پلی الکترولیت یا پلی اکریل آمید یا همان فلوکولانت به سه دسته آنیونی و کاتیونی و نانیونی تقسیم بندی می شوند.
پلی اکریل آمید آنیونی یکی از پر مصرف ترین انواع پلی الکترولیت می باشد که در اینجا به چند مورد از موارد مصرف آن اشاره کاملتری خواهیم کرد.
پلی الکترولیت آنیونی در میادین نفتی می تواند رئولوژی تزریق آب را تنظیم کند. ویسکوزیته مایع جابجایی را افزایش دهد، کارایی پخش جابجایی مایع را بهبود بخشد، نفوذ آب به بخش های پایینی چاه را ممکن سازد و منجر شود که آب و روغن با فشار ثابت جریان داشته باشند.
تزریق هر تن پلی الکترولیت آنیونی می تواند به جمع آوری 150-100 تن نفت خام اضافی کمک کند. به عنوان افزودنی در دوغاب حفاری در اکتشافات، توسعه و زمین شناسی میادین نفتی، حفاظت از آب و اکتشاف زغال سنگ کاربرد دارد. می تواند نرخ حفاری و طول حفاری را افزایش دهد و زمان تبادل حفاری را کاهش دهد.
اما یکی از مهم ترین کاربردهای پلی الکترولیت آنیونی یا همان پلی اکریل آمید آنیونی در تصفیه آب و پساب می باشد. پلی الکترولیت آنیونی در تصفیه پساب های صنعتی، به ویژه پساب های حاوی ذرات معلق درشت و با غلظت بالا و بار مثبت در آب با pH طبیعی و یا حتی بازی کاربرد دارد. پلی الکترولیت آنیونی برای تصفیه پساب واحدهای فولاد و آهن، کارخانه آبکاری فلزات، متالورژی و شست و شوی زغال سنگ، سنگ آهن ، سرب و روی، شن و ماسه و لیپینگ مس بسیار موثر است.
از دیگر موارد کاربرد پلی اکریل آمید های آنیونی این است که معمولا در تصفیه و فیلتراسیون مشاهده می شود که آب پس از تصفیه همچنان کدر می باشد و آن به این علت است که آب شامل مقادیر زیادی از مواد ته نشینی و مواد معدنی بوده و حتی پس از تصفیه و فیلتراسیون نیز شرایط استاندارد لازم را نخواهد داشت، بنابراین یک ماده لخته سازمورد نیاز است.
استفاده از کمک منعقد کننده آنیونی پیشنهاد می شود که با استفاده از آن، حجم فلوکولانت مورد نیاز تا یک پنجاه ام منعقد کننده معدنی کاهش خواهد یافت، و این در حالیست که مدت زمان پاسخ دهی نیز بسیار کوتاه تر از منعقد کننده های معدنی می باشد.
در مورد تصفیه آب رودخانه های حاوی آلاینده های آلی، کارایی بهتر زمانی حاصل می شود که از پلی الکترولیت آنیونی و کاتیونی به طور همزمان استفاده شود.
در کاربردی دیگر از پلی الکترولیت آنیونی، می توان از آن به عنوان شفاف ساز سود سوز آور، کمک نگهدارنده، کمک به فیلتراسیون، عامل تقویتی برای کاغذ خشک و تر، عامل شفاف سازی در صنایع تصفیه شکر استفاده کرد و همچنین مورد استفاده در افزودنی ها و چسب ها نیز می باشد
محصولات پلی الکترولیت آنیونی پلی آکریل آمید آنیونی (APAM) پلیمرهای خطی محلول در آب هستند که با درجه پلیمریزاسیون بالا سنتز می شوند. این پلیمرها در آب محلول و در حلال های آلی متداول مانند بنزن، اتر، آلیفاتیک، استون و … تقریبا نامحلول هستند. پلی الکترولیت ها ویژگی های با ارزشی مانند لخته سازی، غلیظ کردن، ویژگی برشی، کاهش نیروی دراگ و توانایی پخش خوب دارند و به طور گسترده در صنایع معدنی، زغال سنگ، متالورژی، مواد شیمیایی، کاغذ، منسوجات، شکر، پزشکی، حفاظت زیست محیطی، مواد ساختمانی، کشاورزی و سایر صنایع استفاده می شوند.
پلی الکترولیت آنیونی (پلی آکریل آمید آنیونی) در میادین نفتی می تواند رئولوژی تزریق آب را تنظیم کند، ویسکوزیته مایع جابجایی را افزایش دهد، کارایی پخش جابجایی مایع را بهبود بخشد، نفوذ آب به بخش های پایینی چاه را ممکن می سازد و منجر می شود که آب و روغن با فشار ثابت جریان داشته باشد. تزریق هر تن پلی الکترولیت آنیونی (پلی آکریل آمید) می تواند به جمع آوری 150-100 تن نفت خام اضافی کمک کند. به عنوان افزودنی در دوغاب حفاری در اکتشاف، توسعه و زمین شناسی میادین نفتی، حفاظت از آب و اکتشاف زغال سنگ کاربرد دارد. می تواند نرخ حفاری و طول حفاری را افزایش دهد و زمان تبادل حفاری را کاهش دهد.
اما یکی از مهم ترین کاربردهای پلی الکترولیت آنیونی( پلی آکریل آمید آنیونی )در تصفیه آب و پساب می باشد. پلی الکترولیت آنیونی (پلی آکریل آمید) در تصفیه پساب های صنعتی، به ویژه پساب های حاوی ذرات معلق درشت و با غلظت بالا و بار مثبت در آب با pH طبیعی و یا حتی بازی کاربرد دارد. این محصول( پلی آکریل آمید )برای تصفیه پساب واحدهای فولاد و آهن، کارخانه آبکاری فلزات، متالورژی و شست و شوی زغال سنگ بسیار موثر است.
معمولا آب شامل مقادیر زیادی از مواد ته نشینی و مواد معدنی بوده و بسیار کدر می باشد و حتی پس از تصفیه و فیلتراسیون نیز شرایط استاندارد لازم را نخواهد داشت، بنابراین یک ماده لخته ساز (منعقد کننده – فلوکولانت) موردنیاز است. واحدهای آب قبلا از منعقد کننده معدنی استفاده می کردند به منظور تسريع در ته نشينی مواد معلق در آب خام ، كاهش و حذف كدورت آب از منعقد كننده های معدنی و آلی بطور جداگانه يا تواماً استفاده مي شود .
منعقد كننده های معدنی نمكهای فلزات آلومينيوم و آهن مانند كلرورفريك ، سولفات آهن ، سولفات آلومينيوم و ... هستند كه بطور وسيع در جداسازی مواد معلق ، زلالسازی آب خام و تصفيه پساب بكار برده می شوند .
ولی حجم زیادی ازمنعقد کننده موردنیاز است که باعث می شود تا حجم لجن بیش از حد شود که کارآمد نیست ونیز با توجه به محدود بودن محدوده دامنه فعاليت منعقد كننده های اصلی و به منظور بالا بردن راندمان فرآيند و كاهش قابل ملاحظه كدورت با استفاده ازکمک منعقد کننده پلی الکترولیت آنیونی( پلی آکریل آمید آنیونی)، حجم فلوکولانت موردنیاز 1/50 (یک پنجاهم) منعقد کننده معدنی خواهد بود، در حالی که بازدهی آن چند برابر کمک منعقد کننده (فلوکولانت) و مدت زمان پاسخ دهی بسیار کوتاه تر از منعقد کننده ( فلوکولانت های) معدنی می باشد.
در مورد تصفیه آب رودخانه های حاوی آلاینده های آلی، کارایی بهتر زمانی حاصل می شود که ازپلی الکترولیت ( پلی آکریل آمید) آنیونی و کاتیونی به طور همزمان استفاده شود. پلی الکترولیت (پلی آکریل آمید )می تواند به عنوان شفاف سازی سود سوز آور، کمک نگهدارنده، کمک به فیلتراسیون، عامل تقویتی برای کاغذ خشک و تر، عامل شفاف سازی در صنایع تصفیه شکر، افزودنی ها و چسب ها استفاده شود.
روش استفاده از پلی الکترولیت ها در تصفیه آب
برای دستیابی به سرعت انحلال بهتر می تواند دمای آب را حداکثر تا 50 درجه سانتی گراد افزایش داد. برای افزایش انحلال می توان از همزدن استفاده کرد ولی همزدن با دور بالا منجر به شکست زنجیرها و تجزیه ماده می شود. بهترین حالت، سرعت همزدن rpm 500-200 می باشد. معمولا پلی آکریل آمید آنیونی به عنوان عامل فلوکولانت در محدوده 0/5 – 0/05 درصد وزنی افزوده می شود. البته بسته به نوع کاربرد، مقدار مصرفی می تواند تغییر کند.
بسیار مهم است که هنگام استفاده، پلی الکترولیت (پلی آکریل آمید) به خوبی پخش شود، در غیر این صورت ممکن است خودش تجمع کند و زمان حل شدن آن در آب و در نتیجه فرآیند ته نشینی طولانی تر شود.
نقش پلی الکترولیت ها در کیفیت آب
1- طبق بررسی های بعمل آمده از رودخانه های مختلف در یک سال گذشته ،نوسانات شدید کدورت درفصول مختلف سال مشهود است. که اوج کدورت درفصل زمستان وهنگام بارش وراه افتادن سیلاب کمترین آن درفصل تابستان بدلیل کاهش میزان آب وکم شدن سرعت جریان می باشد.
2- به نظرمی رسد درمواقعی که کدورت درسطح بالایی قراردارد بالابردن دوزمصرف منعقد کننده های معدنی بهترین راه می باشد.لیکن مصرف بالای نمک های آلومینیوم وآهن (فریک)باعث باقی ماندن یون این فلزات در آب زلال شده که ممکن است مشکلاتی در طولانی مدت چه در زمینه استفاده از آب شرب وصنعتی برای ما بوجود آورد.
توصیه می گردد به علت ریسک ابتلا به بیماری آلزایمر از بالا بردن دوز مصرف سولفات آلومینیوم در آب شرب جلوگیری شود همچنین در آب صنعتی مصرف بالای کلروفریک ممکن است مشکلاتی را در خطوط لوله یا بویلر برای ما بوجود آورد بنابراین پیشنهاد می گردد در چنین مواقعی از کمک منعقد کننده ها استفاده شود.
کمک منعقد کننده ها با کیفیت بالا در عملیات انعقاد ذرات کلوئیدی بکار میرود وباعث رسوب آنها وخارج شدن از محیط بصورت لجن می شوند.این مواد شیمیایی کارآیی وسیعی در تصفیه پساب صنایع ،فاضلابشهری ،معدنی ودیگر صنایع کاربردی دارند.
کمک منعقد کننده های پلیمری،پلی الکترولیت های مخصوص با راندمان بالا هستند که برای فرایند جداسازی جامد– مایع در فاضلاب وپساب صنعتی ساخته شده واستفاده می شوند.
گسترده وسیع محصولات قابل دسترسی در این سری نتیجه پیشرفت سریع ویک میدان تجربه واقعی درجهان است طبیعت گسترده دامنه محصولات ساخته شده امکان عملیات واحد منحصر بفرد رابرای تهیه بهترین محصول فراهم میکند.
ساختار کمک منعقد کننده ها:
کمک منعقد کننده ها درآب محلول می باشندوپلیمرهایی باوزن ملکولی بالا هستند که اساساًازترکیب اکریل آمید ویک همبسپار ساخته شده اند.
