پلی الکترولیت ها را بشناسید (خواص، ویژگی و کاربردها)
پلی الکترولیت ها یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف هستند که به دلیل ویژگی‌های خاص خود، توجه بسیاری از متخصصان را جلب کرده‌اند. این مواد پلیمری که شامل گروه‌های یونی هستند، در آب و برخی دیگر از حلال‌ها حل می‌شوند و خاصیت الکتروشیمیایی منحصربه‌فردی دارند. پلی الکترولیت‌ها در صنایعی مانند تصفیه آب، بتن‌سازی، داروسازی، تولید مواد شوینده، و حتی در پزشکی کاربردهای گسترده‌ای دارند. در این مقاله، به بررسی جامع پلی الکترولیت ها، انواع، ویژگی‌ها، روش‌های تولید، و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت.
پلی الکترولیت چیست؟
پلی الکترولیت ها، پلیمرهایی هستند که در ساختار خود گروه‌های یونی دارند. این گروه‌های یونی در آب حل شده و با تفکیک به یون‌های مثبت و منفی، خاصیت الکتروشیمیایی ویژه‌ای ایجاد می‌کنند. بسته به نوع بار یونی، پلی الکترولیت ها به سه دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند:
پلی الکترولیت های آنیونی (دارای بار منفی)
پلی الکترولیت های کاتیونی (دارای بار مثبت)
پلی الکترولیت های غیریونی (بدون بار)
این مواد به دلیل توانایی تغییر خواص محیطی که در آن حل می‌شوند، می‌توانند در فرایندهای مختلف از قبیل تثبیت ذرات معلق، لخته‌سازی، و کنترل ویسکوزیته مورد استفاده قرار گیرند.
در اصل خواص پلی الکترولیت ها ترکیبی از پلیمر ها و الکترولیت ها است:
خواص مشابه پلیمر: ویسکوزیته آن ها به وزن مولکولی و غلظت پلیمرها بستگی دارد.
خواص مشابه الکترولیت ها: همچون الکترولیت های معمولی (اسیدها، بازها و نمک ها)، در آب محلول هستند و تفکیک می شوند.
انواع پلی الکترولیت ها
۱. پلی الکترولیت های آنیونی
پلی الکترولیتی است که یونیزاسیون با بار منفی داشته باشد و برآیند بار کل آن منفی باشد (این دسته دارای گروه‌های یونی با بار منفی هستند).
فرمول مولکولی: (C۴H۵NO)n(C۳H۳O۲Na+)m
نمونه‌ها:
• پلی‌آکریلیک اسید (PAA): محلول در آب
فرمول مولکولی: (-CH₂-CH(CO₂H)-)ₙ
کاربرد: در جذب رطوبت و تولید ژل.
• سدیم پلی‌آکریلات: محلول در آب
فرمول مولکولی: (-CH₂-CH(CO₂Na)-)ₙ
کاربرد: در تولید محصولات بهداشتی مانند پوشک.
۲. پلی الکترولیت های کاتیونی
پلی الکترولیتی است که یونیزاسیون با بار مثبت داشته باشد و برآیند بار کل آن مثبت باشد (این دسته دارای گروه‌های یونی با بار مثبت هستند).
فرمول مولکولی: (C۳H۵NO)n(C۹H۱۸O۲N-R)m
نمونه‌ها:
• پلی‌دی‌آلیل‌دی‌متیل‌آمونیوم کلراید (PDADMAC): محلول در آب
فرمول مولکولی: (-CH₂-CH(CH₃)-N⁺(CH₃)₂Cl⁻-)ₙ
کاربرد: در تصفیه آب و لخته‌سازی.
• پلی‌اتیلن‌ایمین (PEI): نیمه محلول در آب
فرمول مولکولی: (-CH₂-CH₂-NH-)ₙ
کاربرد: در زیست‌فناوری و داروسازی.
۳. پلی الکترولیت‌های غیریونی
این دسته فاقد بار الکتریکی هستند اما در شرایط خاص می‌توانند باردار شوند.
