POLYÉLECTROLYTE

NUMÉRO CAS : 42751-79-1

Les polyélectrolytes sont largement utilisés comme dispersants pour les colloïdes à haute teneur en solides (> 50 % en volume).
Ils combinent les principes de l'EDL et de la stabilisation stérique, ou stabilisation électrostérique, et ils dépendent du pH et de la force ionique.

À faible charge en solides (~ 20 vol%), la viscosité est relativement faible et elle est très peu affectée par les changements de pH.
Cependant, à mesure que la charge en solides augmente, le pH affecte considérablement la viscosité.

La quantité de polyélectrolyte ajouté a également un effet profond sur la rhéologie colloïdale.
Le polyélectrolyte doit être optimisé pour juste saturer la surface.

Des polyélectrolytes supplémentaires entraînent des quantités excessives de polymère dans le système, et un excès de polymère peut provoquer une floculation par appauvrissement dans les systèmes à forte charge en solides.
La conformation du polyélectrolyte adsorbé joue également un rôle important dans le comportement rhéologique des colloïdes électrostériquement stabilisés et, à son tour, la conformation du polyélectrolyte dépend du pH du système.

Une étude détaillée du comportement d'adsorption sur Al2O3 montre que l'adsorption de polyélectrolyte sur les particules augmente à mesure que le pH diminue.
Typiquement, une augmentation de 10 fois de la quantité adsorbée est observée de l'état non chargé à l'état chargé.

Lorsque le pH augmente ou diminue au-delà de la charge nulle, la fraction du polyélectrolyte dissocié se déplace vers 1.
Par conséquent, les charges dans le polyélectrolyte se répolyélectrolyte et la molécule s'étire.

À l'heure actuelle, deux modèles existent : le polyélectrolyte chargé s'adsorbe à plat sur la surface ou le polyélectrolyte s'adsorbe dans une structure en brosse en forme de queue.
La forme de conformation du polyélectrolyte adsorbé influence fortement la qualité de la dispersion.

Les types de structures - plates, en forme de crêpe ou en forme de brosse - qui sont obtenus dépendent des conditions d'adsorption et des matériaux impliqués.
Pour l'adsorption de type crêpe, le polymère ne contribue qu'à la force répulsive à courte portée, et les forces EDL du polyélectrolyte chargé contribuent principalement à la stabilisation via des interactions à longue portée.

Pour les structures de style brosse, la répulsion est beaucoup plus forte et de véritables contributions électrostériques sont présentes.
Les polyélectrolytes peuvent également être utilisés comme dispersants lorsqu'ils sont déchargés, c'est-à-dire à leur PZC.

Cependant, ils favoriseront les conformations en forme de bobine.
Par conséquent, des poids moléculaires beaucoup plus élevés seront nécessaires pour obtenir des couches plus épaisses de bobines de polymère adsorbé, et les forces stériques contribuent principalement à la stabilisation.

Le complexe polyélectrolyte est très prometteur pour la formation de conteneurs d'inhibiteurs sensibles au pH.
Puisqu'il existe diverses possibilités pour modifier la perméabilité des multicouches de polyélectrolytes, l'utilisation de complexes de polyélectrolytes permet de contrôler l'intérieur des conteneurs.

En raison de la présence de groupes hydroxyle à la surface de la plupart des NP inorganiques, la majorité de ces particules sont chargées négativement en surface ; ainsi, des couches de polyélectrolyte chargées de manière opposée peuvent être déposées en alternance sur le matériau par interaction électrostatique pour empêcher une fuite indésirable d'inhibiteur.
La libération d'additifs à fonction anticorrosion, similaire aux revêtements de protection contre la corrosion en polyélectrolyte couche par couche, est contrôlée en faisant varier le niveau de pH, ce qui modifie la perméabilité en polyélectrolyte couche par couche.

Dans les polyélectrolytes linéaires non réticulés, les complexes polyélectrolytes, du fait de leur nature électrostatique, sont très sensibles à la force ionique et au pH.
Si deux types de polyélectrolytes forts constituent un complexe polyélectrolyte, le complexe obtenu présente une stabilité dans une large gamme de valeurs de pH et peut être ouvert en augmentant la force ionique de la solution et libérer le matériau confiné.

