مقصود ما از نوشتن این مقاله بررسی نوع خاصی از Flocculant است که کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد. ماهیت این فلوکولانت پلی الکترولیت یا پلی اکریل آمید است که جداسازی جامدات از مایعات را تسریع می‌کند و تصفیه مایعات را سرعت می‌بخشد.
شاید ماهیت این ماده شیمیایی برایتان یادآور ماهیت کاتالیزها باشد. اما اگر ابعاد این پرسش که فلوکولانت چیست را تمام و کمال بررسی کنید، خواهید دانست که کارایی فلوکولانت چیزی فراتر از یک کاتالیزور ساده است. میتوان اینگونه استنباط کرد Flocculant خاصیت کلوئیدی نیز دارد، چراکه طی فرآیند فلوکولاسیون، ذرات جامد موجود در مایعات مختلف، به یک دیگر می‌چسبند و به دلیل قوام به وجود آمده در آنها، آنها در ناحیه مشخصی از مایع مذکور ثابت می‌مانند. این ناحیه ممکن است متغیر باشد. پس ابتدا به بررسی واژه فلوکولانت می پردازیم:
فلوکولانت Flocculant ( پلی الکترولیت | پلی اکریل آمید ) چیست؟
فلوکولانت از نظر لغوی به معنای لخته کننده است و کار خود را طی فرآیند فلوکولاسیون یا لخته سازی انجام می‌دهد. در حقیقت فلوکولانت ها پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا بر پایه پلی آکریل آمید هستند که در فرآوری معدنی با هدف ایجاد مجموعه ذرات مورد استفاده قرار می گیرند.
مکانیسم عملکرد فلوکولانت ها بدین صورت است، که گروه های فعال فلوکولانت می توانند روی سطح ذرات جذب شوند وبدین طریق زنجیر فلوکولانت تعداد زیادی از ذرات را در یک لخته کنار هم نگه می دارد و مجموعه ذرات ایجاد می شوند. مجموعه ذرات به دلیل دارا بودن وزن بیشتر نسبت به ذرات منفرد ته نشینی سریعتری خواهند داشت.
فلوکولانت مواد پلیمری هستند که می توانند با کمک گروههای شیمیایی که در فرمولاسیون خود دارند و به انواع کاتیونی و آنیونی و خنثی تقسیم می‌شوند، ذرات معلق و یا معدنی و…را در مایعات مثلا آب به سطح خود بچسبانند و آنها را به شکل لخته درآورده و به اصطلاح منعقد کرده و ته نشین کنند.
فلوکولانت یا کمک منعقدکننده، مواد شیمیایی هستند که می توانند ذرات را به یکدیگر بچسبانند و آنها را درشت تر و بادوام تر کرده و در نتیجه در محلول می توانند ته‌نشین کنند. به عبارتی برای فراوری مواد معدنی معمولا از حجم بالا و مقادیر زیادی آب باید استفاده شود که با توجه به کمبود آب در سال‌های اخیر با کمک مواد پلیمری به نام فلوکولانت بازیابی مواد باطله از آب اتفاق می افتد تا دوباره از آب بتوان استفاده کرد.
فلوکولانت ها پلیمرهایی با زنجیره پلیمری طویلی از اتم های کربن به همراه گروه های فعال هستند، که در فرآوری معدنی با هدف ایجاد مجموعه ذرات مورد استفاده قرار می گیرند. مکانیسم عملکرد فلوکولانت ها بدین صورت است، که گروه های فعال فلوکولانت می توانند روی سطح ذرات جذب شوند وبدین طریق زنجیر فلوکولانت تعداد زیادی از ذرات را در یک لخته کنار هم نگه می دارد و مجموعه ذرات ایجاد می شوند. مجموعه ذرات به دلیل دارا بودن وزن بیشتر نسبت به ذرات منفرد ته نشینی سریعتری خواهند داشت. فلوکولانت ها به 3 دسته کلی آنیونی، کاتیونی و خنثی تقسیم بندی می شوند. فلوکولانت ها علاوه بر افزایش سرعت ته نشینی و در نتیجه افزایش راندمان تیکنر، باعث افزایش شفافیت آب بازیابی شده نیز می شوند.
حالا احتمالا درک درستی نسبت به فلوکولانت و نحوه عمل آن در فرآیند فلوکولاسیون داشته باشید. Flocculant در صنایع مختلفی از جمله صنایع دارویی و بهداشت، صنایع مرتبط با فراوری معدن ، صنایع مرتبط با زمین شناسی ، صنایع مرتبط با شیمی فیزیک، صنایع مرتبط با تصفیه آب، تست جار و صنایع مرتبط با تولید پنیر کاربرد دارد، که در ادامه به بررسی انواع فلوکولانت و نیز بررسی هر یک از این کاربردها خواهیم پرداخت. ترکیب شیمیایی فلوکولانت به کار رفته در هر یک از صنایع منحصر به فرد است، همین موضوع Flocculant ها را کاربردی تر می‌کند.
