدن در پردازش اورانیوم و غیره.

منعقد کننده پلی الکترولیت

با فرایند لخته شدن و به کارگیری موادی تحت عنوان منعقدکننده‌های پلی الکترولیت (منعقدکننده‌های پلیمری) می‌توان بازده جداسازی ذرات کلوئیدی موجود در محلول‌های سوسپانسیونی را از طریق افزایش اندازه، دانسیته و بار جاذب ذرات افزایش داد.

منعقدکننده‌های پلی الکترولیت، پلیمرهای آلی خطی یا دارای زنجیره شاخه‌دار هستند که در محلول، یون‌های کمپلکس تشکیل می‌دهند. پلی الکترولیت‌ها دارای وزن مولکولی متوسط بوده و کاملا در آب محلول هستند. این مواد به چهار گروه کاتیونی، آنیونی، غیر یونی و پلیمرهای طبیعی دسته‌بندی می‌شوند.

منعقدکننده‌های پلی الکترولیت به اشکال مختلف از جمله پودر خشک، گرانول، محلول‌های آبی، ژل‌های آبی، امولسیون‌های هیدروکربنی تولید می‌شوند و از آنها در صنایع مختلف از جمله آب و فاضلاب، قند، فراوری مواد معدنی، نفت، کاغذسازی، نساجی، داروسازی، بهداشتی و… استفاده می‌شود.

نام تجاری مهم‌ترین منعقدکننده‌های پلی الکترولیت مصرفی در ایران عبارت است از: فلوکولانت، آلکالار، سیپاران، تیرول، پراستیل و سوکرژل. این مواد از مشتقات پلی آکریل آمید و پلی آکریل آمید/ سدیم آکریلات هستند که عمدتاً از کشورهای انگلیس، ژاپن، آلمان، چین و کره وارد می‌شوند.

میزان نیاز صنایع پتروشیمی به منعقدکننده‌های پلیمری ۹۳٫۵، شرکت آلومینای جاجرم ۵۰ ـ ۲۰، صنایع قند در بخش قند چغندری حدود ۲۰ و در بخش قند نیشکری حدود ۲۵ تن در سال گزارش شده است. در حال حاضر در صنعت آب و فاضلاب کشور از دلمه‌کننده‌های معدنی مانند کلرو فریک و سولفات آلومینیوم استفاده می‌شود و کاربرد منعقدکننده‌های پلیمری چندان شناخته شده نیست.

به ترکیبات پلیمری که در pH خنثی دارای مجموعه ای از بارهای مثبت و یا منفی هستند، پلی الکترولیت گفته میش‌ود. بسیاری از مواد به دلیل داشتن گروه‌های یونی مثبت یا منفی روی سطح به عنوان پلی الکترولیت مورد توجه هستند.

کمپلکس‌های پلی الکترولیتی (PEC) در اثر برهمکنش‌های الکتروستاتیک میان دو یا چند پلیمر با بارهای مخالف تشکیل می‌شوند. پلیمرهای استفاده شده برای تهیه کمپلکس‌های پلی الکترولیتی می‌توانند دارای منشأ طبیعی یا سنتزی باشند. اکثر پژوهشگران بر این عقيده هستند که تشکیل PEC پديده‌های آنتروپی محور است.

رهایش یون‌های همراه با جرم مولکولی کم (یون‌های همراه با یون‌های باردار روی زنجیر پلیمری) همان نیروهای مؤثر برای تشکیل PECها در محلول‌های آبی هستند و موجب افزایش آنتروپی سامانه می‌شوند. از جمله مزایای کمپلکس‌های پلی الکترولیتی زیست سازگاری زیاد، زیست تخریب‌پذیری عالی، عدم سمیت و هزینه و انرژی بری کم تولید آنهاست.

عوامل مختلف مانند چگالی بار، جرم مولکولی، غلظت نمک، pH محیط واکنش، قدرت یونی و نسبت اختلاط در تشکیل کمپلکس‌های پلی الکترولیتی موثرند.

