پلی الکترولیت (Polyelectrolyte) یا فلوکولانت کره ای

پلی الکترولیت، فلوکولانت یا کمک منعقد کننده کره ای

پلی الکترولیت ها پلیمرهایی در حالت جامد یا مایع می باشند، که برای لخته سازی مورد استفاده قرار می گیرند. پلی الکترولیت ها دارای انواع آنیونی، کاتیونی و غیر یونی یا خنثی می باشند. برای حذف ناخالصی ها و ذرات معلق و کلوئیدی موجود در آب و فاضلاب از روش انعقاد و لخته سازی استفاده می کند. برای این کار از ماده منعقد کننده استفاده می شود، که با خنثی کردن بار ذرات کلوئیدی باعث نزدیک شدن آنها به یکدیگر و تشکیل ذرات بزرگ تری می شود. این ذرات بزرگ که به آنها لخته گفته می شود، به اندازه ای درشت هستند که به راحتی ته نشین می شوند.
اما برای تسریع و کامل کردن این عمل و ایجاد لخته های بزرگ تر از موادی به نام "کمک منعقد کننده"، پلی الکترولیت یا پلی اکریل آمید استفاده می شود، که به اختصار به آنها PAM نیز گفته می شود. در واقع پلی الکترولیت ماهیت اصلی ماده شیمیایی فلوکولانت به معنی لخته ساز می باشد، که باعث تسریع فرایند جداسازی جامدات از مایعات و تصفیه مایعات می شود. 

مزیت های استفاه از پلی الکترولیت

مزیت های استفاده از پلی الکترولیت شامل موارد زیر می باشد:

•    نیاز به استفاده از دوز کمتر نسبت به دیگر مواد
•    زمان نگهداری کمتر
•    دارای ساختارهای تشکیل شده سخت، متراکم و فشرده
•    مصرف کم انرژی
•    تصفیه آب تخلیه شده و استفاده مجدد از آن برای دیگر مصارف
•    از بین میکرو ارگانیسم ها
•    کاهش حجم لجن تشکیل شده
•    درشت و سنگین کردن لخته های ایجاد شده
•    افزایش سرعت ته نشین شدن

نحوه عملکرد فلوکولانت (پلی الکترولیت)

فلوکولانت ماده ای است، که در طی فرایند لخته سازی باعث تغییرات فیزیکی و شیمیایی می شود. درصد تغییرات فیزیکی و شیمیایی ایجاد شده در فرایند فلوکولانت نسبت به یکدیگر ثابت می باشد. فلوکولانت با پایه ماده شیمیایی پلی الکترولیت، باعث به هم پیوستن ذرات ریز معلق در آب شده و با چسبیدن این ذرات به یکدیگر باعث تشکیل ورقه هایی با نام فلاک (Flak) می شود. در واقع فلوکولانت، کمک منعقد کننده یا پلی الکترولیت، با ایجاد بار مخالف ذرات معلق و کلوئیدی آنها را به یک توده سنگین کلوئیدی تبدیل کرده که به راحتی ته نشین و از آب جدا می شوند. 
منعقد کننده های پلیمری ترکیباتی پلیمری با وزن مولکولی بالا بر پایه پلی الکترولیت و محلول در آب می باشند، که باعث افزایش سرعت ته نشینی مواد جامد معلق و کلوئیدها و حذف رنگ در فرایندهای تصفیه آب و مایعات می شود. کاتیون یا آنیونی که متصل به ساختار شیمیایی پلی الکترولیت می باشد، نوع بار فعال پلیمر را مشخص می کند. فعالیت پلی الکترولیت ها تا حد زیادی به وزن مولکولی و شدت بار آنها بستگی دارد. 
پلی الکترولیت به عنوان یک ماده "کمک منعقد کننده" بین ذرات ریز لخته ناشی از استفاده از منعقد کننده ها پلی ایجاد می کند، که باعث می شود آنها به شکل لخته هایی درشت و سنگین در آمده و سریع تر ته نشین شوند. علاوه بر این، ماده پلی الکترولیت محدوده PH بهینه را گسترش می دهد و باعث کاهش مقدار مصرف ماده منعقد کننده می شود. پلی الکترولیت تصفیه آب برای حذف ویروس ها، باکتری ها، جلبک ها، مواد معدنی و آلی حل شده و مواد جامد معلق در آب مورد استفاده قرار می گیرد. مزیت پلی الکترولیت ها این است که در مقایسه با منعقد کننده ها مقدار کمتری از آن برای فرایند لخته سازی باید استفاده شود، علاوه بر این منعقد کننده ها که دارای PH محدودی هستند و باعث تشکیل رسوبات هیدروکسید می شوند. پلی الکترولیت ها در مقایسه با منعقد کننده های معدنی مورد استفاده در بخش نهایی تصفیه، تشکیل لجن را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهند. 