دامنه عمل کمک منعقده ها گسترده وسیعی از وزن های مولکولی وخواص بار یونی راپوشش می دهند،بدین وسیله اجازه داده میشود که لایه های گوناگونی از لجن دریک عملیات فلاکولیشن مؤثر ته نشین شوند.
راهنمایی انتخاب پلی الکترولیت
گزینه محصولات جهت کاربرد در ضمن قطعاًمسیرهای راهنمایی هستنبهترینگزینه محصولات جهت کاربرد ویژه بستگی به نتیجه گیری آزمایشات وارزیابیعملکرد رسوبات حاصله داردکه اساساًمارا در ارتباط با انتخاب محصول کمک میکنند.بطور مثال:
1– رسوبات معدنی بطور معمول جهت عملیات انعقاد بهینه نیازمند پلی الکترولیتهای آنیونی هستند.
2- رسوبات آلی معمولاًجهت عملیات انعقاد بهینه نیازمند پلی الکترولیتهای کاتیونی هستند.با این وجود پیش تصفیه چنین رسوباتی با منعقد کننده های معدنی نظیر نمک های آلومینیوم یافریک امکان دارد این وضعیت راتغییر دهند.
3- لجن باBoDوCoD بالا معمولاًبطور مطلوب یا پلی الکترولیت های کاتیونی در مقدار زیاد واکنش می دهند.
کاربرد وتزریق:
موارد زیر جهت کاربرد وتزریق بهینه پیشنهاد می گردد
1- محلولهای پلی الکترولیت أنیونی 0.1_0.5%درصد وکاتیونی 0.15-0.25 درصد تهیه شوند.
2- سرعت پیرامونی بهمزن را به کمتر از2m/sمحدود کنید.
3.هنگامیکه پلی الکترولیت بصورت محلول آبی است مولکولهای آن تمایل دارند بتدریج تجزیه شوند بنابراین بهتراست ظروف را به محکمی درزگیری کنید وهر محلول بالاتر از6 ماه رادور بیندازید.
4.انتخاب ظروف انحلال جهت تهیه محلولها مهم است این ظروف به آسانی در بازار یافت می شوند.
5. پلیمرهای نوع امولسیون تمایل دارند که جدا شوند وبصورت لایه ای در آیند بنابراین ضروری است که آنها راقبل از استفاده بوسیله همزن شدید یا گردش مجدد توسط پمپ یکنواخت شوند
6. بعلت خواص بسیار متفاوت لخته شدن لجن ها ودوغ آب هائی که باید آب گیری شوند مقادیر دوزینگ مورد نیاز فقط می تواند بوسیله تست های آزمایشگاهی یا مستقیماًبوسیله انجام عملیات صنعتی درهرمورد بخصوص تعیین گردند.
7. درحالت آبگیری مکانیکی لجن معمولاًبین 250-50 گرم/لیتر از لجن آبدار یا 6-2 Kg ماده فعال /یک تن ماده خشک مورد نیاز است تا به راندمان مکانیکی بالا ویک پساب عاری از مواد معلق دست یافت.
انبار کردن (ذخیره سازیا)
1)اگر بصورت گرانول باشند،توصیه می گردد که کمک منعقد کننده ها در یک مکان خشک وخنک نگهداری شوند تا از ورود رطوبت جلوگیری گردد. تحت شرایط مناسب انبار کردن این محصولات تا بیش از دوسال پایدار باقی خواهند ماند.
2)محصولات امولسیون بصورت مایعات سهل الوصولی که به آسانی قابل پمپاژهستند یابصورت دستی قابل تخلیه از ظروفشان میباشند تهیه میگردند.
این محصولات باید در جای خنکی که از دماهای فوق العاده زیاد محافظت میشوند نگهداری میگردند تحت شرایط صحیح انبار کردن محصولات برای دوره های شش ماهه تا یک سال پایدار خواهند ماند.