منعقد کننده های پلیمری آلی

منعقد کننده های پلیمری آلی

خلاصه:

به منظور تسریع در ته نشینی مواد معلق در آب خام ، کاهش و حذف کدورت آب از منعقد کننده های معدنی و آلی بطور جداگانه یا تواماً استفاده می شود . منعقد کننده های معدنی نمکهای فلزات آلومینیوم و آهن مانند کلرورفریک ، سولفات آهن ، سولفات آلومینیوم و دیگر ترکیبات شیمیایی مشابه هستند که بطور وسیع در جداسازی مواد معلق ، زلالسازی آب خام و تصفیه پساب بکار برده می شوند . با توجه به محدود بودن محدودة دامنة فعالیت منعقد کننده های اصلی و به منظور بالا بردن راندمان فرآیند و کاهش قابل ملاحظة کدورت ، پلی مر های پلی آکریل آمید بعنوان کمک منعقد کننده یا منعقد کننده مستقل استفاده میگردند .

پلی الکترولیت:

تعریف:پلیمرهای منعقد کننده ، ترکیباتی پلی مری با وزن ملکولی بالا ، بر پایه پلی آکریل آمید ، محلول در آب هستند که بطور وسی عی بعنوان منعقد کننده ، افزایش دهنده سرعت ته نشینی مواد جامد معلق و کلوئیدها و رنگ بری در فرآیندهای تصفیه و تولید مایعات بکار برده می شوند . کاتیون یا آنیون متصل به پیکره شیمیایی پلی آکریل آمید تعیین کننده نوع بار فعال، ( Cationic ) پلیمر می باشد که بر این اساس پلی مرها به سه دسته با بارهای مثبت تقسیم ، با توجه به خصوصیات باردار ( Non-Ionic) و بدون بار ( Anionic ) منفی بودن ، با نام عمومی پلی الکترولیت شناخته می شوند . وزن ملکولی و شدت بار پلی الکترولیتها در فعالیت آنها تاثیر بسزایی دارد .

(Non-Ionic Polyelectrolytes) پلی الکترولیت بدون بار بر پایه پلی آکریل آمید خالص میب اشند و پس از حل شدن در آب از خود خاصیت بدون نشان می دهند . ( Neutral) بار ( Anionic Polyelectrolytes ) پلی الکترولیت آنیونی کوپلیمرهای آکریل آمید با خواص ارتقاء یافته باری توسط گرو ه های سدیم آکریلات هستند ، بار منفی داشته و پس از انحلال در آب ، محلول با خواص بار منفی ایجاد می کنند .

( Cationic Polyelectrolyte ) پلی الکترولیت کاتیونی

کوپلیمرهای آکریل آمید به همراه مونومرهای کاتیونی بوده که باعث ارتقاء بار مثبت در این دسته از پلیمرها میشوند و پس از انحلال در آب ، محلول با خاصیت باری مثبت ایجاد می کنند .

***

کاربرد:

پلی الکترولیتها با افزایش سرعت ته نشینی مواد معلق ، افزایش ابعادی و تراکم راندمان فیلتراسیون و جداسازی را افزایش داده و باعث ( Flocs ) مواد ته نشین شده ارتقاء کیفیت فرآیند و کاهش قابل ملاحظه کدورت نهایی می شوند .

برخی کاربردهای این دسته از مواد عبارت است از:
• کمک منعقد کننده در فرآیند زلال سازی آب خام در تولید آب آشامیدنی و صنعتی
• منعقد سازی جامدات معلق و کلوئیدها در فرآیندهای شکر و تغلیظ مایعات
• جداسازی جامدات و ترکیبات آلی در آب برگشتی سیستمهای تبرید و حرارتی
• جداسازی جامدات ، روغن و گریس و اکسیدهای نامحلول در تصفیه آب برگشتی از بخش نورد در صنعت فولاد
• حذف رنگ ، مواد جامد معلق و کلوئیدها در صنایع تولید محصولات پتروشیمی
• منعقد کننده در سیستمهای تصفیه پساب های صنعتی و بهداشتی
از آنجا که این دسته مواد جاذب الرطوبه شدید هستند ، از برخی گونه ها در بخش کشاورزی برای جذب آب و بالا بردن ضریب جذب آب خاک استفاده میشود که موضوع این گزارش نیست .
مکانیسم منعقد سازی :
گروه های فعال پلیمر در محیط آبی ، پیوند قوی با کلوئیدهای معلق یا ذرات بسیار ریز ایجاد می نمایند . در پلیمرهای نانیونیک ، فعل و انفعال بین پلیمر و ذرات معلق وابسته به باندهای هیدروژن آنها داشته و فعالیت پلیمرهای باردار ( کاتیونیک و آنیونیک) وابسته به برخوردهای الکترواستاتیک و تبادل بار بین ذرات معلق و پلیمر و ناپایداری خصوصیت سطح ذرات می باشد . ناپایداری خواص سطح ذرات و منعقد شدن بخش اعظم یک دسته از ذرات معلق ، باعث تشکیل توده (فلاک) شده که پس از ته نشینی براحتی قابل جداسازی می باشند .
اثر بهینه پلیمرها بر روی ذرات با اندازه گیری توانایی تاثیر پلیمر بر روی ذره قابل تخمین است .این توانایی به دو عامل 1)نوع و خواص سطح ذرات 2) کیفیت آب : قدرت هدایت الکتریکی ، سختی و عوامل کاهش دهنده کشش سطحی آب ، ، pH ، یونی آب بستگی دارد .
***
انتخاب نوع پلی الکترولیت مناسب:

آب خام و پساب در فصول مختلف ، بسته به تغییرات شرایط آب و هو ایی منطقه و فرآیند تولیدو نقطه برداشت آب ، تغییر کیفیت خواهد داشت ، لذا ماهیت ذرات معلق و کلوئیدها نیز متغییر خواهد بود .

بهترین روش برای انتخاب یک پلی الکترولیت مناسب ، انجام آزمایش جار تست و سایرتستهای مشابه می باشد .

مقدار مصرف – آماده سازی محلول:
دوز مصرف بستگی به اندازة کدورت ، ماهیت کدورت و نوع پلیمر دارد و اندازة دوز مصرف توسط آزمایش جار تست قابل اندازه گیری است .

نکتة مهم : آزمایش جارتست بهترین روش تعیین اندازه مصرف می باشد لیکن باید همواره آزمایش با حداقل مقدار پلیمر صورت پذیرد چراکه فعالیت پلی الکترولیت در دوز از لحاظ حجم لجن گذاری مشابه می باشد (Over-Dose) پایین و در دوز بسیار بالا لیکن دوز بالا باعث باقی ماندن مقدار زیاد پلی الکترولیت باقی مانده در آب (یا پساب ) و ایجاد فلا کهای ریز معلق و روی سطح آب می گردد که از دو جنبة مقدار مصرف و کیفیت آب (یا پساب ) حائز اهمیت می باشد .در صورتیکه منحنی مقدار فلاکها بر مبنای دوز مصرف پلی الکترولیت رسم گردد در آن صورت نقطه تاثیر گذاری براحتی قابل مشاهده می باشد .

مقادیر ذیل صرفا پیشنهادی بوده و جهت تعیین میزا ن دقیق می باید آزمایش ته نشینی در استوانه مدرج یا جارتست بعمل آورده شود ( ا ین مقادیر بر مبنای میزان پلی الکترولیت جامد مصرفی می باشند) .

0.05-1 ppm بعنوان کمک منعقد کننده
0.2-10 ppm بعنوان منعقد کننده
0.01-0.1 ppm بعنوان کمک فیلتراسیون
معمولاً میزان تزریق پلی الکترولیتهای کاتیونی مقادیر بالا تری از آنچ ه در با لا ذکر شد نشان می دهد .
0,1 تا ppm در برخی صنایع ، مصرف پلیمرها بعنوان کمک منعقد کننده از دوز
300 ppm 1 و بالاتر در آب خام و در تصفیه پساب دوز ppm 0,5 و منعقد کننده ppm
نیز مشاهده گردیده است . ( Belt press ) در مرحله آب زدایی از لجن
0 % درست کرد . / جهت تزریق پلی الکترولیت می باید یک محلول با غلظت حداکثر 1 جهت ساخت این محلول می باید از آب گرم 30 ا لی 50 درجه سانتیگراد استفاده نمود و با دور کم ( حدود 200 الی 300 دور در دقیقه ) محلول را تا انحلال کامل بهم بزنیم .
***
شرایط نگهداری:

از آنجا که پلیمرهای منعقد کننده شدیداً جاذب الرطوبه می باشند باید در محیط خنک و خشک نگهداری شوند .

***
مقایسه آزمایشگاهی پلی ا لکترولیتها و تعیین میزان مصرف:

• جهت رقیق کردن پلی ا لکترولیت ، ا بتدا مقدار لازم را وزن نموده سپس به میزان کافی آب نرم ( با سختی کم و ترجیحاً قلیائیت پائین ) به مخزن همزن اضافه می گردد. دمای آب 30 ا لی 50 درجه سانتی گراد بسیار مناسب می باشد.