کاربردهای کمک منعقد کننده (پلی الکترولیت)

کمک منعقد کننده ها دامنه وسیعی از کاربردها شامل موارد زیر را پوشش می دهند:

1- فرایند زلال سازی آب خام برای تولید آب آشامیدنی و صنعتی
2- منعقد کردن جامدات معلق و کلوئیدها در فرایندهای شکر و تغلیظ مایعات
3- جداسازی جامدات و ترکیبات آلی در آب برگشتی از سیستم های سرمایشی و گرمایشی
4- جداسازی روغن، جامدات، گریس و اکسیدهای نامحلول در تصفیه آب برگشتی در صنعت فولاد
5- حذف رنگ، مواد جامد معلق و کلوئیدها در صنایع تولید محصولات پتروشیمی
6- تصفیه پساب های صنعتی و بهداشتی
7- جداسازی همزمان ذرات سبک چربی و روغن و ذرات سنگین در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی
8- برای بالا بردن ضریب جذب آب در خاک در بخش کشاورزی
9- در صنایع کاغذ سازی برای تهیه خمیر و بخش تصفیه پساب کارخانه
10- چرم سازی و تولید سموم کشاورزی

انواع پلی الکترولیت (PAM)

پلی الکترولیت، فلوکولانت یا کمک منعقد کننده ها دارای انواع زیر می باشند:

1- پلی الکترولیت یا فلوکولانت آنیونی با بار منفی

هوموپلیمرها و کوپلیمرهای نمک آکرلیک اسید با آکریل آمید که دارای بار منفی هستند، به عنوان پلی آکریل آمید آنیونی یا پلی الکترولیت آنیونی شناخته می شوند. این پلیمر خطی در آب به صورت کاملا محلول می باشد و تحت فرایند پلیمریزاسیون با دمای بالا سنتز می شود. پلی الکترولیت آنیونی در حلال های آلیفاتیک، استون، بنزن، اتر و دیگر حلال های ارگانیک تقریبا نامحلول می باشد. به این دلیل که پلی الکترولیت آنیونی می تواند عمل لخته سازی، ضخیم شدن، خاصیت برشی و پراکندگی را به راحتی انجام دهد، در بازیافت روغن، کارخانجات سنگ بری، فراوری مواد معدنی، شستشوی زغال سنگ، کاغذ سازی، نساجی، تولید شکر، داروسازی، کشاورزی و ... کاربرد دارد. پلی الکترولیت آنیونی از بخش های زیر تشکیل شده است:

پلی الکترولیت آنیونی= سود کاستیک+ اکریلیک اسید+ اکریل آمید

2- پلی الکترولیت یا فلوکولانت کاتیونی با بار مثبت

نانوذرات کاتیونی، هوموپلیمرها یا کوپلیمرهایی با آکریل آمید دارای بار مثبت، به عنوان پلی الکترولیت کاتیونی شناخته می شود. هر سه مونومر نام برده شده از مونومرهای کاتیونی هستند، که چگالی، بار و وزن مولکولی آنها به هم وابسته می باشد. این پلی آمین ها از اپی کلرو هیدرین و آمین های ثانویه ساخته می شوند. پلی الکترولیت کاتیونی دارای بخش های زیر می باشد:

پلی الکترولیت کاتیونی= مونومر کلر متیل اکرلیک+ اکریل آمید

3- پلی الکترولیت یا فلوکولانت نانیونیک بدون بار یا خنثی

به هوموپلیمرهای آکریل آمید که بدون بار یا خنثی باشند، پلی الکترولیت نانیونیک یا غیر یونی گفته می شود. پلی الکترولیت نانیونی از اکریل آمید پلیمری شده به وجود می آید.

تولید پلی الکترولیت و نحوه انتخاب نوع پلی الکتریت مناسب

برای تولید پلی الکترولیت، از پلیمریزاسیون فاز مایع آکریل آمید (آکریلیک اسید) استفاده می شود. پلیمریزاسیون در محلول های آبی در دمای حدود 60 درجه سانتی گراد انجام می شود. غلظت مونومرها 40% شامل 36% آکریل آمید و 4% اسید اکریلیک تنظیم می شود. این کار با استفاده از ویژگی های القایی تابش و گرم شدن مایکروویو باعث تشکیل زنجیره های پلیمری خطی با قابلیت حلالیت در آب می شود. کاهش غلظت مونومر باقیمانده باعث افزایش ظرفیت لخته سازی پلیمرهای تولید شده می شود. آکریل آمید به راحتی تولید می شود و دارای ویژگی های منحصر به فردی می باشد، که باعث سهولت در سنتز پلیمرهای با وزن مولکولی بالا می شود.
پلی الکترولیت ها پلیمرهایی با واحدهای تکراری دارای گروه الکترولیت ها می باشند. این گروه ها در محلول های آبی جدا شده و باعث شارژ پلیمرها می شوند. بنابر این خواص پلی الکترولیت به الکترولیت (نمک) و پلیمرها (ترکیبات با وزن مولکولی بالا) شباهت دارد.