Inversement, si des polyélectrolytes faibles constituent le complexe polyélectrolyte, le complexe obtenu peut être endommagé et détruit en déplaçant le pH local en acide pour les polyanions faibles et en alkine pour les polycations faibles.
Le complexe polyélectrolyte composé de polyélectrolytes faibles et forts affiche une sensibilité au changement de pH dans une seule direction, ce qui signifie qu'un polyacide faible avec une polybase forte ne peut être utilisé que pour la libération d'inhibiteurs dans des milieux acides et un polyacide faible avec une polybase forte pour le libération d'inhibiteurs uniquement dans les milieux alcalins, alors que le complexe polyélectrolyte composé de deux polyélectrolytes cationiques faibles constitue une coque de récipient, qui présente une sensibilité au déplacement du pH dans les deux régions.

Par conséquent, la coque en polyélectrolyte des supports d'inhibiteurs de corrosion est capable d'empêcher la fuite de l'inhibiteur de corrosion à un pH presque neutre et d'obtenir des propriétés de libération intelligentes lorsque la corrosion commence avec un changement alcalin et acide du pH.
La fabrication de nanoréservoirs d'inhibiteurs sensibles au processus anodique ou cathodique ou aux deux processus est possible en faisant varier le matériau de la coque en polyélectrolyte.

Coque en polyélectrolyte utilisant la méthode couche par couche sur la surface des NP de silice mésoporeuses chargées d'[acide 2-(benzothiazol-2-ylsulfanyl)-succinique]. Ces NP ont été dopées dans le revêtement sol-gel.
La perméabilité de la coque a augmenté en réponse à la région alcaline et acide à la surface corrodée, conduisant à la libération d'inhibiteurs.
De plus, le revêtement hybride à base de zircone-silice contenant ces NPs présentait une meilleure protection à long terme contre les éléments de corrosion.

Les conteneurs submicrométriques construits par cette méthode présentaient une efficacité de chargement d'inhibiteur de corrosion plus élevée.
La libération d'inhibiteur de corrosion déclenchée par le pH ainsi que les effets de barrière de la matrice ont augmenté les performances de protection contre la corrosion.

Les membranes polyélectrolytes sont synthétisées à la surface des supports chargés via un revêtement séquentiel de polyélectrolytes anioniques et cationiques.
Cette technique d'assemblage nommée couche par couche (LbL) est intéressante pour la préparation de membranes NF et RO, et la structure dense obtenue peut limiter le passage des ions à travers les membranes.

Dans cette méthode, d'abord, la membrane initialement chargée est trempée dans la solution diluée positive de polyélectrolyte cationique.
Après cela, la membrane est retirée de la solution et rincée à l'eau pour éliminer les molécules non liées.

Ensuite, la membrane chargée positivement obtenue est immergée dans la solution diluée négative de polyélectrolyte anionique suivie d'un rinçage à l'eau.
A chaque étape, une petite quantité de polyélectrolytes s'adsorbe à la surface de la membrane et par conséquent la charge précédente de la membrane s'inverse.

De multiples couches positives et négatives sur la surface de la membrane entraînent la préparation de membranes multicouches polyélectrolytes.
Le nombre de couches de polyélectrolyte formées a un rôle essentiel dans le flux d'eau et le rejet de sel des membranes de polyélectrolyte.

Le nombre plus élevé de couches augmente la résistance au transfert de masse, de sorte que le flux d'eau diminue.
D'autre part, le rejet de sel augmente avec l'augmentation des couches denses de polyélectrolyte déposées.

Le polyélectrolyte convient de noter qu'il existe un nombre optimal de couches qui déterminent les performances de la membrane.
Les performances de séparation, l'épaisseur, l'hydrophilie de surface et la charge des membranes LbL sont affectées par le type, la concentration, le pH et le nombre de couches des polyélectrolytes.

Les polyélectrolytes sont des macromolécules qui, lorsqu'elles sont dissoutes dans un solvant polaire comme l'eau, ont un (grand) nombre de groupes chargés qui leur sont liés de manière covalente.
En général, les polyélectrolytes peuvent avoir différents types de tels groupes.