• همزن با دور 100 ا لی 200 دور در دقیقه بکار انداخته می شود.

• عمل همزدن که معمولاً بین 15 ا لی 40 دقیقه طول می کشد تا آنجا ادامه پیدا می کند که محلول بدست آمده کاملاً شفاف بوده و هیچ توده ژله ای در محلول مشاهده نگردد.

• ساخت محلولهای پلی الکترولیت جهت انجام تستهای آزمایشگاهی

1 ← محلول 0,05 % → برای پلی الکترولیتهای آنیونی part / 2000 part water

و نانیونیک
1 ← محلول 0,2 % → برای پلی الکترولیتهای کاتیونی
الف ) آزمایش جارتست جهت محلولهای حاوی جامدات معلق پائین : ( تا حدود 3 گرم درلیتر ) مناسب می باشد . DAF • این روش برای سیستمهای کلاریفایر و تیکنر
• ابتدا محلول پلی الکترولیت تازه را که طبق روش فوق تهیه گردیده است به بشر حاوی نمونه اضافه می کنیم و با 150 دور در دقیقه برای یک دقیقه جارتست انجام500 نمونه آب یا پساب مورد نظر باشد) . cc می شود( ترجیحاً بشرها حامل
• سپس دور جار تست را به 50 دور در دقیقه کاهش و با این دور به مدت 4 الی 5 دقیقه جارتست بکار خود ادامه دهد. آنگاه جارتست را خاموش کرده بعد از 10 الی15 دقیقه بطور نظری نمونه ها را از نظر ته نشینی توده ها ( فلاکها ) و شفافیت محلولها و حجم و تراکم لجن ته نشین شده را بررسی کنید .
با انجام این آزمایش با غلظتهای متفا وت از پلی ا لکترولیتهای گونا گون بهترین نتیجهبدست خواهد آمد.

• چنانچه طراحی تصفیه خانه اصلی به گونه ای است که از منعقد کننده های معدنی نظیر سولفات آلوم و کلرور فریک نیز ا ستفاده می گردد جهت انجام 10 از منعقد کننده معدنی تهیه سپس ± 1 gr/lit آزمایش جارتست ابتدا یک محلول یک میلی لیتر از محلول بدست آمده به ازای هر یک لیتر نمونه آب یا فاضلاب اضافه 1 / 30 برای 5 - گردد و با دور 100 ا لی 150 در دقیقه برای 30 ثا نیه و بعد با دور 40 الی دو دقیقه جار تست کار کند. سپس پلی الکترولیت به شرح فوق به نمونه اضافه شود.
ب ) متد ته نشینی در استوانه جهت محلولهای حاوی مقادیر زیاد جامدات معلق :
این روش سیستم برای تیکنر های صنایع معدنی و جداسازی ذرات جامد مورد استفاده قرار می گیرد.
ابتدا استوانه های یکسان و ترجیحاً نیم لیتری را از نمونه آب یا پساب تحت بررسی پر نموده و مقدار مشخصی محلول پلی ا لکترولیت از قبل ساخته شده را به آن ا ضافه نما ئید. اضافه نمودن محلول پلی الکترولیت می تواند با یک پیپت دقیق صورت گیرد. با قرار دادن در پوش روی استوانه ها و سروته کردن به طور همزمان و آرام برای 3 الی 5 بار و نها یتاً مقایسه شفافیت نمونه ها و وضعیت توده های ته نشین شده می توان بهترین نوع و مقدار موثر پلی الکترولیت را تعیین نمود.توصیه میگردد در زمانهای معین ارتفاع جامدات را اندازه گیری و سپس نمودار مربوطه روی کا غذ رسم گردد .
• هر چه پلی الکترولیتها قبل از اضافه شدن به سیستم به میزان بیشتری رقیق شوند قدرت جذب املاح معلق در آب محلول بدست آمده بیشتر خواهد شد .بعبارتی راندمان عمل بالاتر بدست خواهد آمد.
• جهت آزما یشات جار تست یا استوانه پلی ا لکترولیت مورد ا ستفاده باید تا 0,05 الی 0,2 در صد رقیق شده با شد .1 یا کمتر از ppm

• در هر دو روش جارتست و استوانه در صورتیکه با اضافه نمودن پلی الکترولیت نمونه تحت آزمایش جارتست کاملاً از حیث ذرات معلق شفاف گردد و نیازی به اضافه نمودن منعقد کننده نباشد پلی الکترولیت حکم ماده منعقد کننده اصلی را بازی خواهد نمود و کلمه کمک منعقد کننده به لحاظ فنی به آن اطلاق نمی گردد .