I. Polyacrylamide کیا ہے؟

Polyacrylamide (پی اے ایم)، کیمیاوی طور پر، ایک پانی میں گھلنشیل لکیری پولیمر ہے جو ایکریلامائڈ (AM) monomers کے فری ریڈیکل انیشیٹیڈ پولیمرائزیشن کے ذریعے تشکیل دیا جاتا ہے، سالماتی فارمولہ (C₃H₅NO)n کے ساتھ۔ یہ کمرے کے درجہ حرارت پر سخت شیشے والے ٹھوس کے طور پر ظاہر ہوتا ہے، لیکن عملی استعمال میں، ہم اکثر اس کا سامنا کولائیڈل مائعات، لیٹیکس، سفید پاؤڈر، پارباسی موتیوں اور فلیکس جیسی شکلوں میں کرتے ہیں۔

Polyacrylamide کے دو اہم ساختی پیرامیٹرز ہیں: سالماتی وزن اور آئنک پراپرٹی۔ سالماتی وزن کی بنیاد پر، اسے کم سالماتی وزن، درمیانے سالماتی وزن، اعلی مالیکیولر وزن، اور انتہائی اعلی مالیکیولر وزن میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ آئنک پراپرٹی کے مطابق، یعنی آبی محلول میں آئنائزیشن کی خصوصیات، اسے غیر آئنک، اینیونک، کیشنک اور امفوٹیرک آئنک اقسام میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ پولی کریلامائڈ کی مختلف اقسام ساختی اختلافات کی وجہ سے الگ الگ خصوصیات کی نمائش کرتی ہیں، اس طرح مختلف ایپلیکیشن منظرناموں کے مطابق ہوتی ہیں۔

II Polyacrylamide کی خصوصیات

(I) منفرد طبعی خواص

حل پذیری: یہ کسی بھی تناسب سے پانی میں تحلیل ہو کر ایک یکساں اور شفاف آبی محلول بنا سکتا ہے۔ یہ خاصیت بہت سارے منظرناموں میں اسے انتہائی آسان بناتی ہے جس میں پانی کے ساتھ ملاوٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، طویل مدتی اسٹوریج کے بعد، پولیمر کے سست انحطاط کی وجہ سے محلول کی چپچپا پن کم ہوجائے گی، خاص طور پر جب اسٹوریج اور نقل و حمل کے حالات خراب ہوں۔

viscosity: polyacrylamide آبی محلول کی viscosity کا ارتکاز سے گہرا تعلق ہے۔ جوں جوں ارتکاز بڑھتا ہے، اس کے مطابق viscosity بڑھ جاتی ہے۔ مزید یہ کہ، اسی ارتکاز میں، اعلی مالیکیولر ویٹ پولی کریلامائیڈ محلول کی واسکاسیٹی نسبتاً زیادہ ہے۔ دریں اثنا، محلول کی پی ایچ قدر بھی viscosity کو متاثر کرتی ہے۔ ہائی پی ایچ سلوشنز میں، ہائیڈولیسس کی وجہ سے، مالیکیولز میں کاربو آکسیلیٹ ایونز پیدا ہوتے ہیں، اور سالماتی زنجیریں الیکٹرو اسٹاٹک ریپلشن کی وجہ سے پھیلتی ہیں، اس طرح محلول کی چپچپا پن میں اضافہ ہوتا ہے۔

فلوکولیشن: اعلی مالیکیولر وزن پولی کریلامائڈ میں بہترین فلوکولیشن کارکردگی ہے۔ اس کی سالماتی زنجیریں چالاکی سے جذب شدہ ذرات کے درمیان "bridges" تشکیل دے سکتی ہیں، کئی یا اس سے بھی درجنوں ذرات کو ایک ساتھ جوڑ کر، فلوکس کی تیزی سے تشکیل کو فروغ دیتی ہیں اور ذرات کی تلچھٹ کی شرح کو بہت تیز کرتی ہیں۔ مالیکیولر چینز پر لگے چارجز ذرات پر الیکٹرو سٹیٹک کشش پیدا کر سکتے ہیں، اور مالیکیولز کی لمبائی اچھی جذب کی کارکردگی اور ہائیڈروجن بانڈز کے ساتھ بائنڈنگ سائٹس فراہم کرتی ہے۔ یہ عوامل flocculation اثر کو مزید بہتر بنانے کے لیے مل کر کام کرتے ہیں۔