Les polyélectrolytes homogènes n'ont qu'un seul type de groupe chargé, par exemple uniquement des groupes carboxylate.
Si des groupes négatifs (anioniques) et positifs (cationiques) se produisent, nous appelons une telle molécule un polyampholyte.

Ces polyélectrolytes ne seront que brièvement abordés à la fin de ce chapitre.
Les structures auto-assemblées, telles que les micelles linéaires ou les assemblages de protéines linéaires, ont également souvent de nombreux groupes chargés ; ces structures peuvent avoir des propriétés très proches de celles des polyélectrolytes, mais nous ne les traiterons pas dans ce chapitre.

Les propriétés spéciales des polyélectrolytes, par rapport aux polymères non chargés, sont leur excellente solubilité dans l'eau, leur propension à gonfler et à lier de grandes quantités d'eau et leur capacité à interagir fortement avec des surfaces et des macromolécules de charge opposée.
En raison de ces caractéristiques, ils sont largement utilisés comme modificateurs de rhéologie et de surface.

Ces propriétés typiques de polyélectrolyte sont intimement liées aux fortes interactions électrostatiques dans les solutions de polyélectrolyte et, par conséquent, sont sensibles au pH de la solution et à la quantité et au type d'électrolytes présents dans la solution.
Les polyélectrolytes présentent de nombreuses applications dans des domaines tels que le traitement de l'eau en tant qu'agents de floculation, dans les boues céramiques en tant qu'agents dispersants et dans les mélanges de béton en tant que superplastifiants.

De plus, de nombreux shampooings, savons et cosmétiques contiennent des polyélectrolytes.
Certains polyélectrolytes sont également ajoutés aux produits alimentaires, par exemple, en tant que revêtements alimentaires et agents de démoulage.

Quelques exemples de polyélectrolytes sont la pectine (acide polygalacturonique), les alginates (acide alginique) et la carboxyméthylcellulose, dont la dernière est d'origine naturelle.
Les polyélectrolytes sont solubles dans l'eau, mais lorsque la réticulation est créée dans les polyélectrolytes, ils ne sont pas dissous dans l'eau.

Les polyélectrolytes réticulés gonflent dans l'eau et fonctionnent comme des absorbeurs d'eau et sont connus sous le nom d'hydrogels ou de polymères superabsorbants lorsqu'ils sont légèrement réticulés.
Les polyélectrolytes sont des polymères ionisables qui changent leurs conformations polymères lors de leurs changements environnementaux.

Ils sont de deux types : polyélectrolytes forts et faibles.
Les polyélectrolytes forts sont chargés sur une large plage de pH.

Par conséquent, le polyélectrolyte est une tâche difficile pour manipuler les propriétés du film assemblé à moins que l'on ne prenne des mesures spécifiques pour perturber les interactions polymère-polymère en contrôlant d'autres stimuli tels que la force ionique, la température et la polarité.
Contrairement aux polyélectrolytes forts, les polyélectrolytes faibles ne sont chargés que dans une fenêtre de pH plus petite ; par conséquent, leurs conformations polymères peuvent être facilement modulées lors de la modification du pH de l'environnement externe.

La caractéristique unique des films PEM assemblés à partir de polyélectrolytes faibles est qu'ils peuvent être détruits dans des conditions de pH extrêmes car les déséquilibres de charge induits par le pH dans le film surcompensent les interactions polymère-polymère attractives.
Les polyélectrolytes (PEL) sont des polymères qui portent des charges dans leur squelette ou dans leurs chaînes latérales.

Habituellement, la discrimination est faite entre les polyélectrolytes faibles et forts.
Les polyélectrolytes faibles sont des polymères avec des groupes faiblement acides ou basiques, qui sont protonés ou déprotonés en fonction du pH du milieu environnant, ce qui entraîne une densité de charge dépendante du pH.

En revanche, la densité de charge des polyélectrolytes forts n'est pas influencée par le pH.
Les balais en polyélectrolyte présentent des caractéristiques intéressantes tant sur le plan théorique que pratique car leur comportement est fondamentalement différent de celui des balais en polymère non chargé.