اما می خواهیم بدانیم برای انتخاب پلی الکترولیت مناسب باید به چه نکاتی توجه کنیم:

انتخاب فلوکولانت مناسب به بار الکتریکی کلوئیدهای معلق موجود در محلول بستگی دارد. اگر این کلوئیدها بدون بار باشند، از پلی الکترولیت نانیونیک و اگر کلوئیدها دارای بار منفی باشند، از پلی الکترولیت های کاتیونی و هم چنین اگر کلوئیدها دارای بار مثبت باشند، از پلی الکترولیت های آنیونی استفاده می شود. نیروی جاذبه الکترواستاتیک برای ایجاد فلاک یا لخته بین ذرات معلق کلوئیدی و فلوکولانت ها اهمیت زیادی دارد، زیرا این نیرو با استفاده از نیروی جاذبه بین بارهای ناهمنام ذرات کلوئیدی و فلوکولانت ها ایجاد می شود. 

مهم ترین سوالات متداول در رابطه با پلی الکترولیت

در انتهای مطلب به بررسی متداول ترین سوالات در مورد پلی الکترولیت می پردازیم:

1- پلی الکترولیت ها معدنی و آلی چه تفاوتی دارند؟

هر دو نوع پلی الکترولیت دارای ویژگی های انعقاد و لخته سازی می باشند. پلی الکترولیت های آلی دارای املاح می باشند و رسوب گذاری دارند، بنابر این پلیمرهایی با وزن مولکولی بالایی می باشند. کمک منعقد کننده های معدنی نمکی حاصل از فلزات چند منظوره مانند آهن و آلومینیوم می باشند، که روند رسوب گذاری آنها با پلی الکترولیت های آلی متفاوت است.

2- آیا از پلی الکترولیت به تنهایی می توان استفاده کرد؟

پلی الکترولیت نوعی کمک منعقد کننده می باشد، اما به دلیل قدرت انعقاد و لخته سازی بسیار بالایی که دارد به تنهایی توانایی تشکیل فلاک ها را دارد و می توان از آن به تنهایی نیز استفاده کرد.

3- آیا از پلی الکترولیت برای تصفیه فاضلاب شهری نیز می توان استفاده کرد؟

بر حسب نوع بار یونی کلوئیدهای معلق موجود در فاضلاب می توان از پلی الکترولیت برای تصفیه فاضلاب شهری یا پساب کارخانه های صنعتی نیز استفاده کرد. 

4- از فلوکولانت نانیونیک در چه مواردی استفاده می شود؟

زمانی که کلوئیدهای محیط از نظر بار یونی خنثی باشند با تعداد کلوئیدهای آنیونی و کاتیونی آن با هم برابر باشد، برای لخته سازی از پلی الکترولیت آنیونیک یا بدون بار استفاده می شود.

آیا پلی الکترولیت یا فلوکولانت برای من مناسب است؟

پلی الکترولیت ها پلیمرهایی در حالت جامد یا مایع می باشند که برای لخته سازی مورد استفاده قرار می گیرند. پلی الکترولیت ها دارای انواع آنیونی، کاتیونی و غیر یونی یا خنثی می باشند. برای حذف ناخالصی ها و ذرات معلق و کلوئیدی موجود در آب و فاضلاب از روش انعقاد و لخته سازی استفاده می کند. برای این کار از ماده منعقد کننده استفاده می شود، که با خنثی کردن بار ذرات کلوئیدی باعث نزدیک شدن آنها به یکدیگر و تشکیل ذرات بزرگ تری می شود. این ذرات بزرگ که به آنها لخته گفته می شود، به اندازه ای درشت هستند که به راحتی ته نشین می شوند.
پلی الکترولیت یا فلوکولانت به عنوان یک کمک منعقد کننده مورد استفاده قرار می گیرد، که نسبت به منعقد کننده ها باعث کاهش لجن و مصرف انرژی می شود. در صورتی که قصد خرید پلی الکترولیت یا انواع مواد کمک منعقد کننده را دارید، برای دریافت مشاوره رایگان و اطلاع از قیمت محصول می توانید از طریق شماره های درج شده در سایت با کارشناسان وب سایت تصفیه آب آبین در ارتباط باشید.