کمپلکس‌های پلی الکترولیتی به دلیل رهایش کنترل شده دارو در بافت هدف، ماندگاری و تنظیم سرعت رهایش دارو، به عنوان حامل پلیمری در سامانه‌های دارورسانی بسیار مورد توجه هستند. همچنین از آنها می‌توان در رهایش ژن، واکسن و پروتئین، مهندسی بافت و ساخت غشا استفاده کرد.

پلی الکترولیت‌ها پلیمرهای آلی بلند که اغلب دارای وزن مولکولی بیش از یک میلیون هستند و منشأ طبیعی یا مصنوعی دارند. یک مولکول پلیمری به عنوان یک سری از واحدهای شیمیایی تکرار شده که توسط پیوندهای کووالانسی به هم متصل شده‌اند، تعریف شده است. اگر واحدهای تکراری، یک ساختار مولکولی مشابه داشته باشند ترکیب، هموپلیمر نامیده می‌شود.

اگر مولکول از بیش از یک نوع واحدهای شیمیایی تکراری تشکیل شده باشد، آن را کوپلیمر می‌نامند. واحدهای تکرار شونده منفرد که مولکول را تشکیل می‌دهند، واحدهای مونومر نامیده می‌شوند. بنابراین وزن مولکولی مولکول پلیمری، مجموع وزن مولکولی واحدهای مونومر منفرد است. تعداد کل واحدهای مونومر به عنوان درجه پلیمریزاسیون اطلاق می‌شود.

پلیمرهای طبیعی شامل نشاسته، ژلاتین، صمغ‌های گیاهی و پروتئین‌ها هستند. توانایی چنین پلیمرهای طبیعی به عنوان کمک منعقدکننده‌ها به مدت طولانی شناخته شده است، اما انواع تجاری در فرایندهای روشن‌سازی، سنتزی هستند که لیستی از آنها عبارتند از پلی آمین‌ها با وزن مولکولی بالا، پلی آکریل آمیدها، پلی اتیلن ایمین‌ها و پلی آکریلونیتریل.

شباهت بین یک پلیمر مشتق شده طبیعی مانند نشاسته و یک پلیمر کاملا مصنوعی مانند اسید پلی اکریلیک این است که در حقیقت هر دو ترکیب به ترتیب واحدهای تکرار شونده گلوکز و اسید اکریلیک دارند و هر یک از واحدهای تکراری شامل گروه‌های فعال یونی هستند. هیدروکسیل در یک واحد و کربوکسیل در واحد دیگر.

اصطلاح پلی الکترولیت به آن دسته از پلیمرهایی اشاره شده است که توسط برخی از مکانیزم‌های تولید یون می‌تواند تبدیل به یک مولکول پلیمری با بار الکتریکی در طول زنجیره خود شود. بارهای الکتریکی ناشی از حضور گروه‌های عاملی یونیزه شونده در طول زنجیره پلیمری است. پلی الکترولیت‌ها به این ترتیب الکترولیت‌های پلیمری هستند که دارای ویژگی‌های پلیمر و الکترولیت هستند.

هنگامی که گروه‌های یونیزه‌کننده تجزیه می‌شوند، مولکول‌های پلیمری با توجه به گروه‌های عاملی خاص موجود به طور مثبت یا منفی باردار می‌شوند. پلیمرهایی که گروه‌های عاملی یونیزه کننده آن یک بار خالص مثبت دارند، پلی الکترولیت‌های کاتیونی نامیده می‌شوند. پلیمرهایی که دارای بار خالص منفی هستند، به عنوان آنیونی نامیده می‌شوند و آنهایی که دارای مقدار مساوی از بارهای مثبت و منفی هستند به‌طوری‌که میزان بارخالص صفر است غیریونی نامیده می‌شوند.

بسیاری از پليمرها يا کوپليمرها به دلیل داشتن گروه‌های یونی مثبت یا منفی در سطح، به عنوان پلی الکترولیت مورد توجه هستند. پلی الکترولیت‌ها دارای منشأ طبیعی، سنتزی و نیمه سنتزی هستند. از جمله پلی ساکاریدهای طبیعی با منشأ گیاهی می‌توان اقاقیا، کتیرا، آلژینیک اسید و پکتین را نام برد که دارای گروه‌های کربوکسیلیک هستند و در محیط خنثی و به نسبت بازی یونیده می‌شوند.

