پلی‌الکترولیت Polyelectrolyte
پلی آکریل آمید (PAM)

ماده شیمیایی پلی الکترولیت، پلیمرهای محلول در آب هستند که بار یونی را در طول زنجیره ی پلیمری حمل می کنند.

 

فرمول شیمیایی پلی الکترولیت کاتیونی:

(C_۳H_۵NO)_n(C_۹H_۱۸O_۲N-R)_m

فرمول شیمیایی پلی الکترولیت آنیونی:

(C_۴H_۵NO)_n(C_۳H_۳O_۲Na⁺)_m

فرمول شیمیایی پلی الکترولیت نانیونیک (غیر یونی):

(C_۴H_۶)_n/2(C=O)_۲(NH_۲)_۲

اصولا پلی الکترولیت پلیمر کاتوینی و آنیونی دارد و همچنین پلی آکریل آمید ها از نظر شکل ظاهری به دو صورت مایع و پودری می باشند. ماده شیمیایی پلی الکترولیت دارای طیف گسترده ای از وزن مولکولی و دانسیته می باشند. این محصول در تصفیه آب، بازیافت نفت، حذف رنگ، ساخت کاغذ، پردازش مواد معدنی و غیره کاربردهای مختلفی دارند. هر دو پلی الکترولیت فلوکولانت و دی فلوکولانت به وزن مولکولی وابسته هستند. یک فلوکولانت عمدتا عامل جداکننده ی مایع-جامد (پودری) است.

انواع پلی الکترولیت

• پلی الکترولیت آنیونی (دارای بار منفی)
• پلی الکترولیت کاتیونی (دارای بار مثبت)
• پلی الکترولیت نانیونیک یا غیر یونی (بدون بار)

پلی الکترولیتهای معدنی و آلی هر دو دارای ویژگی های انعقاد، لخته سازی و پراکندگی هستند. تولید پلی الکترولیت های معدنی به طور مناسب به جای فلوکولانت ها است، در پلی الکترولیتهای آلی به علت رسوب گذاری و املاح موجود، پلیمر با وزن مولکولی بالا وجود دارد. فلوکولانت های معدنی، نمک های فلزات چند منظوره مانند آلومینیوم و آهن هستند که روند رسوب گذاری این نمک ها کاملا متفاوت از انواع آلی است.

پلی الکترولیت آنیونی چیست؟

پلی الکترولیت های آنیونی رایج، هوموپلیمرها و کوپلیمرهای نمک آکرلیک اسید با آکریل آمید می باشند که به طور کلی به عنوان پلی آکریل آمید نامیده می شوند. پلی الکترولیت آنیونی، پلیمر خطی محلول در آب است که تحت پلیمریزاسیون در دمای بالایی سنتز می شود و به راحتی در آب محلول می باشد. پلی الکترولیت آنیونی در بنزن، اتر، حلال های آلیفاتیک، استون و سایر حلال های ارگانیک تقریبا نامحلول است. همچنین دارای خواص ارزشمندی مانند لخته سازی، ضخیم شدن، خاصیت برشی، پراکندگی و غیره می باشد، بنابراین به طور گسترده ای در بازیافت روغن، فرآوری مواد معدنی، شستشوی زغال سنگ، متالورژی، مواد شیمیایی، کاغذ، نساجی، شکر، دارو، حفاظت از محیط زیست، مصالح ساختمانی، کشاورزی و صنایع دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.

پلی الکترولیت کاتیونی چیست؟

پلی الکترولیتها و نانوذرات کاتیونی، هوموپلیمرها یا کوپلیمرهای با آکریل آمید سه مونومر کاتیونی اصلی هستند که به طیف گسترده ای از پلی اتیلن های کاتیونی به حضور مونومر کاتیونی، چگالی، بار و وزن مولکولی وابسته اند. پلی آمین های نیمه قیمتی که از اپی کلرو هیدرین و آمین های ثانویه مانند دی متیل آمین تولید می شوند، انواع دیگری از کاتیون ها با وزن مولکولی کم هستند که معمولا کاربرد های بسیار جالبی دارند. هوموپلیمرهای آکریل آمید اغلب در خانواده ی این محصولات گنجانده شده اند و اگرچه این ها بدون بار هستند، بنابراین غیریونی یا نانیونیک نامیده می شوند.