انواع فلوکولانت
فلوکولانت ها به محض حل شدن در آب یونیزه می شوند و با توجه به گروه های عاملی متصل به آنها به 3 دسته کلی آنیونی، کاتیونی و خنثی تقسیم بندی می شوند. معمولا برای تصفیه آب از فلوکولانت خنثی یا آنیونی استفاده می شود.
-
فلوکولانت آنیونی
-
بیشتر فلوکولانت های موجود در صنعت از کوپلیمرهای آکریل آمید و آکریلیک اسید می باشند.از آنجایی که کوپلیمرهای آکریلیک اسید دارای گروه های کربوکسیل با بار منفی بوده بنابراین هرچه مقدار کوپلیمرهای آکریلیک اسید را افزایش دهیم فلوکولانت با بار منفی بیشتری خواهیم داشت.
فلوکولانت های آنیونی معمولا نسبت به فلوکولانت های کاتیونی و خنثی از وزن مولکولی بالاتری (14 تا 18 میلیون گرم بر مول) برخوردار می باشد. وزن مولکولی بالای این ماده و خاصیت آنیونی آن منجر به جذب ذرات ،ایجاد لخته های سنگین و در نتیجه افزایش سرعت ته نشینی می شود.
در حقیقت فلوکولانت آنیونی دارای گروه کربوکسیل با بار منفی بوده و می تواند ذرات با بار مثبت را جذب کند. دارای وزن مولکولی بالاتری نسبت به انواع دیگر است و بنابراین لخته‌های سنگینتری تشکیل داده و سرعت ته نشینی بیشتری هم دارد.
فلوکولانت کاتیونی
این دسته از فلوکولانت معمولا دارای گروههای آمونیوم یا سولفونیوم یا فسفونیوم بوده و بار مثبت خواهد داشت. می‌تواند ذرات با بارمنفی را جذب خود کند.
فلوکولانت خنثی
این دسته ازفلوکولانت ها بدون بار یا خنثی بوده که از مهمترین آنها میتوان به پلی آکریل آمید و پلی اتیلن اکساید اشاره کرد.
به طور کلی فولکولانتها در دو نوع معدنی و آلی می توانند وجود داشته باشند. نمونه های معدنی شامل ترکیباتی است که در آن از فراورده های آلومینیومی و آهن استفاده می شود و معمولا هم استفاده از فلوکولانت معدنی جای خود را به فلوکولانتهای آلی می دهد.( به دلیل خطر کمتر ترکیبات آلی برای بدن)
توجه داشته باشید فلوکولانت آنیونی بهترین فلوکولانت موجود در بازار برای جداسازی مواد جامد موجود در پساب معادن آهن و مس مورد استفاده قرار می گیرد. عملکرد فلوکولانت آنیونی بر پایه ایجاد انواع پیوندهای شیمیایی از جمله پیوند هیدروژنی، پیوند کوالانسی و خواص الکترونگاتیوی مواد شیمیایی انجام می‌گیرد. میزان ضرری که فلوکولانت آنیونی می‌تواند به بدن انسان و سایر عناصر طبیعی مجاور خود برساند، بسیار کمتر از ضرری است، که فلوکولانتهای کاتیونی به عناصر طبیعی وارد می‌کنند . فلوکولانتهای آنیونی انواع مختلفی دارند و شما باید بر حسب نیازتان اقدام به انتخاب فلوکولانت مناسب کنید. ولی در حقیقت عمده مصرف فلوکولانت‌ها مربوط به تصفیه منابع آبی است و به طور کل می بایست در هنگام خرید مواد شیمیایی، به خصوصیات شیمیایی آنها توجه کرد. به طور کلی، فلوکولانتی مناسب کار شما است، که بتواند خود را با محیطی که قرار است در آن استفاده شود، مطابقت داده و همچنین به خوبی ذرات ریز معلق در آب را به یک دیگر پیوند دهد. با این همه لخته کننده‌ای می‌تواند عنوان بهترین فلوکولانت را به خود اختصاص دهد که بتواند مواد لخته را شده را در مسیر حفظ قوام خویش یاری دهند.
فلوکولانت‌هایی که استفاده از آنها برای انسان بی‌ضرر است، عموما حاوی موادی مانند پلی آمید لاتکس، اسید سولفوییک، اسید فسفریک و کربوکسیلیک است، فلوکولانتهای قابل استفاده برای تصفیه پساب به دلیل دارا بودن این ترکیبات عموما وزن مولکولی بالایی دارند. اگر قصدتان خرید فلوکولانت برای لخته سازی مواد در صنایعی به غیر از صنایع تصفیه پساب های صنعتی و معدنی است، دیگر نمی‌توان روی فلوکولانتهای آنیونی به عنوان بهترین فلوکولانت موجود حساب کرد. برخی اوقات مواد به کار رفته در این لخته کننده‌ها، حتی توانایی لخته سازی در برخی از مایعات را ندارند و تبدیل به ذرات معلق اضافه می‌شوند.
