پلی الکترولیت ها
منعقد كننده هاي پليمري آلي
منعقد کننده ها و کمک منعقد کننده های آلی در فرآیندهای زلال سازی آب و فاضلاب
 

 

خلاصه:

به منظور  تسريع در ته نشيني مواد معلق در آب خام ، كاهش و حذف كدورت آب از منعقد كننده هاي معدني و آلي بطور جداگانه يا تواماً استفاده مي شود . منعقد كننده هاي معدني نمكهاي فلزات آلومينيوم و آهن مانند كلرورفريك ، سولفات آهن ، سولفات آلومينيوم و ديگر تركيبات شيميايي مشابه هستند كه بطور وسيع در جداسازي مواد معلق ، زلالسازي آب خام و تصفيه پساب  بكار برده  مي شوند .

با توجه به محدود بودن محدودة دامنة فعاليت منعقد كننده هاي اصلي و به منظور بالا بردن راندمان فرآيند و كاهش قابل ملاحظة كدورت ، پلي مر هاي پلي آكريل آميد  بعنوان كمك منعقد كننده يا منعقد كننده مستقل استفاده ميگردند .

***

پلي الكتروليت:

تعريف:

پليمرهاي منعقد كننده ، تركيباتي پلي مري  با وزن ملكولي بالا ،  بر پايه پلي آكريل آميد ، محلول در آب  هستند كه بطور وسيعي بعنوان منعقد كننده ، افزايش دهنده سرعت ته نشيني مواد جامد معلق و كلوئيدها و رنگ بري  در فرآيندهاي تصفيه و  توليد مايعات بكار برده مي شوند .

 كاتيون يا آنيون متصل به پيكره شيميايي  پلي آكريل آميد تعيين كننده نوع بار فعال پليمر مي باشد كه بر اين اساس پليمرها به سه دسته با  بارهاي مثبت ( Cationic ) ، منفي ( Anionic ) و بدون بار (Non-Ionic ) تقسيم ،  با توجه به خصوصيات باردار بودن ، با نام عمومي پلي الكتروليت شناخته مي شوند . وزن ملكولي و شدت بار  پلي الكتروليتها در فعاليت آنها تاثير بسزايي دارد .

 

 

پلي الكتروليت بدون بار (Non-Ionic Polyelectrolytes)

بر پايه پلي آكريل آميد خالص ميباشند و پس از حل شدن در آب از خود خاصيت بدون بار (Neutral ) نشان مي دهند .

پلي الكتروليت آنيوني ( Anionic Polyelectrolytes )

كوپليمرهاي آكريل آميد با خواص ارتقاء يافته باري توسط گروه هاي سديم آكريلات هستند ، بار منفي داشته و پس از انحلال در آب ، محلول با خواص بار  منفي ايجاد مي كنند .

پلي الكتروليت كاتيوني ( Cationic Polyelectrolyte )

كوپليمرهاي آكريل آميد به همراه مونومرهاي كاتيوني بوده كه باعث ارتقاء بار مثبت در اين دسته از پليمرها ميشوند و پس از انحلال در آب ، محلول با خاصيت باري مثبت ايجاد مي كنند .

***

كاربرد:

پلي الكتروليتها با افزايش سرعت ته نشيني مواد معلق ، افزايش  ابعادي و تراكم مواد ته نشين شده ( Flocs )   راندمان فيلتراسيون  و جداسازي را افزايش داده و باعث ارتقاء كيفيت فرآيند  و كاهش قابل ملاحظه  كدورت نهايي مي شوند .

برخي كاربردهاي اين دسته از مواد عبارت است از:

  • كمك منعقد كننده در فرآيند زلال سازي آب خام در توليد آب آشاميدني و صنعتي
  • منعقد سازي جامدات معلق و كلوئيدها در فرآيندهاي شكر و تغليظ مايعات
  • جداسازي جامدات و تركيبات آلي در آب برگشتي سيستمهاي تبريد و حرارتي
  • جداسازي جامدات ، روغن و گريس و اكسيدهاي نامحلول در تصفيه آب برگشتي از بخش نورد در صنعت فولاد
  • حذف رنگ ، مواد جامد معلق و كلوئيدها در صنايع توليد  محصولات پتروشيمي
  • منعقد كننده در سيستمهاي تصفيه پساب هاي صنعتي و بهداشتي

 

از آنجا كه اين دسته مواد جاذب الرطوبه شديد هستند ، از برخي گونه ها در بخش كشاورزي براي جذب آب و بالا بردن ضريب جذب آب خاك استفاده ميشود كه موضوع اين گزارش نيست .

 ***

مكانيسم منعقد سازي :

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 یونی آب ، pH ، هدایت الکتریکی ، سختی و عوامل کاهش دهنده کشش سطحی آب ، بستگی دارد  .

***

انتخاب نوع پلي الكتروليت مناسب:

آب خام و پساب در فصول مختلف ، بسته به تغييرات شرايط آب و هوايي منطقه و فرآيند توليدو نقطه برداشت آب ، تغيير كيفيت خواهد داشت ،  لذا ماهيت ذرات معلق و كلوئيدها نيز متغيير خواهد بود .

بهترين روش براي انتخاب يك پلي الكتروليت مناسب ، انجام آزمايش جار تست و ساير تستهاي مشابه مي باشد .

 

***

مقدار مصرف آماده سازي محلول:

دوز مصرف بستگي به اندازة كدورت ، ماهيت كدورت و نوع پليمر دارد و اندازة دوز مصرف توسط آزمايش جار تست قابل اندازه گيري است .

نكتة مهم: آزمايش جارتست بهترين روش تعيين اندازه مصرف مي باشد ليكن بايد همواره آزمايش با حداقل مقدار پليمر صورت پذيرد چراكه فعاليت پلي الكتروليت در دوز پايين و در دوز بسيار بالا (Over-Dose) از لحاظ حجم لجن گذاري مشابه مي باشد ليكن دوز بالا باعث باقي ماندن مقدار زياد پلي الكتروليت باقي مانده در آب (يا پساب ) و ايجاد فلاكهاي ريز معلق و روي سطح آب مي گردد كه از دو جنبة مقدار مصرف و كيفيت آب (يا پساب) حائز اهميت مي باشد .در صورتيكه منحني مقدار فلاكها بر مبناي دوز مصرف پلي الكتروليت رسم گردد در آن صورت نقطه تاثير گذاري براحتي قابل مشاهده مي باشد .


مقادير ذيل صرفاً پيشنهادي بوده و جهت تعيين ميزان دقيق مي بايد آزمايش ته نشيني در استوانه مدرج يا جارتست بعمل آورده شود ( ا ين مقادير بر مبناي ميزان پلي ا لكتروليت جامد مصرفي مي باشند) .

بعنوان كمك منعقد كننده                                  0.05-1 ppm

بعنوان منعقد كننده                                       0.2-10 ppm

بعنوان كمك فيلتراسيون                               0.01-0.1 ppm

بعنوان عامل بهسازي لجن                      10-200 ppm

معمولاً  ميزان تزريق پلي الكتروليتهاي كاتيوني مقادير بالا تري از آنچه در بالا ذكر شد نشان مي دهد .

در برخي صنايع ، مصرف  پليمرها بعنوان كمك منعقد كننده از دوز ppm 0.1 تا ppm0.5 و منعقد كننده ppm1 و بالاتر در آب خام و در تصفيه پساب دوز ppm 300 در مرحله آب زدايي از لجن ( Belt press ) نيز مشاهده گرديده است .

جهت تزريق پلي الكتروليت مي بايد يك محلول با غلظت حداكثر 1/0 %  درست كرد . جهت ساخت ا ين محلول مي بايد از آب گرم 30 ا لي 50 درجه سانتيگراد ا ستفاده نمود و  با دور كم ( حدود 200 الي 300 دور در دقيقه ) محلول را تا انحلال كا مل بهم بزنيم .

***

شرايط نگهداري:

از آنجا كه پليمرهاي منعقد كننده شديداً جاذب الرطوبه مي باشند بايد در محيط خنك و خشك نگهداري شوند .

***

مقا يسه آزمايشگاهي پلي ا لكتروليتها و تعيين ميزان مصرف:

  • جهت رقيق كردن پلي ا لكتروليت ، ا بتدا مقدار لازم را وزن نموده سپس به ميزان كافي آب نرم ( با سختي كم و ترجيحاً قليائيت پائين ) به مخزن همزن اضافه مي گردد. دماي آب 30 ا لي 50درجه سانتي گراد بسيار مناسب مي باشد.
  • همزن با دور 100 ا لي 200 دور در دقيقه بكار انداخته مي شود.
  • عمل همزدن كه معمولاً  بين 15 ا لي 40 دقيقه طول مي كشد تا آنجا ادامه پيدا مي كند كه محلول بدست آمده كاملاً شفاف بوده و هيچ توده ژله اي در محلول مشاهده نگردد.
  • ساخت محلولهاي پلي الكتروليت جهت انجام تستهاي آزمايشگاهي