و یا به عبارتی دیگر پلی آکریل آمید کاتیونی هنگامی که با فاضلاب مخلوط می شود، گروه های آمید فعال روی جاذب زنجیره پلیمری روی سطح مواد معلق در فاضلاب قرار گرفته و پل هایی بین آن ها ایجاد می شود به گونه ای که شروع به خارج کردن آب از ساختار تازه شکل گرفته خود، می کنند. ابتدا لخته کوچک است، سپس فلاک های بزرگتری تشکیل شده که می تواند باعث افزایش سرعت رسوب در شفاف کننده ها، سرعت شناور شدن در سیستم های DAF و حذف آب در تجهیزات ضخیم شدن لجن شود. از انواع پلی الکترولیت کاتیونی به طور گسترده ای در تصفیه خانه فاضلاب خانگی، تولید خمیر کاغذ و ساخت کاغذ، پتروشیمی، مواد شیمیایی، منسوجات، ماسه های نفتی و صنایع معدنی استفاده می کنند.

 

کاربرد پلی الکترولیت تصفیه آب و فاضلاب

آب آشامیدنی با تصفیه آب های طبیعی به منظور کاهش بی نظمی مولکول های آب، از بین بردن طعم و شفافیت شکل ظاهری تولید می شود. به طور کلی در این فرآیند از پلی الکترولیت تصفیه آب به منظور حذف باکتری ها، ویروس ها، جلبک ها، مواد معدنی حل شده، مواد آلی حل شده و مواد جامد معلق در آب استفاده می شود. همچنین در فرآیند هیدرولیز از پلی آکریل آمید آنیونی با درجه پائین در تصفیه آب استفاده می کنند. از آنجا که حضور سدیم در آب خام عمدتا به دلیل ذرات کلوئیدی است، انحلال و فیلتراسیون مورد نیاز است، از این رو از فلوکولانت های با وزن مولکولی کم استفاده می شود. از لحاظ تاریخی، منعقد کننده های معدنی بر پایه ی آلومینیوم، آهن و کلسیم برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می شوند که سولفات آلومینیوم (آلوم) در واقع یکی از پرکاربردترین آن هاست. عملکرد این ماده به گونه ای است که با تشکیل رسوبات هیدروکسید آلومینیوم باعث تخریب مواد معلق می شود. جدا از این واقعیت که منعقد کننده ها باید در مقادیر زیاد مورد استفاده قرار گیرند، منعقد کننده ها دارای pH محدودی هستند که تحت آن شرایط رسوبات هیدروکسید تشکیل می شود. پلی الکترولیت ها با جایگزین کردن منعقد کننده های معدنی دربخش نهایی تصفیه، به طور قابل ملاحظه ای می توانند تشکیل لجن را کاهش دهند.

کاربرد پلی الکترولیت تصفیه فاضلاب و پساب و آب

فاضلاب داخلی و صنعتی انواع مختلفی از فاضلاب هستند. از بین بردن رنگ از جریان های فاضلاب چالشی برای دانشمندان است. رنگ، بسته به منبع و ماهیت خود، می تواند توسط روش های زیر حذف گردد:

• تخریب شیمیایی
• حذف فیزیکی مانند جذب
• روش های شیمی فیزیکی
• روش های بیولوژیکی

بسیاری از مواد رنگی موجود در جریان فاضلاب می توانند کاهش یا اکسید شوند. روش اکسیداسیون زمانی که ماده ی رنگی از منابع طبیعی است ترجیح داده می شود. هیپوکلریت سدیم، پراکسید هیدروژن و غیره معمولا برای این منظور استفاده می شود. روش های فیزیکی مانند جذب محدود هستند و به طور کلی در کنار روش های دیگر تصفیه به عنوان گام نهایی انجام می شوند. تصفیه با فلوکولانت ها ممکن است به عنوان یک روش شیمی فیزیکی نامیده شود زیرا هر دو پدیده در این فرآیند دخیل هستند. هزینه تصفیه به طور مستقیم با شدت مواد رنگی متناسب است.