(II) بھرپور کیمیائی خواص

ہائیڈرولیسس ری ایکشن: پولی کریلامائڈ کو امائیڈ گروپس کے ہائیڈولیسس کے ذریعے کاربوکسائل گروپس پر مشتمل پولیمر میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، اور اس پروڈکٹ کو جزوی طور پر ہائیڈولائزڈ پولی کریلامائڈ کہا جاتا ہے۔ تیزابیت والے حالات میں، اگرچہ تیزاب کے ذریعے ہائیڈولیسس کے رد عمل کو بڑھایا جاتا ہے، لیکن اس کی شرح الکلائن ہائیڈولیسس کی نسبت بہت سست ہوتی ہے اور عام طور پر اس کے لیے زیادہ درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔

ہائیڈروکسی میتھیلیشن ری ایکشن: یہ فارملڈہائیڈ کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے ہائیڈروکسی میتھیلیٹڈ پولی کریلامائیڈ بنا سکتا ہے۔ یہ رد عمل تیزابی اور الکلائن دونوں حالتوں میں آگے بڑھ سکتا ہے، لیکن رد عمل کی شرح الکلائن حالات میں تیز ہوتی ہے۔ تیزابیت والے حالات میں، چونکہ formaldehyde زیادہ تر زنجیر کی شکل میں موجود ہوتا ہے، اس لیے مؤثر ارتکاز کم ہو جاتا ہے، جس کے نتیجے میں رد عمل کی شرح سست ہوتی ہے۔

سلفومیتھیلیشن ری ایکشن: یہ رد عمل الکلائن حالات میں کیا جاتا ہے اور اس کے کھانے کے دو طریقے ہوتے ہیں۔ ایک یہ کہ پولی ایکریلامائڈ الکلائن حالات میں سوڈیم بیسلفائٹ اور فارملڈہائیڈ کے ساتھ براہ راست رد عمل ظاہر کرتا ہے تاکہ اینیونک ڈیریویٹیو - سلفومیتھلیٹیڈ پولی کریلامائڈ؛ دوسرا یہ ہے کہ سوڈیم بیسلفائٹ کو پہلے میتھلیٹیڈ پولی کریلامائڈ محلول میں شامل کیا جاتا ہے، اور سلفومیتھلیٹیڈ پولی کریلامائڈ دوسرے رد عمل کے بعد حاصل کیا جاتا ہے۔ یہ ردعمل پی ایچ قدر کے لیے انتہائی حساس ہے۔ جب پی ایچ کی قدر 10 سے کم ہوتی ہے، تو رد عمل 70 ° C پر بہت سست ہوتا ہے۔ جب پی ایچ قدر 10 سے زیادہ ہوتی ہے تو رد عمل کی شرح نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے۔

امینو میتھیلیشن رد عمل: منچ رد عمل کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، polyacrylamide، dimethylamine، اور formaldehyde اس ردعمل کے ذریعے dimethylamine - N - methylpropenyl o-phenylenediamine پولیمر پیدا کر سکتے ہیں۔ یہ cationic polyacrylamide کی تیاری کا ایک عام طریقہ ہے، اور اس کے نتیجے میں آنے والی مصنوعات، مالیکیولر چین پر فعال گروپ سائیڈ چینز کی وجہ سے، جب فلوکولینٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے تو گندے پانی کی وضاحت کی شرح کو بہتر بنا سکتا ہے۔

ہوفمین تنزلی رد عمل: Polyacrylamide hypohalites کے ساتھ رد عمل ظاہر کر سکتا ہے جیسے سوڈیم ہائپوکلورائٹ یا سوڈیم ہائپوبرومائٹ الکلائن حالات میں cationic polyvinylamine پیدا کرنے کے لیے۔