ساختار مولکولی پلی الکترولیت‌ها به شکل خطی، شاخه‌دار و شبکه‌ای است. ویژگی اصلی پلی الکترولیت‌ها انحلال پذیری و دارابودن برهمکنش الکتروستاتیک است. انحلال پلی الکترولیت‌ها در آب معمولا به زمان طولانی نیاز دارد.

نظریه فلوری رفتار زنجیرهای پلی الکترولیتی در محلول‌های رقیق را توضیح می‌دهد. طبق این نظریه، برهمکنش‌های درون زنجیری، از جمله برهمکنش‌های غالب در پلی الکترولیت‌ها هستند.

قدرت برهم‌کنش الکتروستاتیک با پارامترهای مختلف از جمله ثابت دی الکتریک محلول پلی الکترولیتی، تحت تاثیر قرار می‌گیرد. شکل زیر نمونه‌هایی از سه نوع پلی الکترولیت را با استفاده از ساختار پلی آکریل آمید نشان می‌دهد:

خرید و فروش مواد شیمیایی منعقد کننده از دکتر کمیکال

پلی الکترولیت آنیونی چیست؟

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

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

پلیمرهای مبتنی بر آکریلامید با پلیمریزاسیون رادیکال آزاد آکریل آمید و با استفاده از تکنیک‌های محلول، سوسپانسیون، امولسیون و کوپلیمریزاسیون ساخته می‌شود.

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

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

پلی الکترولیت‌ها، پلیمرهای محلول در آب هستند که منشأ طبیعی یا سنتزی دارند. باتوجه‌به بار الکتریکی، می‌توان پلی الکترولیت‌ها را به سه نوع آنیونی، کاتیونی و آمفوتریک طبقه‌بندی کرد.

پلی الکترولیت‌های آنیونی، کاتیونی و آمفوتریک ماکرومولکول‌هایی هستند که به ترتیب دارای بار منفی (آنیونی)، بار مثبت (کاتیونی) و هر دو بار مثبت و منفی (آمفیوتریک) هستند، چه در گروه‌های زنجیره جانبی و چه در زنجیر اصلی پلیمر.

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

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

انواع پلی الکترولیت با توجه‌ به ویژگی‌ های آن

پلی الکترولیت آنیونی می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد. در بین پلی الکترولیت‌های مختلف آنیونی، پلیمرهای آکریل آمید، باتوجه‌به کاربرد گسترده‌ای که دارند، رایج‌ترین نوع هستند.

آنها در زمینه‌های مختلف مهندسی و فناوری به‌عنوان منعقدکننده استفاده می‌شوند، همچنین کاربردهای دیگری که از جمله می‌توان به‌عنوان عامل افزایش بازیابی نفت، مواد افزودنی سیال حفاری، تثبیت‌کننده‌های شیل، عامل تغلیظ کننده و اتصال‌دهنده، عامل پراکندگی، عامل فراوری مواد معدنی، مواد کاغذسازی، و عامل تثبیت خاک اشاره کرد.

این پلیمرها را می‌توان با دو ویژگی خاص، وزن مولکولی (MW) و چگالی بار (CD) توصیف می‌شوند. طول زنجیره ماکرومولکول آنیونی را می‌توان از مقادیر کم‌وزن مولکولی تا حدود ده‌ها میلیون گرم بر مول کنترل کرد.

همچنین میزان بار منفی در طول ماکرومولکول‌های آنیونی از صفر تا حدود 100٪ قابل تغییر است. بسیاری از محصولات کلوئیدی هستند، سیستم‌های دوفازی که در آنها یک فاز دارای ابعاد در محدوده اندازه 1 نانومتر تا 10 میکرومتر در فاز ماتریس یا پراکندگی ذرات بزرگ‌تر است.

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

آماده‌ سازی پلی‌آکریل آمید آنیونی

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

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

خرید مواد اولیه تصفیه آب و فاضلاب با بالاترین کیفیت

پلی الکترولیت آنیونی

بار الکتریکی پلی الکترویت‌های آنیونی منفی است. طیف گسترده‌ای از بار الکتریکی امکان‌پذیر است، از صفر تا تراکم شارژ بالا. پلی الکترولیت‌های آنیونی به‌عنوان منعقدکننده و فلوکولنت در تصفیه آب و فاضلاب و در آبگیری لجن فاضلاب شهری و صنعتی کاربرد فراوانی دارند.

پلی الکترولیت‌های آنیونی همچنین به‌عنوان افزودنی سیال حفاری و سیستم‌های نفتی، و همچنین برای جداسازی سنگ در معدن و استقرار خاک در صنایع کشاورزی استفاده می‌شوند. پلی الکترولیت‌های آنیونی به دودسته پلیمرهای سنتزی و طبیعی طبقه‌بندی می‌شوند.

پلیمرهای آنیونی سنتزی

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

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

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

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

پلی الکترولیت آنیونی دارای گروه عاملی کربوکسیل

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

در روش اول، از فرایندی شامل پلیمریزاسیون هم‌زمان و هیدرولیز آکریلامید برای تهیه HPAM استفاده می‌شود. تهیه پلیمر از طریق پلیمریزاسیون یک‌مرحله‌ای انجام می‌شود به‌طوری‌که پلیمریزاسیون و هیدرولیز هم‌زمان صورت می‌گیرد.

به‌منظور به‌دست‌آوردن درجات مختلف هیدرولیز، از نسبت‌های مختلفی از آکریل آمید و عامل قلیایی هیدرولیز استفاده می‌شود و واکنش با اضافه‌کردن یک آغازگر اکسایش – کاهش که از پرسولفات پتاسیم و بی سولفیت سدیم تشکیل شده است آغاز می‌شود. ساختار شیمیایی پلی‌آکریل آمید هیدرولیز شده جزئی در شکل قبل نشان داده شد.

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

پلی الکترولیت آنیونی حاوی گوگرد

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

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

پلی الکترولیت آنیونی حاوی فسفر

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

پلیمرهای طبیعی

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

روش تولید پلی‌آکریل آمید

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

پلیمریزاسیون محلول

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

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

پلیمریزاسیون آکریلامید معمولاً در محلول‌های آبی انجام می‌شود؛ چراکه در آن تشکیل پلیمر با وزن مولکولی بالا با سرعت بالا امکان‌پذیر است. پلیمریزاسیون در محلول‌های آبی 8-10٪ آکریل آمید در حضور یک آغازگر در مجاورت نیتروژن و با pH بین 8/5-9 انجام می‌شود.

پلیمریزاسیون در دمای اتاق شروع می‌شود و درجه حرارت به 90 درجه سانتیگراد افزایش می‌یابد. ژل پلیمری تهیه شده با قراردادن چندین بار در حلال‌های آلی خالص می‌شود و سپس خشک می‌شود. پلیمریزاسیون آکریلامید در محلول‌های آبی در مجاورت قلیاهایی نظیر هیدروکسید سدیم و پتاسیم منجر به تولید HPAM می‌شود.

پلیمریزاسیون جرمی

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

اما از طرف دیگر، مشکلات قابل‌توجهی در اجرای فرایند وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به ازبین‌بردن حرارت پلیمریزاسیون و کنترل ویسکوزیته مخلوط واکنش اشاره کرد. علاوه بر این، پلیمریزاسیون در یک محیط بسیار ویسکوز، واکنش‌های جانبی مانند انتقال زنجیره را به همراه دارد.

پلیمریزاسیون جرمی می‌تواند جز واکنش‌های همگن و یا ناهمگن باشد. در پلیمریزاسیون جرمی همگن، پلی الکترولیت در مونومر حل می‌شود؛ اما در پلیمریزاسیون جرمی ناهمگن، پلی الکترولیت تشکیل شده در مونومر خود نامحلول است.

