کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب چیست؟

به طور کلی کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب، حذف ناخالصی هایی است که در اثر عوامل مختلف انسانی و طبیعی به آب اضافه شده اند. پلیمرهای آلی که می توانند کارایی کلی تصفیه خانه آب خام را، با افزایش توان عملیاتی و کاهش هزینه تعمیر و نگه داری کارخانه بهبود بخشند، (polyelectrolyte) نام دارند.

یک پلیمر آلی که بار واحدهای گروه الکترولیت را تکرار می کنند، پلی الکترولیت(polyelectrolyte) نام دارند. به دلیل خواص مشابه این گروه با نمک ها و پلیمرها گاهی آنها را پلی نمک (poly salts) هم می نامند. مانند نمک ها رسانای الکتریکی و مانند پلیمرها چسبناک هستند.  این گروه محلول در آب هستند و مهم ترین ویژگی آنها چگالی بار (CD) است.  پلیمرها عموما با ماهیت یونی خود مشخص می شوند: کاتیونی، آنیونی و غیریونی. از این پلیمرها در زمینه های فنی و صنعتی مانند تصفیه آب، بازیافت روغن، اصلاح جریان و خواص پایداری محلولها، انتقال بار سطحی به ذرات خنثی، صابون ها و شامپو ها و لوازم آرایشی، استفاده می شود. به دلیل محلول بودن در آب، برای کاربردهای بیوشیمیایی و پزشکی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب :

کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب اگرچه در سال های اخیر بیشتر مورد توجه واقع شده اما برخی از کشور ها استفاده از این مواد را مجاز نمی دانند. در تصفیه آب با پلی الکترولیت، با پلیمرهای لخته ساز و منعقد کننده سروکار داریم. این پلیمرها محلول در آب بوده و با ناخالصی ها ارتباط برقرار می کنند.

فرایند لخته سازی، فرآیند انباشته شدن ذرات بی ثبات به لخته های بزرگتر است. این پلیمرها را می توان به تنهایی یا همراه با منعقد کننده های معدنی به کار برد، تا لخته ها بزرگتر و در برابر نیروهای برشی مقاوم شوند. در تصفیه آب با این مواد با دو نوع پلیمر سروکار داریم. پلیمرهای پلی آمین به عنوان منعقد کننده و پلیمر های پلی آکریل آمید به عنوان لخته ساز. خرید آنلاین مواد شیمیایی، شیوه ای ایمن و راحت برای دسترسی به این محصولات است.

پلی آکریل آمید (لخته کننده های آلی):

پلیمرهایی هستند که می توانند کاتیونی، آنیونی یا غیر یونی باشند. به صورت پودرخشک یا امولسیون در دسترس بوده و وزن مولکولی بالایی دارند. به عنوان لخته کننده در فرایند استفاده می شوند و عملکرد عالی دارند. این پلیمرها به تجهیزات انحلال خاصی نیاز دارند تا به درستی در آب حل شوند.

لخته سازهای کاتیونی:

پلی آکریل آمید کاتیونی: برای آبگیری لجن حاصل از فرایندهای تصفیه بیولوژیکی استفاده می شوند. هر چه مقدار لجن بیشتر باشد، چگالی بار (CD) کاتیونی بیشتر خواهد بود.

لخته سازهای آنیونی:

پلی الکترولیت آنیونی: این پلیمرها برای شفاف سازی آب و بازیافت آب فرایند مورد استفاده قرار می گیرند.

لخته سازهای غیر یونی:

برای بهبود توان عملیاتی، افزایش بازده و بهینه سازی در مواردی که pH  پایین باشد، مورد استفاده قرار می گیرد.

پلیمرهای پلی آمین (منعقد کننده آلی):

پلیمرهای کاتیونی با وزن مولکولی کم و کمی چسبناک با ویسکوزیته (50-10000 سانتی پویز) هستند. هیچ آماده سازی اولیه نیاز ندارد و مستقیما مورد استفاده قرار می گیرد. یکی دیگر از مزایای این محصول پایداری بالا آن است.

نحوه عملکرد پلی الکترولیت در تصفیه آب:

مکانیسم عملکرد پلی الکترولیت در تصفیه آب به شرح زیر است.

1. پل پلیمری
2. خنثی سازی بار (اثرات پچ الکترواستاتیک)
3. لخته سازی تخلیه

در ادامه هر کدام از موارد را به اختصار بررسی خواهیم کرد.

پل پلیمری:

پلیمرهایی با زنجیر بلند که با روش هایی روی ذرات جذب می شوند. قطعات پلیمری به ذرات دیگر آویزان می شوند، که اصطلاحا به عنوان پل پلیمری شناخته می شوند. برای ایجاد پل پلیمری باید سطح خالی به اندازه کافی روی ذره وجود داشته باشد.