کراس لنکنگ ری ایکشن: پولی کری لامائیڈ کا آبی محلول تیزابی حالات میں گرم ہونے پر ناقابل حل کراس لنکڈ پولی کریلامائیڈ جیل بنائے گا۔ اس کے علاوہ، یہ گلائیکسل، یوریا-فارملڈیہائیڈ رال، میلامین رال، فینولک رال، وغیرہ کے ساتھ کراس لنکنگ رد عمل سے بھی گزر سکتا ہے۔ ہائیڈولائزڈ پولی کریلامائیڈ اور ایکریلامائڈ کوپولیمر کا آبی محلول بھی پولی نیوکلیئر ہائیڈروکسیل کے ساتھ کراس لنکنگ رد عمل سے گزر سکتا ہے، جیسے کہ میٹلمین، ہائیڈرولائزڈ پولی ایکریلامائڈ، ہائیڈرولائزڈ کرومیم نمکیات، زرکونیم نمکیات، مینگنیج نمکیات، اور ٹائٹینیم نمکیات جیل بنانے کے لیے۔

III Polyacrylamide کی تیاری کے طریقے

(I) آبی محلول پولیمرائزیشن

یہ پولی کریلامائڈ تیار کرنے کا سب سے پرانا طریقہ ہے، جس میں محفوظ پیداوار اور معیشت کے فوائد ہیں، اور پولی کری لامائیڈ کے لیے ایک اہم پیداواری راستہ ہے۔ رد عمل کے حالات جیسے کہ ابتدائی نظام، درمیانی پی ایچ ویلیو، ایڈیٹیو کی قسم اور خوراک، سالوینٹس، اور پولیمرائزیشن درجہ حرارت کو تبدیل کرکے، پولیمرائزیشن ری ایکشن کی خصوصیات اور مصنوعات کی خصوصیات پر اثر و رسوخ کو تلاش کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، سالوینٹس کے طور پر پانی کے استعمال کی وجہ سے، نظام میں نجاست کا مواد کم ہے، پانی کے محلول میں monomers کے سلسلہ کی منتقلی کم ہے، اور عمل کے حالات کے لحاظ سے محدود ہے، پانی کے محلول میں پولیمرائزیشن مصنوعات کا ٹھوس مواد کم ہے، اور امیڈائزیشن ری ایکشن جیل بننے کا خطرہ ہے، جس سے اعلی رشتہ دار مالیکیولر وزن پولی لیمری حاصل کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔

(II) ترسیب پولیمرائزیشن

جب نتیجے میں آنے والا پولیمر سالوینٹس جیسے کہ ایسٹون اور ایتھنول میں تحلیل نہیں ہو سکتا، تو پولیمر مسلسل اس محلول سے نکلتا رہے گا جیسا کہ رد عمل آگے بڑھتا ہے، اس لیے اس پولیمرائزیشن طریقہ کا نام ہے۔ اس طریقہ سے تیار کردہ پولی کریلامائیڈ میں نسبتاً زیادہ سالماتی وزن اور اچھی یکسانیت ہوتی ہے۔

(III) بازی پولیمرائزیشن

ڈسپریشن پولیمرائزیشن ایک قسم کی فری ریڈیکل پولیمرائزیشن ہے، جس کا حرکیاتی رویہ بلک پولیمرائزیشن کی طرح ہے، اور اسے ایک خاص قسم کی ورن پولیمرائزیشن کے طور پر شمار کیا جا سکتا ہے۔ اس کا اصول یہ ہے کہ ایک خاص ارتکاز کا ایک آبی محلول بنانے کے لیے مونومر کو پانی میں منتشر کیا جائے، اور پھر پولیمرائزیشن کے لیے ایک انیشی ایٹر شامل کیا جائے۔ پولیمرائزیشن کے عمل کے دوران، پری پولیمرائزڈ monomers اور انیشی ایٹر ایک یکساں نظام بنانے کے لیے رد عمل کے میڈیم میں تحلیل ہو جاتے ہیں۔ پیدا ہونے والا پولیمر تیز ہوجاتا ہے کیونکہ یہ رد عمل کے وسط میں آسانی سے حل نہیں ہوتا ہے، اور تیز پولیمر ایک دوسرے کے ساتھ جمع ہوجاتا ہے، اور اسٹیبلائزر کے عمل کے تحت، باریک ذرات کی شکل میں رد عمل کے محلول میں مستحکم طور پر معطل ہوجاتا ہے، جس سے ایک متفاوت بازی بنتی ہے۔ اس ڈسپریشن پولیمرائزیشن سسٹم میں اعلی ٹھوس مواد، کم viscosity، اور اچھی قینچی استحکام ہے۔