پلیمریزاسیون رسوبی

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

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

پلیمریزاسیون تعلیقی

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

در این روش اشعه ماورای بنفش و گاما می‌توانند پلیمریزاسیون را آغاز کنند. تعادل هیدروفیل – لیپوفیل تثبیت‌کننده، توزیع آن بین فازهای آبی و آلی و دما ممکن است در سیستم تعلیق تأثیر بگذارد.

بازده پلیمریزاسیون و وزن مولکولی پلی الکترولیت نهایی بستگی به ماهیت تثبیت‌کننده و غلظت آن دارد. پلیمریزاسیون تعلیقی به طور معمول در محلول‌های آبی آکریلامید 65٪ پراکنده در یک حلال آلی با حضور تثبیت‌کننده و آغازگر و در دمای 60-100 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود و پلی الکترولیت حاصل شده به‌صورت پودر یا گرانول است.

پلیمریزاسیون امولسیون

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

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

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

مکانیسم بر همکنش پلی الکترولیت

پلی الکترولیت‌های آنیونی با ذرات پراکنده در محیط‌های آبی به چندین روش بر همکنش دارند که باعث ثبات یا عدم ثبات پراکندگی می‌شود. ثبات به معنای این است که ذرات برای مدت طولانی در حالت پراکنده باقی می‌مانند و ته‌نشین نمی‌شوند.

ذرات موجود در فاز مایع – جامد می‌توانند از طریق سه مکانیسم که باعث افزایش لخته‌شدن می‌شوند، بی‌ثبات شوند: پل پلیمری، خنثی‌سازی بار و جذب پلیمری. بسته به وزن مولکولی و چگالی بار فلوکولنت‌ها، استفاده از یک، دو یا سه مکانیسم به طور هم زمان باعث ازبین‌بردن پراکندگی و ته‌نشین شدن ذرات می‌شود. مکانیسم جذب پلیمری مسئول تثبیت پراکندگی و توزیع یکنواخت ذرات جامد در فاز مایع از طریق هر دو اثر دافع الکترواستاتیک و فضایی است.

تشکیل پل پلیمری

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

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

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

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

خنثی‌ سازی بار الکتریکی

بیشتر ذرات موجود در طبیعت دارای بار منفی هستند و پلی الکترولیت‌های کاتیونی به‌شدت با استفاده از مکانیسم خنثی‌سازی بار، ذرات با بار مخالف را جذب می‌کنند.

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

در این حالت، چگالی بار پلی الکترولیت نقش مهم‌تری نسبت به وزن مولکولی آن ایفا می‌کند؛ بنابراین، پلی الکترولیت‌های با وزن کم مولکولی با چگالی بار زیاد، ذرات با بار متضاد را در فاز مایع – جامد به طور مؤثری جذب می‌کنند.

ازآنجاکه در بسیاری موارد، مکانیسم خنثی‌سازی بار الکتریکی و مکانیسم پل زدن هم زمان عمل می‌کنند، می‌توان نتیجه گرفت که هم چگالی بار و هم وزن مولکولی در فرایند جذب تأثیر دارند؛ بنابراین، توجه به ترکیبی از اثرات بار و وزن مولکولی به‌منظور دستیابی به اثرات منعقدکننده و لخته‌کننده لازم است.

جذب پلیمری

پلی الکترولیت‌ها از طریق مکانیسم‌های مختلفی با ذرات پراکنده بر همکنش دارند. مکانیسم‌های جذب پلی الکترولیت بسته به ماهیت نیروهای درگیر، را می‌توان به دودسته جذب فیزیکی و شیمیایی طبقه‌بندی کرد.

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

پیوند هیدروژنی

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

بر همکنش آب‌گریز

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

پیوند یونی

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

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

بر همکنش الکترواستاتیک

پلی الکترولیت‌ها بر روی ذرات یا سطوح دارای بار متضاد جذب می‌شوند. یعنی، پلیمرهای آنیونی با بار منفی بر روی ذرات یا سطوح مثبت جذب می‌شوند؛ بنابراین، انرژی جذب الکترواستاتیک نقش مهمی در شکل‌گیری توده‌های پلیمری ایفا می‌کند. اگرچه، در این حالت، ظرفیت جذب پلی الکترولیت به نوع و غلظت الکترولیت بستگی دارد.

هنگامی که بر همکنش الکترواستاتیک تنها جاذبه محسوس باشد، آنگاه اثر نمکی می‌تواند مهم باشد. به دلیل اثر غربالگری نمک بین بخش‌های یونی زنجیره پلیمر و یون‌های محلول، جذب پلی الکترولیت با افزایش غلظت نمک کاهش می‌یابد. اما هنگامی که برهم‌کنش‌های دیگری نیز مانند پیوند هیدروژن یا جذب آب‌گریز وجود داشته باشد، جذب پلی الکترولیت با غلظت نمک کمتر تحت‌تأثیر قرار می‌گیرد.

نیروهای واندروالس

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

محصولات ویژه:

فروش پلی الکترولیت

فروش پلی الکترولیت آنیونی

فروش پلی الکترولیت کاتیونی

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

پلی الکترولیت تصفیه فاضلاب

لجن فعال یکی از فرایندهای تصفیه متعارف زیستی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب است. در این فرایند مقدار زیادی لجن تولید می‌شود. تجربه نشان داده است که هزینه‌های ناشی از تصفیه لجن به طور چشمگیری بالا می‌باشد و ۳۵-۵۰ درصد کل هزینه‌های بهره‌برداری ناشی از تصفیه فاضلاب را به خود اختصاص می‌دهد. از این رو به لحاظ اقتصادی و عملکردی، مدیریت لجن به ویژه حذف آب اضافی تولید شده طی فرایند تصفیه زیستی یکی از مهم‌ترین مراحل در تصفیه فاضلاب می‌باشد.

فروش مواد شیمیایی تصفیه آب و فاضلاب

به منظور کاهش هزینه‌های گزاف سرمایه گذاری راهبری تأسیسات تصفیه، تثبیت لجن و جلوگیری از آلودگی‌های محیط زیست، لازم است حجم لجن تولیدی در تصفیه خانه‌های فاضلاب تا حد امکان کاهش یابد. بدین منظور معمولاً از روش تغلیظ و آبگیری لجن استفاده می‌شود. آبگیری لجن یکی از مشکل ترین مباحث مهندسی محیط زیست در ارتباط با دفع آن است.

از آنجا که لجن اصلاح شده، به راحتی تغلیظ و آبگیری می‌شود. بنابراین در تصفیه خانه‌های فاضلاب عملیات آماده‌سازی لجن اهمیت ویژه‌ای دارد. در واقع آماده‌سازی یا اصلاح کیفیت شیمیایی لجن، فرایندی فیزیکی–شیمیایی است که موجب تسهیل حذف آب و بازیافت مواد جامد لجن می‌شود. در عملیات تصفیه لجن این فرایند غالباً قبل از مراحل تغلیظ و آبگیری انجام شده و افزایش بازدهی این واحدها را فراهم می‌کند.

آماده‌سازی لجن فرایندی دو مرحله‌ای شامل انعقاد و لخته‌سازی است. اولین هدف از آماده‌سازی لجن افزایش اندازه ذرات، غلبه بر آثار ناشی از آبدار بودن و دفع بار الکتریکی بین ذرات می‌باشد. به عبارت دیگر، آماده‌سازی لجن سبب تجمع ذرات ریز پراکنده و کلوئیدی موجود در لجن و آزاد شدن آب پیوندی موجود میان آن‌ها می‌شود.

پلی الکترولیت ها در تصفیه آب و فاضلاب

در اغلب موارد برای آماده‌سازی لجن از مواد شیمیایی معدنی مانند آلوم، کلرور فریک، سولفات فریک و پلی الکترولیت آلی استفاده می‌شود که باعث افزایش لجن تولیدی می‌شوند. امروزه پلی الکترولیت‌ها در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. به تازگی استفاده از این ترکیبات در آماده‌سازی لجن برخلاف منعقدکننده‌های شیمیایی به دلیل عدم افزایش جرم لجن تولیدی، عدم تخریب ارزش گرمایی لجن و سهولت بهره‌برداری و نگهداری از تاسیسات مربوط، روند فزاینده‌ای داشته است.

ترکیب شیمیایی پلی آکریل آمید با محدوده وسیع وزن مولکولی و انواع بار الکتریکی و چگالی در دسترس است که نسبت به سایر پلیمرها ارزان‌تر و موثرتر می‌باشد. از ویژگی‌های کاربرد پلی آکریل آمیدها می‌توان دوز مصرفی کم، راندمان بالا و عدم ایجاد آلودگی محیط زیست را نام برد.

امروزه با پیشرفت‌های صنعتی و وجود انواع مختلف آلودگی در پساب‌های صنعتی و محیط زیست، توسعه لخته‌سازهای پلیمری جدید با روش‌های اصلاح، پیوندزنی و تهیه ساختارهای هیبریدی برای اهداف مختلف مدنظر قرار گرفته است. لجن در برابر پلی الکترولیت‌های دوگانه دارای عملکرد بهتر در جذب ذرات می‌باشد و در این حالت لخته‌های تولیدی بزرگتر است که در نتیجه باعث بهبود آبگیری لجن و دوز کمتر پلی الکترولیت می‌شود.

درجه کاتیونی پلی آکریل آمید مهم‌ترین عاملی است که بر دوز کمک منعقد کننده در آبگیری تاثیر می‌گذارد و با افزایش این درجه درصد آبگیری لجن افزایش می‌یابد.

ارتباط مستقیمی میان زمان صاف کردن نمونه‌های لجن و درصد رطوبت کیک حاصل وجود دارد. به عبارت دیگر در مورد استفاده از هر یک از کمک منعقدکننده‌ها در نقطه بهینه حداقل مقدار رطوبت کیک لجن در حداقل زمان صاف کردن مشاهده شده است.

بنابراین بهترین کمک منعقدکننده مورد استفاده ماده‌ای است که سرعت جدا شدن آب از لجن آماده‌سازی را افزایش داده و همچنین درصد رطوبت کیک لجن حاصل از روش‌های مختلف آبگیری را کاهش دهد. با توجه به بازده قابل توجه کمک منعقدکننده فعالسازی شده در کاهش رطوبت کیک لجن در مقایسه با کمک منعقدکننده شاهد (پلی آکریل آمید کاتیونی) استفاده از این پلیمر نیز قابل توجیه است.

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 بستگی به عملکرد آبگیری مورد نیاز دارد. برای فلوکولانت‌ها کاتیونی ساختارهای زیر وجود دارد:

ساختار خطی: در این حالت اگر وزن مولکولی صحیح انتخاب شود، با دوز پایین و عملکرد خوبی دارد.

ساختار های شاخه دار: این حالت با دوز متوسط عملکردی عالی دارد.

ساختارهای کراس لینکر: این حالت با دوز بالا، دارای عملکرد تخلیه استثنایی و مقاومت برشی می‌باشد.

نوع مونومر

نوع مونومر مورد استفاده برای سنتز فلوکولانت‌ها نیز بر فلوکولاسیون اثر می گذارد. مونومرهای متفاوتی جهت تولید پلی الکترولیت‌ آنیونی و پلی الکترولیت کاتیونی استفاده می‌شود. بعنوان مثال سدیم آکریلات از جمله مونومرهایی است که در تولید پلی الکترولیت آنیونی به وفور استفاده می‌شود.

برای خرید مواد شیمیایی می‌توانید با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار کنید. همچنین شما عزیزان می‌توانید انواع پلی الکترولیت‌ها را با کلیک بر روی گزینه‌های زیر خریداری کنید.

• خرید پلی الکترولیت
• خرید پلی الکترولیت کاتیونی
• خرید پلی الکترولیت آنیونی