Полиэлектролит

Полиэлектролиты – это природные и синтетические полимерные соединения с ионогенными функциональными группами в составе, которые способны диссоциировать на ионы в водных растворах.

Полиэлектролиты вызывают растущий практический интерес и являются представителями класса органических веществ, не находящихся в природе в чистом виде. Их можно только синтезировать с помощью методов полимеризации.

Область применения и виды
При электролитическом распаде молекулы полиэлектролита образуется одна сложная заряженная молекула и большое число простых ионов. В зависимости от заряда основной макромолекулы полиэлектролиты бывают:

* катионные (положительный заряд макромолекулы) или полиоснования;
* анионные (отрицательный заряд макромолекулы) или поликислоты;
* полиамфолиты (молекула полимера содержит и положительные, и отрицательные заряды).
По назначению полиэлектролиты делятся на:

* коагулянты: дестабилизируют коллоидную смесь и способствуют образованию микрохлопьев из взвешенных частиц;
* флокулянты: способствуют образованию агрегатов из коллоидных частиц вокруг макромолекулы полимера.
Применение полиэлектролитов разнообразно и затрагивает практически все хозяйственные отрасли.

* Применяются в качестве коагулянтов и флокулянтов при очистке промышленных и бытовых стоков.
* Для стабилизации коллоидных суспензий, эмульсий и пен.
* В сельском хозяйстве используются для структурирования почв в борьбе с ветровой и водной эрозией.
* В целлюлозно-бумажной индустрии их применяют для улучшения свойств волокон и бумаги.
* Интенсифицируют процессы обезвреживания сточных вод нефтеперерабатывающей промышленности, применяются для стабилизации буровых жидкостей и повышения нефтеотдачи.
* В медицине с их помощью очищают растворы антибиотиков, создают на их основе вакцины.
* Стабилизируют коллоидные дисперсии в пищевой и парфюмерной промышленности.
* Являются средствами для снижения жесткости воды.
* Используются как добавки к ПАВ.
* Применяются в качестве коагулянтов для осаждения латекса при получении синтетического каучука.
* Сшитые полиэлектролиты служат ионообменными материалами.Описание и основные характеристики
Наиболее эффективны синтетические высокополимеризованные полиэлектролиты с большой молекулярной массой и линейным строением.

Типичные ионогенные группы: карбоксильная - COOН , фосфатная >PO3H, сульфо-группа -SO3H. Эти группы входят в состав полиэлектролитов с кислотными свойствами. Наиболее распространенные полиоснования – полиамины: первичные -NH2, вторичные -NRH или третичные -N(R)2.

Для синтеза полиэлектролитов применяют все методы получения полимеров: полимеризацию, поликонденсацию, сополимеризацию.

Полиэлектролиты обладают важными свойствами неионогенных полимеров и низкомолекулярных электролитов. Они характеризуются высокой вязкостью, как все полимеры, и отличные проводники электрического тока, как электролиты.

Эффективность очистки и стабилизации коллоидных растворов синтетическими полиэлектролитами находится в зависимости от многих факторов:

* природы и количества добавляемого полимера: рекомендуемое количество составляет 0,4-2%;
* его молекулярной массы: частицы размером до 50 нм, флоккулируются с наибольшей скоростью и эффективностью;
* заряда полимера: для агрегации органических взвешенных веществ используют катионные реагенты, а для неорганических взвесей – анионные;
* условий добавления коагулянтов;
* концентрации коллоидных частиц и их физико-химических свойств;
* рН: полиэлектролиты имеют наибольшую эффективность в щелочной среде с промежуточным уровнем рН; в среде с уровнем pH ниже 4,5 их эффективность утрачивается;
* температуры: при низких значениях процесс агрегации ухудшается;
* электропроводности воды.
По сравнению с неорганическими полиэлектролиты характеризуются рядом преимуществ:

* обеспечивают стабилизацию растворов при значительно меньших количествах реагента;
* работают в большом диапазоне рН;
* увеличивают скорость разделения жидкой и твердой фаз;
* не меняют рН получаемого раствора;
* не минерализуют очищаемый раствор ионами металлов.

Рекомендации по использованию и хранению
Синтетические полиэлектролиты – устойчивые соединения. Способны сохранять свои полезные свойства в течение месяцев. Находясь в растворе при химическом и физическом воздействии, полимеры склонны к деструкции в результате реакции гидролиза, скорость протекания которого зависит от рН, химической природы и ионной формы полимерной молекулы.

При работе с синтетическими полиэлектролитами необходимо контролировать:

* качество вводимого реагента;
* физико-химические параметры очищаемого раствора;
* выбор необходимой дозировки полиэлектролита;
* соответствие технологического процесса требованиям, установленным в технических инструкциях;
* эффективность очистки;
* соблюдение мер по обеспечению безопасности труда работников.
Качество полиэлектролитов должно подтверждаться:

* протоколом анализа от изготовителя;
* паспортом безопасности синтетического полиэлектролита;
* санитарно-эпидемиологическим заключением, выданным в установленном порядке.
При контакте с полиэлектролитами все работники должны быть обеспечены специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты в соответствии с ГОСТ 12.4.011.

Хранить полиэлектролиты необходимо в крытых складских помещениях, защищенных от воздействия влаги и попадания прямых солнечных лучей. Место хранения должно быть сухим и чистым с температурным режимом до в наличии40 ?С. Полиэлектролиты хранят в закрытых емкостях с эмалевым или полимерным покрытием, в емкостях из нержавеющей стали.
Меры предосторожности
Полиэлектролиты относятся к малотоксичным веществам. Это негорючие, взрывобезопасные соединения. Соблюдение особых мер предосторожности не требуют.

Синтетические полиэлектролиты обладают небольшой токсичностью и мало опасны при попадании внутрь организма. Следует знать, что:

* с увеличением молекулярной массы полимера уменьшается их токсичность;
* чем больше заряд, тем выше биологическая активность полиэлектролитов, при этом реагенты катионной природы оказывают более выраженное действие на организм, чем анионные;
* потенциальная опасность полиэлектролитов определяется содержанием в конечном продукте мономеров и примесей, которые могут отдаленно воздействовать на организм.
В случае попадания реагента на слизистые оболочки или при проглатывании необходимо обратиться к врачу. В случае контакта с глазами – обильно промыть водой, при попадании на кожу – водой с мылом.

Если произошла утечка коагулянта, его необходимо собрать для последующей утилизации и не допустить попадания в канализацию.
Варианты упаковки и поставки
Синтетические органические полиэлектролиты выпускают в форме:

* сухого порошка,
* гранул,
* окатышей,
* водных растворов,
* водорастворимых гелей,
* масляной водной суспензии.

В зависимости от формы выпуска полиэлектролиты поставляют:

* гели – в пленочных, полиэтиленовых мешках, уложенных в набивные барабаны или деревянные бочки;
* гранулы и порошки упаковывают в бумажные мешки;
* эмульсии разливают в пластиковые емкости объемом от 50 до 220 л, контейнеры объемом 1м3с металлической обрешеткой, полимерные или металлические бочки, вагоны-цистерны.
Транспортировку полиэлектролитов осуществляют железнодорожным путем в цистернах или вагонах, автомобильным транспортом в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки опасных грузов, действующими на этом виде транспорта.