فهرست مطالب
پلی الکترولیت کاتیونی چیست
پلی الکترولیت‌های کاتیونی مصنوعی (CPE) به دلیل هم‌افزایی تعامل الکترواستاتیک ذاتی و خصوصیات آب‌گریز، به عنوان عوامل انعقادی و لخته سازی در تصفیه فاضلاب خدمت می‌کنند. مقررات جدید بهداشت و محیط‌زیست برای سازمان‌های دولتی و شرکت‌های صنعتی انگیزه‌ای فراهم کرده است تا به تصفیه فاضلاب برای استفاده مجدد بپردازند. در این مقاله به صورت خلاصه روش‌های آماده‌سازی، مکانیسم‌های تعامل و کاربردهای صنعتی محبوب پلی الکترولیت کاتیونی را مرور خواهیم کرد.
معرفی پلی الکترولیت کاتیونی
پلی الکترولیت‌های کاتیونی پلیمرهای محلول در آبی به شمار می‌روند که در امتداد ستون فقرات یا زنجیره‌های جانبی دارای گروه‌های یونی مثبت هستند. این پلیمرهای کاتیونی توسط پلیمریزاسیون رادیکال آزاد اکریل آمید و مشتقات آن‌ها و با روش کوپلیمریزاسیون سنتز می‌شوند. برای ساخت این ماده شیمیایی از روش‌های بارش و تکنیک‌های امولسیون استفاده می‌شود. واکنش مانخ روش مهمی دیگری است که با استفاده از آن می‌توان این دسته از پلیمرهای کاتیونی را پردازش کرد.
پلی الکترولیت کاتیونی ممکن است از چند طریق با اجزای مختلف سیستم محلول آبی (ذرات معدنی یا ارگانیک) تعامل داشته باشد. این موضوع ممکن است منجر به ثباتی کلی در پراکندگی محلول آبی شود که از مزایای بسیار زیادی برخوردار است. این ماده شیمیایی قادر می‌باشد تا از طریق سه مکانیسم اصلی به بی‌ثبات‌سازی و لخته کردن ذرات محلول در آب بپردازد. این سه مکانیسم اصلی پل پلیمری، خنثی‌سازی بار و جذب پلیمری محسوب می‌شوند که هرکدام به نتایج مختلفی خواهند انجامید.
کاربردهای پلی الکترولیت کاتیونی
این پلیمر کاربردهای زیادی در زمینه‌های مختلفی مانند فرآیندهای تهیه کاغذ، تصفیه آب و فاضلاب، صنایع روغن و حفاری، جداسازی مواد معدنی، صنایع رنگ و مواد غذایی، مواد آرایشی و داروخانه دارد. علاوه بر این، از این ماده به طور گسترده‌ای به عنوان فلوکولانت و عامل کنترل رئولوژی استفاده می‌شود. این پلیمر به ویژه در عملیات میدان‌های نفتی به عنوان عامل کنترل ویسکوزیته روغن، ماده افزودنی به مایع حفاری و همچنین برای اصلاح خصوصیات جریان و پایداری محلول‌های آبی و ژل‌ها به کار می‌رود.
پلی الکترولیت کاتیونی پلاستیک‌ساز فوق‌العاده‌ای نیز هست و بر خصوصیات رئولوژیکی تعلیق سیمان متراکم نیز تأثیر می‌گذارد. فرآیندهای استخراج معادن همچنین از پلیمرهای مشتق اکریل آمید برای لخته شدن مواد جامد در پراکندگی‌های آبی بهره‌مند می‌شوند.
ویژگی‌های پلی الکترولیت های کاتیونی
ساختار شیمیایی، وزن مولکولی، چگالی بار و عملکرد پلی الکترولیت‌های کاتیونی باعث شده است تا این ماده از ویژگی‌های مناسبی برای نیازهای خاص تصفیه آب و فاضلاب برخوردار باشد. پلی الکترولیت کاتیونی از پلیمرهای مبتنی بر آمونیوم، پلی کلرید آلیلادی (متیل-آمونیوم) و اپی کلروهیدرین یا دی متیل آمین تشکیل شده است. این مواد، رایج‌ترین پلی الکترولیت‌هایی محسوب می‌شوند که به عنوان انعقادکننده و لخته ساز مورد استفاده قرار می‌گیرند. زیرا از تراکم بار قابل تنظیم در وزن مولکولی بالا برخوردار هستند و در آب محلول می‌شوند. ویژگی های اساسی این محصول شیمیایی به ترتیب زیر است
- نرخ تسویه حساب بهبودیافته در شفاف سازی
- بهره‌وری بهبود یافته
- کاهش زمان احتباس
- صرف نظر از pH
- کاهش حجم گل
- تغییر رنگ فوری
- کیک‌های فیلتر فشرده‌شده
- کاهش رنگ پساب
تفاوت پلی الکترولیت‌های کاتیونی مصنوعی و طبیعی
عملکرد پلی الکترولیت‌های کاتیونی مصنوعی به عنوان فلوکولانت‌های اولیه و کمک‌های انعقادی ثانویه در مقایسه با نمک‌های معدنی و پلی الکترولیت‌های کاتیونی طبیعی، بهتر است. نوع مصنوعی این ماده شیمیایی موجب ارائه ناخالصی‌های جمع‌شده قابل تصفیه و پایداری می‌شود. این امر در بهبود کیفیت آب و کاهش هزینه‌های تولید، مؤثر است. مواد مصنوعی در مقایسه با مواد طبیعی، جامدات محلول کمتری در محصول نهایی به‌جا می‌گذارند و برای دستیابی به همان راندمان لخته سازی، به طور متوسط به 90 درصد دوز پلیمری کمتری نیاز دارند.
پلی الکترولیت کاتیونی طبیعی خواص زیست تخریب پذیر کمتری دارد. اما در مقایسه با نوع مصنوعی به دوزهای بیشتری نیاز خواهد بود. برخی از مضرات مواد لخته سازی مصنوعی شامل یک دامنه بهینه، آلودگی مونومر و سمی بالقوه و بعضاً غیرقانونی بودن آن است .اما به طور کلی، مزایای عوامل لخته سازی مصنوعی از مواد طبیعی، بالاتر می‌باشد. بنابراین اکثر کارخانه‌های تولید لخته سازهای ناخالصی فاضلاب از فلوکولانت‌های مصنوعی استفاده می‌کنند.
جمع‌بندی
پلی الکترولیت کاتیونی یک فلوکولانت کوپلیمر مبتنی بر مواد آلی می‌باشد که برای تقویت مؤثر شفافیت و تصفیه در کاربردهای مختلف طراحی شده است. این محصول شیمیایی در هر سیستم پیچیده و دارای نوسان گسترده در مواد جامد معلق کار می‌کند.
📌 مطالب پیشنهادی :
2 دیدگاه در “پلی الکترولیت کاتیونی چیست”