فرمول مولکولی: (C۴H۶)n/2(C=O)۲(NH۲)۲
نمونه‌ها:
• پلی‌آکریل‌آمید (PAM): محلول در آب
فرمول مولکولی: (-CH₂-CH(CONH₂)-)ₙ
کاربرد: در تثبیت خاک و صنایع نفت.
• پلی‌وینیل‌الکل (PVA): نیمه محلول در آب
فرمول مولکولی: (-CH₂-CH(OH)-)ₙ
کاربرد: در صنایع غذایی و پزشکی.
مقایسه پلی الکترولیت‌ها
| نوع پلی الکترولیت | بار یونی | نمونه | در آب | کاربرد |
|---|---|---|---|---|
| آنیونی | منفی | PAA | محلول | جذب رطوبت |
| کاتیونی | مثبت | PDADMAC | محلول | تصفیه آب |
| غیریونی | خنثی | PAM | محلول | تثبیت خاک |
بار پلی الکترولیت ها
۱- پلی الکترولیت های قوی:
کاملاً یونیزه شده و در آب به خوبی حل می‌شوند.
نمونه: سدیم پلی‌استایرن‌سولفونات.
۲- پلی الکترولیت های ضعیف:
میزان یونیزاسیون آنها به pH محیط بستگی دارد.
نمونه: پلی‌آکریلیک اسید.
• تأثیر بار: افزایش بار یونی باعث افزایش حلالیت و تعامل بیشتر با مواد دیگر میشود.
تولید پلی الکترولیت ها
۱. تولید پلی‌الکترولیت های آنیونی:
فرمول: nCH۲=CH-CONH۲ + mC۲H۳-COOH + NaOH → (C۴H۵NO)n(C۳H۳O۲Na+)m
۲. تولید پلی‌الکترولیت های کاتیونی:
فرمول: nC۳H۵NO + m(C۵O۲H۸) → (C۳H۵NO)n(C۹H۱۸O۲N-R)m
۳. تولید پلی‌الکترولیت های غیریونی:
فرمول: nCH۲=CH-CONH۲ → (C۴H۶)n/2(C=O)۲(NH۲)۲
خواص پلی الکترولیت ها
• فیزیکی:
وزن مولکولی بالا
پایداری حرارتی
• شیمیایی:
توانایی جذب آب
تبادل یونی
کاربردهای پلی الکترولیت ها
۱- تصفیه آب:
عوامل لخته‌سازی برای حذف ذرات معلق.
۲- پزشکی:
پوشش‌های ایمپلنت و سیستم‌های دارورسانی.
۳- صنایع بتن:
فوق روان‌کننده‌ها برای افزایش مقاومت.
۴- صنایع غذایی:
امولسیون‌کننده‌ها و تثبیت‌کننده‌ها.
کاربرد پلی الکترولیت ها در تصفیه فاضلاب
خطرات و نکات ایمنی
• تماس با چشم: موجب سوزش و قرمزی چشم میشود >>> راه‌حل: چشمتان را به مدت چند دقیقه با آب بشویید.
• استشمام: باعث تحریک دستگاه تنفس میشود >>> راه‌حل: چند دقیقه در هوای آزاد نفس بکشید.
• بلع: بلع آنها باعث دل درد، تهوع و اسهال میشود >>> راه‌حل: به پزشک مراجعه کنید.
• تماس مستقیم با پوست: باعث سوزش، قرمزی و حساسیت میشود >>> راه‌حل: ابتدا با آب و سپس پوستتان را با آب و صابون بشویید.
• استفاده از تجهیزات ایمنی مانند دستکش ضروری است.
جمع‌بندی
پلی الکترولیت‌ها با ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود نقش کلیدی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. اگر به دنبال خرید انواع پلی الکترولیت هستید، می‌توانید به فروشگاه سیلور شیمی مراجعه کرده و محصولات مورد نیاز خود را سفارش دهید.
برای اطلاع از قیمت و سفارش محصول‌ها، کلیک کنید:
