کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب
یکی از پارامترهای اساسی که برای حفظ سلامت افراد و جامعه باید به آن توجه نمود، سالم بودن آب و حذف هرگونه آلودگی از این ماده حیاتی محسوب میشود. تصفیه آب مراحل مختلفی دارد که یکی از مهمترین و اولین مراحل آن از بین بردن ذرات معلق جامد و حذف ناخالصیهای موجود در آب است. بهترین روش برای انجام اینکار استفاده از پلی الکترولیتهایی است که در مدلهای مختلفی از قبیل آنیونی یا کاتیونی وجود دارند. در همین راستا صدرا شیمی به عنوان مرکز خرید تگزاپون در این مقاله به آشنایی با کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب و ویژگیهای انواع مختلف آن پرداخته است. با ما همراه باشید.
پلی الکترولیت چیست؟
پلی الکترولیت یک ترکیب پلیمری است که با لختهکردن آلایندگیهای موجود در آب در روند تصفیه آب شرکت میکند. در حقیقت پلی الکترولیتها زنجیره بلندی از پلیمرهای آلی هستند که دارای وزن مولکولی بالایی بوده و در دو نوع سنتزی و طبیعی وجود دارند. این مواد الکترولیتی هنگام حل شدن در حلالهای قطبی مانند آب تجزیه شده و قابلیت رسانای الکتریکی در ماده مورد نظر را به وجود میآورند و میتوانند پیوند کووالانسی بالایی در عناصر باردار ایجاد کنند. این خاصیتی که مواد پلیمری دارند باعث لخته شدن و جمع شدن آلایندگیهای موجود در آب در فرایند تصفیه میشود.
کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب
یکی از مهمترین کاربردهایی که پلی الکترولیتها دارند مانند پرکلرین کمک به فرایند تصفیه آب آشامیدنی است. آنها با جمعآوری مواد زائد داخل آب به ویژه لجنهای موجود در آن به تهنشین کردن آنها و تسریع مرحله فیلتراسیون کمک میکنند. البته این فرایند برای آبهایی که حجم آلودگی کمی دارد از مرحله تهنشینی به مرحله غوطه ورشدن و شناورسازی در آب تبدیل میشود. در این حالت به راحتی مواد آلایندگی در یک نقطه جمع شده و جمعآوری میشوند.
علاوه بر آن این مواد پلیمری گزینه بسیار مناسبی برای از بین بردن جلبکهایی هستند که درون آب تشکیل میشوند. الکترولیتها با جلبکهای روی آب واکنش نشان داده و آنها را در نقطهای روی آب جمع میکنند، در نتیجه پاکسازی جلبکها را از سطح آب تسهیل مینمایند.
علاوه بر آن باید بدانید جمعآوری لجنهای فعالی که در فرایندهای زیستی داخل آب تشکیل میشوند، انرژی و هزینه زیادی را در بر دارد. به همین دلیل باید از موادی استفاده کرد که به مرحله جمعآوری آنها سرعت بخشیده و هزینه تصفیه آب را کاهش دهد. این مسئله یکی از مهمترین موارد کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب به حساب میآید. شایان ذکر است با توجه به اینکه این مواد از مولکولهای آزاد شیمیایی تشکیل شدهاند، به راحتی میتوانند لجنهای فعال موجود در آب را منعقد کرده و عملیات تصفیه را تسهیل نمایند.
مزایای استفاده از پلی الکترولیتها
مواد پلیمری پلی الکترولیت موادی هستند که به راحتی میتوان برای حذف کردن مواد جامد روی آب به خصوص جلبکها و لجنها از آنها استفاده کرد. بنابراین به کارگیری این محصولات مزایای بسیار زیادی دارد که برخی از آنها عبارتند از:
- کاهش دوز استفاده از مواد منعقدکننده برای تصفیه آب
- کاهش حجم مواد زائد و آلایندگیهای جامد
- صرفهجویی در هزینهها در حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد
- قابلیت استفاده در آبهای سرد
- کاهش حجم آلومینیوم در آب تصفیه شده
- قابل استفاده در آبهای رنگی
- امکان تهنشینی و انعقاد مواد آلاینده در آب
- تسریع عملیات تصفیه آب از مواد زائد
- افزایش سختی لجن موجود در آب
- قابلیت تصفیه رنج وسیعتری از آبها با آلایندگیهای مختلف
- افزایش دو برابری ظرفیت تجهیزات و سیستمهای تصفیه
انواع پلی الکترولیتها در تصفیه آب
پلی الکترولیتهایی که برای تصفیه آب استفاده میشوند بیشتر از نوع سنتزی بوده و بر اساس ماهیت یونی به سه دسته کاتیونی، آنیونی و غیر یونی تقسیم میشوند.
پلی الکترولیتهای کاتیونی
پلیمرهای کاتیونی معمولاً دارای گروههای آمونیوم چهارتایی بوده که صرف نظر از hp که برای آنها در نظر گرفته میشود دارای بار الکتریکی مثبت هستند. این پلیمرها از قویترین انواع پلیمرهای الکترولیتی در بازار به حساب میآیند که در روند تصفیه آب استفاده میشوند. البته لازم به ذکر است که برخی از پلیمرهای الکترونیکی ضعیف نیز وجود دارند که در محیطهای اسیدی خاصیت کاتیونی پیدا میکنند. علاوه بر آن برخی ترکیبات طبیعی و مشتقات آنها مانند کیتوزانها نیز در تصفیه آب به عنوان پلیمر کاتیونی شناخته میشوند.
در همین راستا به عنوان نمونههای مختلفی از پلیمرهای الکترولیتی کاتیونی که در کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب استفاده میشوند میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- دیمتیل آمونیوم کلراید
- اپی کلروهیدرینها
- پلیمرهای دیمتیل آمینها
- پلی اکریل آمیدهای کاتیونی
البته باید بدانید که معروفترین پلیمری که در دسته پلیمرهای کاتیونی قرار میگیرد پلی اکریل آمید کاتیونی است که به صورت گسترده در تصفیه آب استفاده میشود.
پلی الکترولیتهای آنیونی
به هومو پلیمرها یا آکریل آمیدها که دارای بار الکتریکی منفی هستند و به راحتی در آب حل میشوند پلی الکترولیتهای آنیونی اطلاق میگردد. این محصولات در حلالهای ارگانیک مثل بنزن یا اتر نامحلول بوده ولی خواص ارزشمندی دارند. در حقیقت آنها از خاصیت لختهسازی و ضخیم شدن و قابلیت برشی برخوردار هستند که در صنایع مختلفی استفاده میشوند. به طور مثال آنها در عملیات بازیافت روغن در کارخانجات سنگ یا در متالوژی برای حفاظت از محیط زیست و تصفیه آب کاربردهای بسیاری دارند.
بیشترین پلیمرهای آنیونی که برای کار تصفیه آب از آنها استفاده میکنند گروههای کربوکسیلیک اسید بوده که یک اسید بسیار ضعیف است و چگالی بار آن به hp ماده مورد نظر بستگی دارد.
پلیمرهای آنیونی طبیعی
به عنوان نمونهای از پلیمرهای آنیونی طبیعی میتوان به بسیاری از پلی ساکاریدهای سولفاته اشاره نمود که میتواند شامل موارد زیر گردد:
- هپارین
- دکستران سولفات
- mannan sulphate
- chondroitin sulphate
البته این موارد بیشتر کاربرد پزشکی دارند و لیگنین سولفونات طبیعی پلیمر آنیونی طبیعی است که در فرایند تصفیه آب استفاده میشود.
پلیمرهای غیر یونی
پلیمرهای غیر یونی شامل پلی اکریل آمیدها و پلیمرهای طبیعی هستند که متناسب با محل استفاده و شرایط محیطی انتخاب میشوند.
بهترین نوع الکترولیتها
با پیشرفت صنعت و تکنولوژی، وجود انواع آلودگیها در پسآبهای صنعتی و محیط زیست باعث شده است که متخصصین از مواد مختلفی مانند پلی الکترولیتها برای حذف آلایندگیهای آب استفاده کنند. بر این اساس به عنوان کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب میتوان به روشهای اصلاح، پیوندزنی و تهیه ساختارهای هیبریدی اشاره نمود. این محصولات برای جداسازی لجنهای داخل آب مورد استفاده قرار گرفته و دارای انواع مختلفی هستند.
در میان انواع مختلف آنها، الکترولیتهای دوگانه عملکرد بهتری برای جذب لجنهای موجود در آب ایفا میکنند. زمانیکه از این مواد در پروسه تصفیه آب استفاده میشود، قدرت لختهشدن لجنها افزایش پیدا کرده و تکههای بزرگتری از آنها جمعآوری و به راحتی از سطح آب جدا میشوند. بنابراین با استفاده از این مواد سرعت تصفیه آب و جمعآوری مواد زائد به میزان بسیار زیادی افزایش پیدا کرده و هزینهها تا حدود بسیار زیادی کاهش مییابد.
در واقع درجه کاتیونی پلی آکریل آمید مهمترین عاملی است که در دوز جمعآوری لجنها، آبگیری آنها و ساختن لختههای بزرگتر نقش مهمی را ایفا میکند. به عبارت دیگر با افزایش درجه کاتیونی پلی الکترولیتها درصد آبگیری لجنها و جمعآوری آنها نیز افزایش پیدا میکند. پس میتوان گفت بهترین نوع منعقد کنندهها مادهای است که سرعت جدا شدن آب از لجنها را افزایش داده و به کاهش رطوبت داخل لجنها و در نتیجه ساختهشدن حجم بیشتری از آنها کمک کند.
مکانیزم عملکرد و کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب
به طور کلی میتوان مکانیسم عملکرد و لختهسازی الکترولیتها را در آب به سه بخش پلسازی پلیمری، خنثیسازی بار و تقلیل لختهسازی تقسیم کرد. در بین مراحل ذکر شده بخشهای اول و دوم از اهمیت بالاتری برخوردار هستند و اصلیترین مراحل تصفیه پلیمری به حساب میآیند.
پلسازی پلیمری و کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب
پلیمرها مواد شیمیایی هستند که ساختار مولکولی آزادی دارند. به همین دلیل از واکنشپذیری بالایی هنگام قرار گرفتن در کنار سایر مواد مولکولی برخوردار هستند. بر این اساس باید بدانید وقتی که پلی الکترولیتها به سطح ذرات میچسبند از دمها و حلقههای آویزانی تشکیل میشوند. این ساختار به نوعی نحوه کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب به حساب میآید.
در واقع این نقاط آویزان شرایط پیوند به سطح ذرات دیگر را فراهم میکند. بنابراین هنگام برخورد با آلایندگیها با آنها واکنش داده، باعث میشوند بهم چسبیده و تشکیل حجم زیادی از آلایندهها را بدهند. در نهایت این مواد را میتوان در فرایند تصفیه آب به راحتی از سطح مایع جدا کرد.
خنثیسازی بار و کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب
بسیاری از ذرات و ناخالصی که در آب وجود دارند، دارای بار منفی هستند. از اینرو پلی الکترولیتهای کاتیونی که بار مثبتی دارند، بیشترین کارایی را در جداسازی آلایندگیها از سطح آب ایفا میکنند. در این سیستم برای جداسازی مواد آلاینده از آب، پیوند الکترواستاتیک بسیار قوی رخ میدهد. در این پیوند بار ذرات موجود در آب که باید از سطح آن جدا شوند تغییر پیدا کرده یا خنثی میشود. این فرایند باعث لختهسازی، کاهش بار سطحی ذرات و نهایتاً کاهش دافعه بین آنها میگردد.
طبق تحقیقات انجام شده بهترین و بهینهترین حالت لختسازی استفاده از دوز مناسب پلی الکترولیتها برای خنثیسازی ذرات است. همچنین پلی الکترولیتهایی که دارای بار چگالی بیشتری هستند در این فرایند موفقتر عمل میکنند. بنابراین برای از بین بردن آلایندگیهای موجود در آب باید از دوز کارشناسی شده استفاده کرده تا لخته سازی به درستی انجام شود. در اینجا لازم به ذکر است برخی از پلیمرها چگالی بار بسیار بالایی دارند و عموماً به صورت مسطح بر روی ذره قرار گرفته و به آن متصل میشوند از اینرو قابلیت پلزدن با استفاده از آنها از بین میرود.
سخن پایانی
پلی الکترولیتها به عنوان پلیمری با زنجیرهای طولانی از مواد آلی، گزینه بسیار مناسبی برای از بین بردن آلایندگیهای جامد بر سطح در روند تصفیه آن محسوب میشوند. در خصوص کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب باید به این نکته اشاره نمود که پلیمرها مواد اولیه شیمیایی هستند و میتوانند از لحاظ علمی سمی و خطرناک باشند. بنابراین برای تصفیه آب آشامیدنی باید دوز مشخص شدهای از آنها استفاده کرد. به همین دلیل این روند باید توسط تیمی که اینکار را با کارشناسیهای حرفهای انجام میدهند صورت پذیرد. شما می توانید انواع مواد اولیه شیمیایی و شوینده مانند تگزاپن، گلیسیرین، اسید فسفریک، بتائین و … را با نازل ترین قیمت از این مجموعه خریداری کنید. جهت استعلام قیمت و دریافت اطلاعات تکمیلی با شماره های درج شده در سایت در تماس باشید.