Dans le cas des brosses fortes en polyélectrolyte, dans lesquelles la densité de charge est indépendante du pH, la structure et les propriétés moléculaires sont dominées par les interactions électrostatiques.
La répulsion mutuelle entre segments de polymère chargés influence fortement les propriétés physiques des couches greffées.

Dans les brosses à polyélectrolyte faible - dans lesquelles la densité de charge des chaînes dépend de leur niveau de protonation - la conformation de la chaîne dépend du pH de la solution.
En particulier, le gonflement des brosses en polyélectrolyte faible dans différents solvants a été largement étudié en raison de son importance pour les systèmes polymères réactifs.

Le gonflement dépend de la nature du système solvant, ainsi que de son pH et de la concentration et de la nature chimique des autres ions dans la solution.
De plus, les interactions avec des contre-ions sélectionnés peuvent être utilisées pour ajuster la mouillabilité des surfaces avec des brosses polyélectrolytes ancrées.

Les polyélectrolytes sont des polymères possédant de nombreux groupements ionisables.
La combinaison du comportement polymérique et électrolytique leur confère un certain nombre de propriétés intéressantes, comme indiqué dans le tableau 1, mais pose également des problèmes de caractérisation.

Ce chapitre propose une introduction au comportement des polyélectrolytes en solution, discute des difficultés que ce comportement engendre dans la détermination des masses moléculaires et envisage les moyens de surmonter ces difficultés.
Les polyélectrolytes sont des polymères avec des groupes répétitifs ionisables, tels que les polyanions et les polycations.

Ces groupes peuvent se dissocier dans des solvants polaires tels que l'eau, laissant des charges sur les chaînes polymères et libérant des contre-ions dans la solution.
Les complexes polyélectrolytes (PEC) offrent la possibilité de combiner les propriétés physico-chimiques d'au moins deux polyélectrolytes.

Les PEC sont formés par de fortes interactions électrostatiques entre des polyélectrolytes chargés de manière opposée, conduisant à une condensation ionique interpolymère et à la libération simultanée de contre-ions.
D'autres interactions entre deux groupes ioniques pour former des structures PEC comprennent la liaison hydrogène, les interactions hydrophobes, les forces de van der Waals ou le transfert de charge dipôle-dipôle.

Soluble dans l'eau, et peut également se dissoudre complètement dans l'eau froide.
Ajoutez une petite quantité de produits polyélectrolytes anioniques, vous pouvez recevoir beaucoup d'effet de floculation.

tout en utilisant les produits et le floculant polyélectrolyte anionique inorganique (sulfate ferrique polymérisé, polychlorure d'aluminium, sels de fer, etc.), vous pouvez afficher un effet plus important.
Le polyélectrolyte est ajouté à la ligne de boues lors du pompage de l'excès de boues activées prélevées du bassin de décantation vers des filtres-presses ou des presses à bande pour déshydrater les boues.

Le polyélectrolyte est largement utilisé dans les unités de déshydratation des boues des stations d'épuration.
Dans les processus où la déshydratation des boues est effectuée avec un décanteur centrifuge, une presse à bande ou un filtre-presse, le floculant, qui est mélangé à l'aide d'un mélangeur statique, est dosé dans la ligne de boues sous pression.

Le principe de fonctionnement du produit Polyélectrolyte est généralement basé sur l'échange d'ions entre la chaîne polymère en solution aqueuse et les charges électriques des particules solides en suspension.
La structure stable des particules solides se détériore, ce qui conduit à la coagulation ou à la floculation.

Les polyélectrolytes sont dilués de 0,05% à 0,1%. La solution de préparation est généralement préparée à 0,5% en ajoutant le produit d'origine à l'eau tout en mélangeant.
Les caractéristiques des boues à déshydrater étant différentes, les dosages à appliquer sont déterminés à la suite de jar test et d'essais de fonctionnement en laboratoire.

