پلی الکترولیت

پلی الکترولیت

[¦päl·ē·ə′lek·trə’līt]

(شیمی آلی)

یک الکترولیت طبیعی یا مصنوعی با وزن مولکولی بالا، مانند پروتئین ها، پلی ساکریدها، و محصولات اضافه آلکیل پلی وینیل پیریدین؛ می تواند یک الکترولیت ضعیف یا قوی باشد؛ هنگامی که در محلول گسست می شود، توزیع یکنواخت یون های مثبت و منفی نمی دهد (یون های یک علامت به زنجیره پلیمر محدود می شوند در حالی که یون های علامت دیگر از طریق محلول منتشر می شوند).

پلی الکترولیت

یک الکترولیت پلیمری، که پلیمری است که در محلول به آیون ها می شود. تعداد زیادی از بارهای تکرار دوره ای در هر ماکرومولکول در طول dissociation به وجود می آیند. پلی اکلترلیت ها به پلی اسیدها (برای مثال پلی آکریلیک اسیدها)، پلی بیس ها (مانند پلی وینیل pyridinium)، و پلی آمفولیت ها (کوپلیمرهای حاوی هر دو گروه پایه و اسیدی) تقسیم می شوند. بیشتر پلی الکترولیت ها حاوی گروه های اسیدی یا پایه ضعیف هستند و به همین دلیل تنها در حضور یک پایه قوی (برای یک پلی اسید) یا اسید قوی (برای یک پلی بیس) ایونیزه می شوند.

بیوپولیمرهای اولیه مانند پروتئین ها و اسیدهای هسته ای از جمله پلی الکرولیت ها هستند. پلی اکلترولیت های مرتبط با صلیب که با معرفی گروه های به آسانی گسست (برای مثال گروه های sulfo و آمینو) به پلیمرهای مختلف پیوند متقابل آماده می شوند، برای صنعت و عمل آزمایشگاهی اهمیت زیادی دارند. با ارزش ترین پلی الکرولیت های متقاطع، رسین های تبادل ییون هستند.

گروه های منحل کننده در مولکول های پلیمری حل شدن پلی الکترولیت ها پتروشیمی دانشمند را در آب و دیگر مایعات قطبی تعیین می کنند. به عنوان مثال یک پلی استایرن خطی سولفون شده آزادانه در آب حل می شود، اگرچه پلی استایرن خود یکی از مقاوم ترین پلیمرهای شناخته شده در برابر آب است. پلی الکترولیت های پیوندی متقابل ساختار سه بعدی به جای حل شدن در آب متورم می شوند. خواص مولکول های پلی الکترولیت در محلول با برهم کنش الکترواستاتیک گروه های شارژ شده در زنجیره با یکدیگر و با یوون های کم وزن مولکولی در محلول تعیین می شوند. میدان الکترواستاتیک قوی تولید شده توسط بارها در مولکول پلی الکترولیت دارای تعداد زیادی برعکس است. يون های شارژ شده نزديک به مولکول. دافعه الکترواستاتيک گروه های بار مانند منجر به تغيير قابل ملاحظه ای از همشکلی های ماکرومولکولی در محلول ها می شود: اندازه موثر مولکول ها افزايش می یابد، و زنجيره های کنج دار صاف می شوند، با فرض یک فرم تقریبا خطی به عنوان درجه گسستگی پلی الکترولیت افزایش می یابد. خواص فیزیکوشیمیایی محلول ها نیز تحت تغییر قابل توجهی قرار می گیرند (به عنوان مثال، ویسکوزیته محلول صدها و هزاران نفر افزایش می یابد؛ هر چه غلظت بیشتر باشد، ویسکوزیته بیشتر می شود). نظریه ای که برای راه حل های الکترولیت های با وزن مولکولی کم توسعه یافته بود. متوقف می شود برای محلول های پلی الکترولیت معتبر است. یوون های کم مولکولی-وزنی که در هنگام تحلیل گروه های قطبی این پلی الکترولیت ها ظاهر می شوند، یک پوسته منتشر در اطراف سطح برعکس شارژ شده پلیمر ایجاد می کنند و ممکن است تا حدی با سایر ایون های مانند علامت جایگزین شوند.