مکانیسم عمل فلوکولانت و عملکرد ماده شیمیایی فلوکولانت
این ماده کمک منعقدکننده که فلوکولانت نام دارد، زنجیره‌ای از پلیمرهای دارای کربن هستند که مواد فعال آن بر روی سطوح ذرات می توانند جذب شوند و یک زنجیره از این ماده می تواند تعداد زیادی از ذرات را در کنار یکدیگر نگه داشته و به دلیل وزن بالایی که پیدا می کنند ، این ذرات قابلیت ته نشین شدن می یابند. و به این ترتیب مواد اضافه می توانند از آب یا هر مایع دیگری جدا شده و ته نشین شوند.
ماده شیمیایی فلوکولانت، ماده‌ای است که طی لخته سازی باعث وقوع هم زمان تغییر فیزیکی و شیمیایی می‌شود. درصد تغییرات شیمیایی و فیزیکی که طی فرآیند عمل فلوکولانت انجام می‌گیرند، نسبت به یک دیگر ثابت‌اند. طی فرآیند عمل Flocculant ، این ماده باعث به هم پیوستن ذرات ریز معلق در آب می‌شود و در نتیجه به هم چسبیدن این ذرات، ورقه‌های تحت عنوان flake شکل می‌گیرند. نباید نحوه عمل فلوکولانت را با مواد رسوب دهنده اشتباه گرفت، چراکه این دو فرآیند تفاوت‌های چشمگیری نسبت به یک دیگر دارند. عمده‌ترین تفاوت نحوه عملکرد ماده شیمیایی فلوکولانت با مواد رسوب ده، این است که Flocculant بر اساس به هم چسباندن ذرات جامد ریز معلق در مایع انجام می‌گیرد اما موادی که از باعث به وجود آمدن رسوبات می‌شوند، از یک ترکیب مایع تک فازی، ذرات جامد را جدا می‌کنند و محلول مذکور را تبدیل به محلولی دو فازی می‌کنند.
تصور کنید که ظرفی پر از آب و ذرات ریز رس در دستتان است و قرار است به کمک اضافه کردن یه ماده شیمیایی، بدون تغییر ماهیت آب، رس را از آب جدا کنید. ذرات رس به خودی خود بسیار ریزاند و به همین دلیل نمی‌توان آنها را از آب جدا کرد، بنابراین ماده شیمیایی مورد نظر باید این ذرات به یک دیگر بچسباند تا درنهایت مجموعه منسجم به دست آمده به راحتی از آب جدا شود. مهمترین نکته پیش از شروع فرآیند پاک سازی آب، انتخاب لخته کننده مناسب است.
فلوکولانت‌ها یا همان لخته کننده‌هایی که برای انجام این فرآیند در دسترس ما قرار دارند، شامل انواع مختلفی از مواد از جمله پلی آمین، تانین، آلوم، آلومینیوم کلرید، آلومینیوم کلرو هیدرات، فریک سولفات، آهن سولفات و کلرید آهن هستند. این مواد لخته کننده بار مخالف ذرات سوسپانسیون ایجاد می‌کنند و ذرات معلق در آب مانند یک توده کلوئیدی به یک دیگر متصل می‌شوند. در این شرایط برخی از مواد کمک لخته کننده، می‌توانند ژلی نامحلول در لخته به دست آمده ایجاد کنند، تا اینگونه لخته استحکام بیشتری پیدا کند.
کاربرد فلوکولانت
به طور کلی عملیات انعقاد، مکانیزمی شیمیایی محور بوده که هدف نهایی آن تصفیه آب و فاضلاب می باشد که البته این فرایند می تواند در تولید مواد غذایی، بازیابی آب در فراوری‌های مواد معدنی، کشاورزی، بخش انرژی، داروسازی و لاستیک‌سازی، پالایش نفت و صنایع گاز و پتروشیمی، بازیافت زباله و در نهایت تصفیه آب های آشامیدنی کاربرد داشته باشند.
شاید یکی از مهمترین کاربردهای فلوکولانت ها تصفیه آب باشد. ذرات معلق، مواد جامد، آلودگی‌های باکتریایی و یا ویروسی و دیگر عوامل میکروبی، مواد آلی و معدنی، همگی در آب‌ها وجود دارند. مواد جامد و آلودگی های معلق در آب معمولا دارای بار منفی هستند و یکدیگر را دفع می کنند و به حالت معلق همیشه باقی می‌مانند. اما با کمک فلوکولانت های کاتیونی می توان این ذرات را به سطح این پلیمر جذب کرده و ایجاد توده‌های سنگین تر کرد و سبب ته نشین شدن این مواد در آب شد.