Si des chaînes polyélectrolytes sont ajoutées à un système de macroions chargés, un phénomène intéressant appelé le pontage polyélectrolyte peut se produire.
Le terme interactions de pontage est généralement appliqué à la situation où une seule chaîne polyélectrolyte peut s'adsorber à deux (ou plus) macroions chargés de manière opposée (par exemple une molécule d'ADN) établissant ainsi des ponts moléculaires et, via sa connectivité, médier des interactions attractives entre eux.

Lors de petites séparations de macroions, la chaîne est coincée entre les macroions et les effets électrostatiques dans le système sont complètement dominés par les effets stériques - le système est effectivement déchargé.
Au fur et à mesure que nous augmentons la séparation des macroions, nous étirons simultanément la chaîne polyélectrolyte qui leur est adsorbée.

L'étirement de la chaîne donne lieu aux interactions attractives mentionnées ci-dessus en raison de l'élasticité caoutchouteuse de la chaîne.
Les polyélectrolytes ont été utilisés dans la formation de nouveaux types de matériaux connus sous le nom de multicouches de polyélectrolytes (PEM).

Ces films minces sont construits en utilisant une technique de dépôt couche par couche (LbL).
Pendant le dépôt de LbL, un substrat de croissance approprié (généralement chargé) est plongé dans les deux sens entre des bains dilués de solutions de polyélectrolyte chargées positivement et négativement.

Au cours de chaque trempage, une petite quantité de polyélectrolyte est adsorbée et la charge de surface est inversée, permettant l'accumulation progressive et contrôlée de films réticulés électrostatiquement de couches de polycation-polyanion.
Les scientifiques ont démontré le contrôle de l'épaisseur de ces films jusqu'à l'échelle du nanomètre.

Les polyélectrolytes peuvent également être construits en substituant des espèces chargées telles que des nanoparticules ou des plaquettes d'argile à la place ou en plus de l'un des polyélectrolytes.
Le dépôt de polyélectrolyte a également été réalisé en utilisant une liaison hydrogène au lieu de l'électrostatique.

Les polyélectrolytes ont de nombreuses applications, principalement liées à la modification des propriétés d'écoulement et de stabilité des solutions aqueuses et des gels.
Par exemple, ils peuvent être utilisés pour déstabiliser une suspension colloïdale et initier une floculation (précipitation).

Ils peuvent également être utilisés pour conférer une charge de surface à des particules neutres, leur permettant d'être dispersées en solution aqueuse.
Ils sont ainsi souvent utilisés comme épaississants, émulsifiants, conditionneurs, clarifiants et même réducteurs de traînée.

Ils sont utilisés dans le traitement de l'eau et pour la récupération du pétrole. De nombreux savons, shampoings et cosmétiques contiennent des polyélectrolytes.
De plus, ils sont ajoutés à de nombreux aliments et aux mélanges de béton (superplastifiant).

Certains des polyélectrolytes qui apparaissent sur les étiquettes des aliments sont la pectine, le carraghénane, les alginates et la carboxyméthylcellulose.
Tous sauf le dernier sont d'origine naturelle. Enfin, ils sont utilisés dans une variété de matériaux, y compris le ciment.

Les polyélectrolytes qui portent à la fois des groupes répétés cationiques et anioniques sont appelés polyampholytes.
La compétition entre les équilibres acido-basiques de ces groupes entraîne des complications supplémentaires dans leur comportement physique.

Ces polymères ne se dissolvent généralement que lorsqu'il y a suffisamment de sel ajouté, ce qui masque les interactions entre les segments de charge opposée.
Dans le cas d'hydrogels macroporeux amphotères, l'action d'une solution saline concentrée ne conduit pas à la dissolution du matériau polyampholyte en raison de la réticulation covalente des macromolécules.

Les hydrogels synthétiques macroporeux 3D montrent l'excellente capacité à adsorber les ions de métaux lourds dans une large gamme de pH à partir de solutions aqueuses extrêmement diluées, qui peuvent ensuite être utilisées comme adsorbant pour la purification de l'eau salée.
Toutes les protéines sont des polyampholytes, car certains acides aminés ont tendance à être acides, tandis que d'autres sont basiques.

Les polyélectrolytes sont des polymères dont les unités répétitives portent un groupe électrolyte.
Les polycations et les polyanions sont des polyélectrolytes.

