پلی الکترولیت ( polyelectrolyte ) وجود ناخالصیهای معلق و کلوئیدی در آب که باعث ایجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب می‌شوند، تصفیه می‌کند.این ناخالصیها به کمک صاف کردن ، قابل رفع نیستند، لذا از روش انعقاد و لخته‌سازی برای حذف آنها استفاده میشود .
افزودن یک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثی شدن بار ذرات کلوئیدی شده ، این ذرات با نزدیک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزین‌تری را ایجاد می‌کنند.
لخته‌های بدست آمده که ذرات معلق و کلوئیدی را به همراه دارند، به حد کافی درشت هستند و به‌راحتی ته‌‌نشین و صاف می‌شوند.
برای کامل کردن این عمل و ایجاد لخته‌های بزرگتر از موادی به نام کمک منعقد کننده – پلی الکترولیت یا پلی اکریل آمید (Polyelectrolyte – Polyacrylamid) استفاده میشود که گاهی به صورت مخفف PAM از آنها یاد می شود.
پلیمرهای منعقد کننده ، ترکیباتی پلی مری با وزن ملکولی بالا ، بر پایه پلی آکریل آمید ، محلول در آب هستند که بطور وسیعی 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 پلیمر می باشد.
وزن ملکولی و شدت بار پلی الکترولیتها در فعالیت آنها تاثیر بسزایی دارد .
مکانیسم انعقاد
معمولا برای حذف مواد کلوئیدی آب و فاضلاب ، از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیوم ، آهن یا برخی از ترکیبات پلی الُکترولیت ( polyelectrolyte ) استفاده میشود.
املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب میشود، در اثر هیدرولیز به صورت یونی یا هیدروکسید یا هیدروکسیدهای باردار ، در می‌آید.
بوجود آمدن این مولکول باردار بزرگ با خنثی نمودن ذرات کلوئیدی و کاهش پتانسیل زتا (اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن) که عامل اصلی دافعه بین ذرات کلوئیدی می‌باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی بوجود می‌آورند که موجب چسبیدن ذرات به یکدیگر میشود.
بنابراین ، عامل اصلی حذف بار کلوئیدها ، یونهای فلزی نیستند، بلکه محصولات حاصل از هیدرولیز آنها می‌باشد. با توجه به آزمایشات مختلف ، یونهای فلزات سه ظرفیتی در عمل انعقاد ، مؤثرتر از سایر یونها می‌باشند. عمل انعقاد توسط عمل لخته‌سازی تکمیل شده ، ذرات بزرگتر شروع به تهنشینی می‌کنند. در مرحله تهنشینی ، عامل زمان بسیار مهم می‌باشد و با قطر ذرات رابطه مستقیم دارد. مهمترین و پرکاربردترین ماده منعقدکننده در حال حاضر در جهان پلی آلومینیوم کلراید می باشد که در سالهای اخیر در ایران نیز جایگزین سایر مواد منعقدکننده گردیده است.
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
• جداسازی همزمان ذرات سبک چربی و روغن و جداسازی ذرات سنگین در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی (تکنولوژی DAF)
• از آنجا که این دسته مواد جاذب رطوبت شدید هستند ، از برخی گونه ها در بخش کشاورزی برای جذب آب و بالا بردن ضریب جذب آب خاک استفاده میشود.
عوامل مؤثر در انعقاد و نقش موثر پلی اکریل آمید ها
PH و قلیائیت
به علت حذف +H از محیط ، برای ایجاد هیدروکسیدهای فلزی باید PH قلیایی باشد. برای تنظیم PH ، اغلب از آب آهک استفاده میشود، ولی نباید در حدی باشد که باعث افزایش بی‌رویه سختی آب شود.
مقدار ذرات معلق
هرچه ذرات معلق بیشتر باشد، مصرف منعقد کننده ها هم بالا می‌رود.
اثر عوامل فیزیکی
با کاهش دما و نزدیک شدن به صفر ، مشکلات جدی در امر انعقاد بوجود می‌آید و لخته شدن کاهش می‌یابد. به همین دلیل ، مقدار مصرف منعقد کننده‌ها در تصفیه خانه‌ها در زمستان بیشتر از تابستان است.
مواد منعقد کننده
قدرت انعقاد بالا ، انعقاد کنندگی در گستره PH وسیع و همچنین مناسب بودن قیمت از خواص یک منعقد کننده خوب می‌باشد. به همین دلیل در سالهای اخیر پلی آلومینیوم کلراید به عنوان موثرترین و پرکاربردترین منعقدکننده مورد استفاده قرار گرفته است.
کمک منعقد کننده‌ها – پلی الکترولیتها – پلی اکریل آمیدها
کمک منعقد کننده‌ها با ایجاد پل بین ذرات ریز لخته حاصل از کار منعقد کننده‌ها
۱- لخته های کوچک را به صورت لخته‌های درشت و سنگین در می آورند.
۲- حجم لجن تشکیل شده را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهند.
۳- عمل تهنشینی را سرعت می‌بخشند.
۴- همچنین با گسترش محدوده PH بهینه، مقدار مصرف ماده منعقد کننده را کاهش می‌دهند.
۵- دارای خواص پلیمری و الکترولیتی بوده ، و از این طریق هم می‌توانند اندازه لخته‌‌ها را درشت‌تر نمایند.
۶- علاوه بر نقش های گفته شده در تصفیه آب، کاربردهای خاصی در صنایع مختلف که فرآیند کریستالیزاسیون دارند، مثل تولید نمکهای کریستاله خوراکی و صنعتی ونیز در فرآیند تولید کاغذ و شیتهای یونولیتی کاربردهای متفاوتی دارند.
۷-در نهایت استفاد از پلی الکترولیت سبب کاهش قابل توجه مصرف مواد منعقدکننده مانند پلی آلومینیوم کلراید شده و لذا از لحاظ اقتصادی نقش مهمی در کاهش هزینه مواد مصرفی تصفیه خانه دارد.