چہارم Polyacrylamide کے استعمال کے میدان

(I) واٹر ٹریٹمنٹ فیلڈ

خام پانی کا علاج: خام پانی کے علاج کے عمل میں، پولی کریلامائڈ کو چالو کاربن اور دیگر مادوں کے ساتھ مل کر گھریلو پانی میں معلق ذرات کو جمانے اور واضح کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ غیر نامیاتی فلوکولینٹ کے مقابلے میں، نامیاتی فلوکولینٹ پولی کریلامائیڈ کا استعمال پانی صاف کرنے کی صلاحیت کو 20 فیصد سے زیادہ بہتر بنا سکتا ہے یہاں تک کہ تلچھٹ کے ٹینک میں ترمیم کیے بغیر۔

گندے پانی کا علاج: Polyacrylamide گندے پانی کے علاج میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ نہ صرف پانی کی ری سائیکلنگ کے دوبارہ استعمال کی شرح کو بڑھا سکتا ہے بلکہ اسے کیچڑ کو صاف کرنے والے ایجنٹ کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، جب غیر نامیاتی فلوکولینٹ کے ساتھ استعمال کیا جاتا ہے، تو یہ پانی کے معیار کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے اور فلوکولینٹ کی خوراک کو کم کر سکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، پولی کریلامائیڈ کے ذریعے بننے والے فلوکس میں اعلی طاقت اور اچھی تلچھٹ کی کارکردگی ہوتی ہے، جو ٹھوس مائع کی علیحدگی کی رفتار کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتی ہے اور کیچڑ کو صاف کرنے میں سہولت فراہم کر سکتی ہے۔

صنعتی پانی کا علاج: صنعتی پانی کے علاج میں، پولی کریلامائڈ ایک اہم فارمولا ایجنٹ ہے۔ اس کا استعمال غیر نامیاتی فلوکولینٹ کی خوراک کو بہت کم کر سکتا ہے، آلات کی سطح پر غیر نامیاتی مادوں کے جمع ہونے سے بچ سکتا ہے، اس طرح آلات کے سنکنرن اور اسکیلنگ کو کم کر سکتا ہے۔ یہ اطلاع دی جاتی ہے کہ پولی کریلامائیڈ کی عالمی کل پیداوار کا 37% گندے پانی کے علاج کے لیے استعمال ہوتا ہے، اور پانی کی صفائی کے میدان میں اس کی اہمیت خود واضح ہے۔

(II) تیل نکالنے کا میدان

Polyacrylamide ایک ورسٹائل آئل فیلڈ کیمیکل ٹریٹمنٹ ایجنٹ ہے، جو تیل نکالنے کے بہت سے کاموں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے جیسے ڈرلنگ، کنواں سیمنٹنگ، تکمیل، ورک اوور، فریکچر، ایسڈائزنگ، واٹر انجیکشن، واٹر پلگنگ اور پروفائل کنٹرول، اور تھرٹیری آئل ریکوری، خاص طور پر ڈرلنگ، واٹر پلگنگ اور پروفائل آئل ریکوری میں۔ اس کے آبی محلول میں اعلی وسکوسیٹی اور بہترین گاڑھا ہونا، فلوکولیشن اور ریولوجیکل ایڈجسٹمنٹ اثرات ہوتے ہیں۔ تیل نکالنے کے درمیانی اور بعد کے مراحل میں، تیل کی وصولی کو بہتر بنانے کے لیے، چین بنیادی طور پر پولیمر فلڈنگ اور اے ایس پی (الکلین-سرفیکٹنٹ-پولیمر) فلڈنگ ٹیکنالوجیز کو فروغ دیتا ہے۔ پولی کریلامائڈ آبی محلول کو انجیکشن لگا کر، تیل اور پانی کے بہاؤ کی شرح کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، اور پیدا ہونے والے سیال میں خام تیل کی مقدار کو بڑھایا جا سکتا ہے۔ ترتیری تیل کی وصولی میں پولی ایکریلامائڈ کو شامل کرنے سے تیل کی نقل مکانی کی صلاحیت میں اضافہ ہوسکتا ہے، تیل کی تہہ کو ٹوٹنے سے روکا جاسکتا ہے، اور اس طرح تیل کے ذخائر کی بحالی کی شرح کو بہتر بنایا جاسکتا ہے۔ چین کی پیٹرولیم انڈسٹری پولی کریلامائڈ کا سب سے بڑا استعمال کنندہ ہے۔

