پلی الکترولیت ها، پلیمر های محلول در آب هستند که بار یونی را روی یک زنجیره پلیمری حمل می کنند. بسته به نوع بار، این پلیمر ها آنیونی یا کاتیونی هستند. پلی الکترولیت ها در یک رنج وسیعی از نظر وزن مولکولی و دانسیته بار موجود هستند. هموپلیمر های آلکریل آمید نیز شامل خانواده پلی الکترولیت ها هستند هرچند که فاقد بار می باشند. این دسته خنثی هستند. پلی الکترولیت ها کاربردهای زیادی در تصفیه آب، بازیافت روغن، حذف رنگ، تولید کاغذ، پردازش مواد معدنی و غیره دارند.

پلی الکترولیت ها بسته به وزن مولکول شان می توانند به خوبی یک فلوکولانت هم باشند. اساسا فلوکولانت یک عامل جداسازی جامد از مایع است در حالیکه آنتی فلوکولانت یک عامل دیسپرس کننده است.


فلوکولانت ها چگونه عمل می کنند؟

ذرات کروی شکل معلق در یک محیط مایع با یک نرخ متناسب با نیروی شعاع ذرات، ته نشین می شود. بنابراین ذرات درشت سریعتر از ذرات ریز ته نشین خواهند شد. بیشتر ذرات که در محلول آبی معلق اند، یک بار سطحی منفی خالص دارند.

این عملکرد از فاکتور هایی ناشی می شوند مانند:

  1. توزیع نام برابر یونهای اصلی روی سطح ذرات
  2. یونیزاسیون گروههای سطحی موثر در pH
  3. جذب ویژه روی سطح ذرات یونها از محلول
  4. جایگزینی بی شکل اتم های سیلیکون بوسیله اتم های آلومینیوم در یک لاتیک معدنی سیلیکات آلومینیوم(خاک های معدنی)
  5. انعقاد اولیه (به عنوان مثال نوع پلی آمین)
  6. کمک انعقاد ها/ فلوکولانت ها (پلی الکریل آمید ها)

فاکتورهای فوق باعث می شوند یک لایه دوبل الکتریکی اطراف هر ذره ایجاد شود و ذرات کلوئیدی در محلول آبی خیلی سریع ته نشین نمی شود. بر همکنش های بین ذره ای سبب دفع می شود و علی رغم جنبش براونی (Brownian motion) تلاش در بهم نزدیک کردن آنها، سوسپانسیون پایدار می شود.

ذرات بدون اینکه نیرویی بهشان وارد شود، جمع و متراکم نمی شوند.

اولین پدید های که در فرآیند فلوکولاسیون اتفاق می افتد، خنثی سازی بار خالصی است که توسط هر ذره حمل می شود. به محض خنثی سازی بار، چندین ذره دور هم جمع می شوند که سبب انعقاد و لخته سازی می شوند. فولکولاسیون مرحله ای است که به موجب آن ذرات بی ثبات ناشی از جمع شدن و متراکم شدن، بصورت بزرگتری متراکم می شوند. متراکم شدن بوسیله ته نشینی سریع به موجب قانون استوک (Stokes' Law)ادامه می یابد.

دو مکانیسم ممکن برای پدیده انعقاد و لخته سازی ناشی از پلی الکترولیت وجود دارد. پلی الکترولیت های فلوکولانت می توانند به طور معمول به دو گروه تقسیم شوند بسته به مشخصه وزن مولکولی و طرز عملکرد شان.

1- انعقاد اولیه ( به عنوان مثال نوع پلی آمین )

دانسیته بار کاتیونی بالا دارند، جهت برطرف کردن نیاز بارکاتیونی ذرات سوسپانسیونی که خودشان بار منفی دارند و آغاز جمع شدگی و تشکیل فلاک ها.

داشتن وزن مولکولی متوسط کم که اجازه می دهد یک ساختار آرامی از فلاک ها تشکیل شود( چیزی که فراهم می شود این است که یک برخورد طولانی مدت کافی میان تشکیل فلاک و ماده سوسپانسونی اتفاق افتد ) که یک ماکسیمم خذف جامدات سوسپانسیونی رخ دهد(ماکسیمم کاهش املاح معلق یا تیرگی آب).

2- کمک انعقاد ها / فلوکولانت ها ( پلی الکریل آمید ها )

دانسیته بار کم دارند، فقط برای ایجاد اندازه فلاک بوسیله پل زدن فلاک های اولیه که بار کاتیونی مورد نیاز را تامین نمی کنند، استفاده می شوند.

وزن مولکولی بالایی دارند. این وزن مولکولی بالا برای ایجاد ته نشینی سریع و فلاک های بزرگ بوسیله پیوستن یا پل زدن فلاک های اولیه خیلی کوچک نیاز می شود.

فاکتور های موثری در انتخاب پلی الکترولیت های مناسب برای یک فرآیند عبارتند از:

الف: طبیعت ذرات سوسپانسون(substrate)

  • محتوی آلی یا معدنی
  • دانسیته بار سطحی خالص
  • محتوی مواد جامد سوسپانسیون
  • مقدار pH سوسپانسیون
  • دمای سیستم(Brownian motion)

ب: نتیجه نهایی که بدست می اید

  • جداسازی سریع مواد جامد از مایع
  • شفافیت مایع جداشده
  • مخلوط کردن پلیمر و سوسپانسیون
  • طبیعت نیروهای برشی که به تجهیزات آبگیری مورد استفاده کمک می کنند.

ج: اثرات پویا و برشی

  • مخلوط کردن پلیمر و سوسپانسیون
  • طبیعت نیروهای برشی که به تجهیزات آبگیری مورد استفاده کمک می کنند.