عملیات لخته سازی و انعقاد توسط فلوکولانت‌ها
روشی که در آن به کمک فلوکولانت مواد جداسازی می شوند را فولکولاسیون می گویند. در این عملیات ذرات جامد موجود در آب یا هر مایع دیگری با کمک فرایندهای فیزیکی و شیمیایی به صورت دانه‌ای می توانند در نهایت جداسازی شوند. این عمل اگر در آب اتفاق بیفتد نتیجه آن تصفیه و شفاف سازی آب خواهد بود.
عمل انعقاد توسط منعقدکننده ها می تواند منجر به عدم پایداری آلاینده هایی همچون رنگ شده و ذرات را به شکل کلوئیدی درآورده و تبدیل به توده می کند. بعد از انعقاد که توده های کوچک تشکیل می شوند عمل لخته سازی اتفاق می افتد که طی این فرایند توده های کوچک با یکدیگر برخورد کرده و تشکیل توده یا فلاک های بزرگتر می دهند.
با توجه به نوع پلی الکترولیت که می تواند آنیونی یا کاتیونی و یا بدون بار باشد، ذرات با بار مخالف را از داخل محیط خود جذب کرده و به این ترتیب کلوئیدها بر روی رشته های پلیمری فلوکولانت تشکیل می شود.
عوامل انتخاب نوع فلوکولانت
وزن مولکولی، میزان PH، انرژی جنبشی، قدرت یونی و… از جمله عواملی هستند که درتعیین نوع پلی اکریل امید که باید به کار گرفته شود، مؤثر خواهد بود.
چرا برای تصفیه سازی آب، استفاده از فلوکولانت ( پلی اکریل آمید ) توصیه می شود ؟
– مهمترین عامل استفاده به راحتی کاربرد آنها بر می گردد.
– تغییرات اسیدیته و PH در آب بوجود نخواهد آورد.
– چون مقادیر استفاده از آنها کم می باشد، هزینه های این گونه تصفیه بسیار کمتر و مقرون به صرفه‌تر خواهد شد.
– سرعت ته‌نشینی مواد و در نتیجه سرعت پاکسازی بیشتر خواهد بود.
– با کمک منعقدکننده های معدنی، لجن زیادی تشکیل خواهد شد اما با کمک فلوکولانت آلی و پلیمری میزان تولید این لجن به مراتب کمتر خواهد بود.
قیمت فروش پودر فلوکولانت چقدر است؟
طیف قیمت فروش پودر فلوکولانت، برای انواع آن متنوع است. با این حال شاید کم‌ترین چیزی که در انجام کار آزمایشگاهی و تحقیقاتی اهمیت داشته باشد، قیمت مواد آزمایشگاهی مختلف، از جمله قیمت فروش فلوکولانت است. با این حال اوضاع هنگام انجام کار صنعتی متفاوت است و صنعتگر باید بر اساس سود و زیان نهایی پروژ‌ه‌هایش اقدام به تهیه فلوکولانت کند. بنابراین کسب اطلاعات درباره قیمت پودر فلوکولانت، می‌تواند بر وسعت دیدتان هنگام انتخاب مواد شیمیای بیفزاید.
قیمت پودر فلوکولانت
قيمت فلوكولانت به موارد متعددي بستگي دارد كه مهمترين آنها را بصورت اجمالي براي شما بيان مي كنيم.
نوع فلوكولانت ( آنيوني، كاتيوني، نانيوني)
نوع و كيفيت بسته بندي
وزن مولكولي
شارژ آنيوني
كشور سازنده
برند
درجه خلوص
هدايت الكتريكي
موارد فوق از جمله آيتم هايي هستند كه قيمت انواع فلوكولانت را در مبدا تعيين مي كنند، اما بايد توجه داشت كه براي كشوري مثل ايران نوسانات ارز و روش هاي نقل و انتقالات مالي با توجه به كشور توليد كننده نيز از آيتم هايي هستند كه بر قيمت فلوكولانت يا پلی اكريل آميد تاثير به سزايي دارند.
خرید فلوکولانت (آنیونی، کاتیونی)
در هنگام خرید این ماده شیمیایی بهتر است فقط به برند و قیمت توجه نکنید. بلکه مهم تر از این عوامل شناخت خواص شیمیایی آن فولکولانت است. فولکولانتی که به راحتی با محیط پیرامون خود مطابقت پیدا کند و لخته های درشتی را تولید کنند. به طور کلی برای تصفیه آب بهتر است از فولکولانتهای آنیونی خریداری کنید. اما اگر هدفی جز تصفیه آب و فاضلاب را دارید، فولکولانت های آنیونی نمی توانند خیلی کارایی داشته باشند.