←  1part / 2000 part water محلول 0.05 %  →  براي پلي الكتروليتهاي آنيوني و نانيونيك              

  1 part / 500 part water ← محلول 0.2 % → براي پلي الكتروليتهاي كاتيوني

 

ا لف ) آزمايش جارتست جهت محلولهاي حاوي جامدات معلق پائين : ( تا حدود 3 گرم در ليتر )

  • اين روش براي سيستمهاي كلاريفاير و تيكنر و DAF مناسب مي باشد .
  • ابتدا محلول پلي الكتروليت تازه را كه طبق روش فوق تهيه گرديده است به بشر حاوي نمونه اضافه  مي كنيم و با 150 دور در دقيقه براي يك  دقيقه جارتست انجام مي شود( ترجيحاً  بشرها حا مل cc 500 نمونه آب يا پساب مورد نظر باشد) .
  • سپس دور جار تست را به 50 دور در دقيقه كاهش و با اين دور به مدت4 الي 5 دقيقه جارتست بكار خود ادامه دهد. آنگاه جارتست را خاموش كرده بعد از 10 الي 15 دقيقه بطور نظري نمونه ها را از نظر ته نشيني توده ها ( فلاكها ) و شفا فيت محلولها و حجم و تراكم لجن ته نشين شده را  بررسي كنيد .

با انجام ا ين آزمايش با غلظتهاي متفا وت از پلي ا لكتروليتهاي گونا گون بهترين نتيجه بدست خواهد آمد.

  • چنانچه طراحي تصفيه خانه اصلي به گونه اي است كه از منعقد كننده هاي معدني نظير                سولفات آلوم و كلرور فريك نيز ا ستفاده مي گردد  جهت انجام آزمايش جارتست ابتدا يك محلول gr/lit 1 ± 10 از منعقد كننده معدني تهيه سپس يك ميلي ليتر از محلول بدست آمده به ازاي هر يك ليتر نمونه آب يا فاضلاب اضافه گردد و با دور 100 ا لي 150 در دقيقه براي30 ثا نيه و بعد با دور 40-30 براي 5/1 ا لي دو دقيقه جار تست  كار كند. سپس پلي الكتروليت به شرح فوق به نمونه ا ضافه شود.

ب ) متد ته نشيني در استوانه جهت محلولهاي حاوي مقادير زياد جامدات معلق :

اين روش سيستم براي تيكنر هاي صنايع معدني و جداسازي ذرات جامد مورد استفاده قرار  مي گيرد.

ابتدا استوا نه هاي يكسان و ترجيحاً نيم  ليتري  را از نمونه آب يا پساب تحت بررسي پر نموده و مقدار مشخصي محلول پلي ا لكتروليت از قبل ساخته شده را به آن ا ضافه نما ئيد. اضافه نمودن محلول پلي الكتروليت مي تواند با يك پيپت دقيق صورت گيرد. با قرار دادن در پوش روي استوانه ها و سروته كردن به طور همزمان و آرام براي 3 الي 5  بار و نها يتاً مقايسه شفافيت نمونه ها و وضعيت توده هاي ته نشين شده مي توان بهترين نوع و مقدار موثر پلي الكتروليت را تعيين نمود.توصيه ميگردد در زمانهاي معين ارتفاع جامدات را اندازه گيري و سپس نمودار مربوطه روي كا غذ رسم گردد .

  • ·        هر چه پلي الكتروليتها قبل از اضافه شدن به سيستم به ميزان بيشتري رقيق شوند قدرت جذب املاح معلق در آب محلول بدست آمده بيشتر خواهد شد . بعبارتي راندمان عمل بالاتر بدست خواهد آمد.
  • جهت آزما يشات جار تست يا استوانه پلي ا لكتروليت مورد ا ستفاده بايد تا 0.05  ا لي 0.2 در صد رقيق  شده با شد .
  • در هر دو روش جارتست و استوانه در صورتيكه با اضافه نمودن ppm1 يا كمتر از پلي الكتروليت نمونه تحت آزمايش جارتست كاملاً از حيث ذرات معلق شفاف گردد و نيازي به اضافه نمودن منعقد كننده نباشد پلي الكتروليت حكم ماده منعقد كننده اصلي را بازي خواهد نمود و كلمه كمك منعقد كننده به لحاظ فني به آن اطلاق نمي گردد .

تاريخ ارسال: 1390/4/16

تعداد بازدید: 4199

نظر بدهید...
نظر خود را در فرم زیر وارد کنید
نام:
ایمیل:
نظر:
متن داخل تصویر را وارد نمایید:
کد امنیتی
 |