همچنین برای حذف مواد زیست فعال موجود در محیط آب از پلی الکترولیتها استفاده می کنند. مسائل زیست محیطی باعث افزایش فشار برای حذف همه مواد از جمله مواد جامد معلق از پساب فاضلاب شده است. این محصولات می توانند در بعضی از مراحل رسوب گذاری فاضلاب مورد استفاده قرار گیرند. استفاده اصلی از پلی الکترولیتها در تاریخ به منظور آبگیری لجن است. وزن مولکولی پلی الکترولیتی مطلوب، بسته به نوع تجهیزات آبگیری، متغیر است. که معمولا بسته به شرایط از نوع کاتیونی استفاده می شود.

 

کاربرد پلی الکترولیت آنیونی و کاتیونی در صنعت کاغذ

ساخت کاغذ یک هنر بسیار پیچیده است. این محصولات در تولید کاغذ بسیار کاربردی هستند:

• بهبود رطوبت دستگاه کاغذی فیبرها، پرکننده ها، رنگ ها و یا اندازه گیری مواد شیمیایی
• بهبود زهکشی ماشین کاغذ (در آب شستشو ماشین)
• بهبود “مقاومت خشک” کاغذ ساخته شده با الیاف ضایعات (بازیافت شده)
• بهبود “قدرت مرطوب” انواع خاصی از کاغذ مانند بافت چهره و حوله آشپزخانه

مواد نگهدارنده به طور کلی پلی آکریل آمید آنیونی یا کاتیونی هستند. رزین های خشک باعث افزایش قدرت کلی کاغذ نهایی شده و این کار توسط اتصال هیدروژن بین ذرات فیبرهای سلولز مجاور انجام می پذیرد. این ها معمولا پلیمرهای کاتیونی با وزن مولکولی متوسط هستند.

کاربرد پلی الکترولیت نفت

از پلی الکترولیت ها در تکنولوژی حفاری و اکتشاف ذخایر نفتی استفاده می کنند. تقریبا تمام مراحل چرخه زندگی یک چاه نفت، مناطق کاربردی بالقوه برای این محصولات هستند و در حین حفاری چاه های نفت (یا گاز)، حفاری چاه، تحرک مخزن، تولید نفت و گاز، اصلاح مشخصات مخزن و بهبود بازیافت نفت (سیل پلیمر) استفاده می شود.

کاربرد پلی الکترولیت حفاری

عملکرد مناسب گل حفاری برای افزایش میزان حفاری و کارایی عملیات حفاری بدون آسیب رساندن به ظرفیت چاه برای تولید نفت بسیار مهم است. پلیمرها برای تغییر ویسکوزیته گل به عنوان ماده چسبنده برای افزایش ویسکوزیته یا به عنوان رقیق کننده های مولکولی برای کاهش ویسکوزیته گل در شرایط برشی حفاری مورد استفاده قرار می گیرند. پلی آکریل آمیدهای با وزن مولکولی کم و متوسط یا پلی آکریلات ها به عنوان مواد افزودنی مایع استفاده می شوند. پلی اتیلن های مختلف می توانند به عنوان اصلاح کننده اصطکاک در طی فرآیند شکستن برای تحریک چاه استفاده شوند. سیل پلیمری شامل تزریق محلول پلی آکریل آمید به داخل چاه می شود تا روغن را از ویسکوزیته پایین تر خارج کند.

پلی آکریل آمید (PAM)

آکریل آمید یک مونومر است و نمونه ای متفاوت از پلیمرهای پلی آکریل آمید است. بر طبق خواص فیزیکی و شیمیایی آن ها، راه حل های زیست محیطی با تأثیرات بالا ارائه می دهند. آکریل آمید، که به راحتی تولید شده، دارای ویژگی های شیمیایی منحصر به فردی مانند سنتز پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا، است.

پلی آکریل آمیدها محلول هایی با کیفیت بالا و پاک کننده هایی موثر برای آب های آلوده هستند، تولید کارآمد و مناسب محیط زیست را قادر می سازند و فرصت های جدیدی را برای افزایش بهره وری از برنامه های کاربردی در زمینه های نفتی و معدنی حمایت می کنند و به همین علت آلودگی محیط زیست را به حداقل می رسانند.