پلی الکترولیت

با توجه به نتایج آزمایش جارتست این نکته قابل استنتاج است که دامنه فعالیت منعقد کننده‌ها محدود بوده در صورت فراهم بودن کامل شرایط این مواد بیشترین بازدهی را خواهند داشت که تحقق این امر غیر ممکن است لذا برای بالا بردن راندمان فرآیند و کاهش قابل ملاحظه کدورت آب، پلیمرهای پلی اکریل آمید که گونه‌ای از پلی الکترولیت‌ها (Polyelectrolyte) می‌باشند بعنوان کمک منعقدكننده یا منعقد کننده مستقل استفاده می‌گردند.

ترکیباتی پلیمری با وزن ملکولی بالا می‌باشند که محلول در آب هستند. كاتیون و آنیون متصل به پیکره شیمیایی پلی آكریل آمید تعیین کننده نوع بار فعال آن می‌باشد. این مواد از زنجیره‌ی مونومر های هستند که بر اساس بار الکتریکی طبقه بندی می‌شوند.

معمولاً از پلی الکترولیت‌ها برای بدست آوردن لخته‌های بزرگتر و سنگین‌تر به خصوص در دمای پایین (معمولاً کمتر از 12درجه ) استفاده می‌شود. در واقع در مواقعی که نیازمند ایجاد لخته‌های درشت تر هستیم از این مواد استفاده می‌کنیم. پلی الکترولیت‌ها با ایجاد بستر‌ های مناسب زمینه را برای شکل‌گیری لخته‌های درشت فراهم می‌کنند.

كاتیون یا آنیون متصل به پیكره شیمیایی پلی آكریل آمید تعیین کننده نوع بار فعال پلیمر می‌باشد که بر این اساس پلیمرها با توجه به خصوصیات به سه دسته بارهای مثبت (cationic)، منفی (anionic) و بدون بار (non-ionic) تقسیم می‌شوند. وزن مولکولی و شدت بار پلی الکترولیت‌ ها در فعالیت آنها تاثیر بسزایی دارد.

انواع پلی الکترولیت

1. آنیونی
2. کاتیونی
3. غیر یونی

مزایای پلی الکترولیت:

• غلیظ‌تر بودن لجن تولیدی در مقایسه با لجن تولیدی آلوم (زودتر خشک می‌شود)
• حجم لجن تولیدی کمتر می‌باشد
• کم بودن خاصیت اسیدی لجن تولیدی در مقایسه با آلوم
• عدم نیاز به مواد تنظیم کننده pH؛
• عدم افزایش TDS آب؛
• در حذف برخی از میکرو ارگانیسم‌ها مؤثر است.
• سرعت بالا در تشکیل لخته و همچنین ته نشینی ذرات

کاربردهای پلی الکترولیت :

• کمک منعقد کننده در فرآیند زلال سازی آب خام در تولید آب آشامیدنی و صنعتی
• منعقد سازی جامدات معلق و كلوئیدها در فرآیندهای شکر و تغلیظ مایعات
• جداسازی جامدات و تركیبات آلی در آب برگشتی سیستم‌های تبرید و حرارتی
• جداسازی جامدات، روغن و گریس و اكسید های نامحلول در تصفیه آب برگشتی از بخش نورد در صنعت فولاد
• حذف رنگ، مواد جامد معلق و كلوئیدها در صنایع تولید محصولات پتروشیمی
• منعقد کننده در سیستم‌های تصفیه پساب‌های صنعتی و بهداشتی

از آنجا که این دسته مواد جاذب رطوبت شدید هستند، از برخی گونه‌ها در بخش کشاورزی برای جذب آب و بالا بردن ضریب جذب آب خاک استفاده می‌شود.