Ces groupes se dissocient dans des solutions aqueuses (eau), rendant les polymères chargés.
Les propriétés des polyélectrolytes sont donc similaires à celles des électrolytes (sels) et des polymères (composés de haut poids moléculaire) et sont parfois appelés polysels.

Comme les sels, leurs solutions sont électriquement conductrices.
Comme les polymères, leurs solutions sont souvent visqueuses.

Les chaînes moléculaires chargées, couramment présentes dans les systèmes de matière molle, jouent un rôle fondamental dans la détermination de la structure, de la stabilité et des interactions de divers assemblages moléculaires.
Les approches théoriques pour décrire leurs propriétés statistiques diffèrent profondément de celles de leurs homologues électriquement neutres, tandis que les domaines technologiques et industriels exploitent leurs propriétés uniques.

De nombreuses molécules biologiques sont des polyélectrolytes.
Par exemple, les polypeptides, les glycosaminoglycanes et l'ADN sont des polyélectrolytes.
Les polyélectrolytes naturels et synthétiques sont utilisés dans une variété d'industries.

COUTUMES:

Les polyélectrolytes utilisés pour la floculation dans les systèmes de traitement des eaux usées sont divisés en deux groupes principaux en tant que polyélectrodes anioniques et cationiques.
Bien qu'il s'agisse de polyélectrolytes nanioniques, ils sont peu utilisés.

En général, les polyélectrolytes anioniques permettent de combiner et de précipiter les particules des eaux usées dans les stations d'épuration chimique.
Les polyélectrolytes sont utilisés pour faire flotter les flocs à créer dans les stations d'épuration biologique ou pour augmenter l'efficacité lors de la déshydratation des boues résiduaires de toutes les stations d'épuration.

Fondamentalement, il existe différents types de polyélectrolytes utilisés dans ces principes.
Le polyélectrolyte est absolument essentiel pour que les tests de pot requis pour les systèmes d'eaux usées soient effectués par des experts et que l'utilisation la plus appropriée du polyélectrolyte adapté au système soit sélectionnée.

En conséquence, le système de traitement peut être exploité de manière saine et efficace.
Contrairement à sa forme anionique, le Polyélectrolyte est généralement utilisé dans les boues trop activées des stations d'épuration biologique.

Le polyélectrolyte est ajouté à la ligne de boues lors du pompage de l'excès de boues activées prélevées du bassin de décantation vers des filtres-presses ou des presses à bande pour déshydrater les boues.
Le polyélectrolyte est un composé polymère linéaire, car il possède une variété de groupes actifs, d'affinité, d'adsorption et de nombreuses substances formant des liaisons hydrogène.
Principalement la floculation de colloïdes chargés négativement, la turbidité, le blanchiment, l'adsorption, la colle et d'autres fonctions, pour la teinture, le papier, l'alimentation, la construction, la métallurgie, le traitement des minéraux, le charbon, le pétrole et les industries de transformation et de fermentation de produits aquatiques de colloïdes organiques avec des niveaux plus élevés de traitement des eaux usées, en particulier pour les eaux usées urbaines, les boues d'épuration, les boues de papeterie et le processus de déshydratation des boues industrielles.

AVANTAGES:

-Amélioration du taux de décantation dans le clarificateur

-Amélioration de l'efficacité du clarificateur

-Temps de rétention réduit

-Fonctionne quel que soit le ph

-Diminution des volumes de boue

- Changement de couleur instantané

-Gâteaux de filtration compressés

-Réduction de la couleur des effluents

SYNONYME:

2,5-furandione, polymère avec le 2-méthyl-1-propène
Copolymère isobutylène/MA
26426-80-2
furane-2,5-dione;2-méthylprop-1-ène
Polyélectrolyte 60
Anhydride maléique, copolymère d'isobutylène
anhydride maléique isobutène
Anhydride maléique d'isobutylène
SCHEMBL28247
DTXSID30911812
POLY(ISOBUTYLENE-ALT-ANHYDRIDE MALEIQUE)
Furane-2,5-dione--2-méthylprop-1-ène (1/1)
2-Méthyl-1-propène, polymère avec 2,5-furandione
110650-69-6