پلی آکریل آمیدها ازآکریل آمیدهای تک مونومری تشکیل شده اند که هموپلیمرها را ایجاد می کنند. کوپلیمرها از ترکیب انواع مختلف مونومرهای کاربردی تشکیل شده اند که خواص ویژه ای دارند. آکریل آمید، مونومر کلیدی “خنثی” است که امکان تولید این پلیمرهای تخصصی را فراهم می کند. این ترکیبات معمولا پلیمرهای محلول در آب دارای بار کاتیونی یا آنیونی در مقیاس های مختلف و یا غیر یونی هستند. علاوه بر این، وزن مولکولی را می توان با توجه به کاربرد مربوطه تنظیم کرد.

خصوصیات منحصر به فرد آکریل آمید به وسیله ترکیبی از ویژگی های شیمیایی وفیزیکی مطرح می شود: این ماده قطبی است، بنابراین بسیار درآب محلول است. این ماده غیر یونی است و دارای یک گروه آمیدی با پتانسیل قوی پراکندگی هیدروژن با اکسیژن به عنوان گیرنده و “آمین” به عنوان اهدا کننده است، در نتیجه امکان تعامل با انواع مختلف گروه های قطبی وجود دارد. واکنش پذیری باند دوگانه، آکریل آمید را قادر می سازد تا پلیمری با وزن مولکولی بالا تشکیل دهد. پیوندهای پایدار کربن- کربن در کاربردهای مختلف، مورد نیاز است. این انعطاف پذیری باعث تولید بسیاری از پلیمرهای خاص می شود.

 

مصرف ترکیبات پلیمری به تازگی در بسیاری از تصفیه خانه ها مرسوم شده است. این مواد معمولا درحد ppm مورد استفاده قرار می گیرند و به عنوان منعقد کننده باعث تشکیل لخته و ته نشین شدن ذرات کلوئیدی می شوند و اگر به عنوان کمک منعقد کننده استفاده شوند، باعث کاهش غلظت ماده منعقد کننده می شوند.

استفاده از پلی الکترولیت چه مزایایی دارد؟

• نیاز به دوز کمتر در مقایسه با سایر مواد
• زمان نگهداری کمتر
• دارای ساختارهای سخت، متراکم و فشرده است.
• مصرف انرژی کم
• تصفیه آب تخلیه شده و استفاده مجدد ازآن برای مصارف دیگر
• از بین بردن میکرواورگانیسم ها
• کاهش حجم لجن تشکیل شده
• درشت تر کردن لخته های ایجاد شده
• کاهش هزینه مصرفی
• افزایش سرعت ته نشین شدن

پلی آکریل آمید یا PAM چیست؟

برای حذف ناخالصی های معلق و کلوئیدی در آب که باعث ایجاد رنگ، بو و طعم نامطبوع آن می‌شوند، آب را تصفیه می کنند. بنابراین با استفاده از روش انعقاد و لخته‌سازی، این ناخالصی ها را حذف می کنند. برای کامل شدن عمل انعقاد و ایجاد لخته‌های بزرگتر از مواد دیگری به نام کمک منعقد کننده استفاده می شود. پلی آکریل آمید یا (PAM)، یک کمک منعقد کننده است که لخته‌های به دست آمده از انعقاد را به لخته های درشت تری تبدیل می کند که به راحتی ته‌‌نشین و صاف می‌شوند. در واقع این ماده پلیمری، قابل انحلال در آب است که از مولکول های آکریل آمید تشکیل شده است.

پلی آکریل آمید یا پلی الکترولیت، یک ماده شیمیایی مصنوعی ارزان قیمت است. این ماده هیچ گونه اثرات مخربی روی محیط زیست ندارد و به راحتی بعد از چند هفته استفاده در عملیات فرسایش زدایی به مولکول های آلی تجزیه می شود. شکل ظاهری آن بلوری جامد، سفید رنگ و بی بو است که توانایی حل شدن در آب، اتانول، اتر و کلروفرم دارا می باشد.

 

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان در مورد پلی‌الکترولیت با آفتاب شیمی در ارتباط باشید.