خنثی سازی بار:

در بسیاری از حالات، ذرات ناخالص بار منفی دارند از این رو پلی الکترولیت های کاتیونی بهترین لخته ساز به حساب می آیند. در این حالت خنثی سازی ذرات و حتی برگشت بار ممکن است اتفاق بیافتد بنابراین احتمال لخته سازی وجود دارد.

لخته سازی تخلیه :

این مورد به حضور آزاد پلیمرهای جذب نشده بستگی دارد که در عنوان کاربرد پلی الکترولیت تصفیه آب چندان اهمیتی ندارد.

انواع پلی الکترولیت در تصفیه آب:

این مواد را می توان به چند دسته تقسیم کرد. در ادامه به معرفی آنها می پردازیم.

کاتیونی یا قوی:

برای بیشتر مقادیر pH، کاملا در محلول تجزیه می شود. در واقع به طور کامل در محلول شارژ می شوند. معمولا دارای گروه های آمونیوم چهارتایی بوده که بدون در نظر گرفتن pH دارای بار مثبت هستند. پلی (دی آلیل متیل آمونیوم کلرید)، پلیمرهای اپی کلروهیدرین/دی متیل آمین، پلی آکریل آمیدهای کاتیونی(PAMs) و پلیمرهای کاتیونی طبیعی عضو این گروه هستند.

آنیونی یا ضعیف:

دارای ثابت تفکیک هستند. در pH های متوسط، تا اندازه ای تجزیه می شوند. در واقع به طور کامل در محلول شارژ نمی شوند، و می توان بار جزئی آنها را با تغییر pH محلول اصلاح کرد. چگالی بار این گروه به pH وابسته است. رایج ترین پلیمرهای آنیونی حاوی گروه کربوکسیلیک اسید ضعیف هستند که به طور گسترده عامل لخته ساز در آب و فرایندهای صنعتی دیگر هستند. در پلیمرهای آنیونی طبیعی بسیاری از پلی ساکاریدهای سولفاته به عنوان پلیمر زیستی طبیعی یا مشتقات آنها در دسترس آنها هستند.

پلیمرهای غیریونی:

پلیمرهای مصنوعی در حدود چهل سال است که در فرایند تصفیه آب استفاده می شوند. برخلاف پلیمرهای طبیعی که قرن هاست درحال استفاده اند.

پلی آکریل آمید:

به عنوان پلیمرهای غیریونی می توان پلیمرهای مصنوعی را در نظر گرفت که حاوی 1-3% از گروه های آنیونی هستند.

پلیمرهای غیر یونی طبیعی:

این گروه شامل نشاسته، گالاکتومانان، مشتقات سلولز، پلی ساکاریدهای میکروبی، ژلاتین و چسب است. آنها به عنوان لخته ساز برای کمک به جداسازی جامد-مایع استفاده می شوند. از نظر ساختار، زیست تخریب پذیری و انحلال پذیری متفاوت هستند.

مزایا و معایب استفاده از polyelectrolyte :

در استفاده از این پلیمرها در تصفیه آب مقدار لجن کمتر خواهد شد در نتیجه هزینه ها و تجهزات مورد نیاز کاهش خواهد یافت. همچنین به دلیل کاهش سطح مورد نیاز برای ته نشین شدن در مخازن و فیلترها، می توان از زمین های با ارزش استفاده کارآمدتری کرد. در این روش می توانیم تفکیک هایی که قبلا از نظر اقتصادی ممکن را نبود را انجام دهیم. در نظر داشته باشید که این پلیمرها در دوزهای پایین بسیار کارآمد هستند. اما در کنار تمام مزایای گفته شده می توان به هزینه ی بالا به عنوان بزرگترین عیب آنها، اشاره کرد. در حالی که استفاده از لخته سازهای غیرآلی معمولی مقرون به صرفه تر است.

تفاوت بین انعقاد(coagulation) و لخته سازی (flocculation) چیست؟

دو فرایند جداگانه که به صورت متوالی برای غلبه بر نیروهای تثبیت کننده ذرات معلق استفاده می شوند.

انعقاد بارهای روی ذرات را خنثی می کند؛ در حالی که لخته سازی آنها را قادر به اتصال به یکدیگر می کنند تا بزرگتر شده و راحت تر از مایع جدا شوند. در واقع کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب به انعقاد و لخته سازی خلاصه می شود.

جمع بندی:

برای دست یابی به آب سالم و تمیز برای مصارف مختلف احتیاج به تصفیه آن داریم. یکی از راه های تصفیه آب استفاده از پلی الکترولیت ست. پلیمرهای آلی که می توانند کارایی کلی تصفیه خانه آب خام را با افزایش توان عملیاتی، کاهش هزینه تعمیر و نگه داری کارخانه و کیفیت آب، بهبود بخشند. در این متن به کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب به طور کامل پرداخته شد.