(III) کاغذ سازی کا میدان

کاغذ سازی کے میدان میں، پولی کریلامائڈ کو برقرار رکھنے میں مدد، نکاسی کی امداد، اور یکسانیت کے ایجنٹ کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ کاغذ کے معیار کو بہتر بنا سکتا ہے، گودا کے پانی سے نکلنے والی کارکردگی کو بڑھا سکتا ہے، ٹھیک ریشوں اور فلرز کی برقراری کی شرح کو بڑھا سکتا ہے، اور خام مال کی کھپت اور ماحولیاتی آلودگی کو کم کر سکتا ہے۔ منتشر کے طور پر، یہ کاغذ کی یکسانیت کو بھی بہتر بنا سکتا ہے۔ خاص طور پر، کاغذ سازی کی صنعت میں پولی ایکریلامائڈ کا استعمال بنیادی طور پر دو پہلوؤں سے ظاہر ہوتا ہے: ایک فلرز، روغن وغیرہ کی برقراری کی شرح کو بہتر بنانا، خام مال کے نقصان اور ماحولیاتی آلودگی کو کم کرنا؛ دوسرا کاغذ کی طاقت کو بڑھانا ہے، بشمول خشک طاقت اور گیلی طاقت۔ ایک ہی وقت میں، polyacrylamide کا استعمال کاغذ کی آنسو مزاحمت اور porosity کو بھی بہتر بنا سکتا ہے، کاغذ کی بصری اور پرنٹنگ کی کارکردگی کو بڑھا سکتا ہے، اور یہ کھانے اور چائے کی پیکیجنگ پیپر میں بھی استعمال ہوتا ہے۔

(چہارم) دیگر فیلڈز

ٹیکسٹائل انڈسٹری: Polyacrylamide کو ٹیکسٹائل سائزنگ ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، مستحکم سائزنگ کارکردگی، کم سائز میں کمی، جو کہ تانے بانے کے ٹوٹنے کی شرح کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتی ہے اور تانے بانے کی سطح کو ہموار بنا سکتی ہے۔

طبی مواد: Polyacrylamide جیل کا استعمال نان پروتھرومبن گرانولیٹنگ ایجنٹس، جراحی کی فراہمی، کانٹیکٹ لینز کے لیے خام مال، مائیکرو کیپسول کے لیے بیرونی کوٹنگ میٹریل وغیرہ کے لیے کیا جا سکتا ہے، اور اسے اعلیٰ معیار کے ہیموسٹیٹک پلگ، خواتین کے سینیٹری نیپکن، اور بچوں کے کھانے کے لیے بھی بنایا جا سکتا ہے۔ مناسب ذرہ سائز کے ساتھ پولی کریلامائڈ کو الگ کرنے، صاف کرنے، پروٹین اور دیگر مادوں کے ارتکاز کے لیے کرومیٹوگرافک پیکنگ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

فوڈ انڈسٹری: گنے کی چینی اور چقندر کی چینی کی پیداوار میں، پولی کریلامائیڈ کو جوس کی صفائی اور شربت فلوٹیشن نکالنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ انزائم کی تیاری کے ابال کے شوربے اور فیڈ پروٹین کی بازیابی کے flocculation اور وضاحت میں بھی استعمال ہوتا ہے، اور برآمد شدہ پروٹین پاؤڈر کا مرغیوں کی بقا کی شرح، وزن میں اضافے اور انڈے کی پیداوار پر کوئی منفی اثر نہیں پڑتا ہے۔

تعمیراتی صنعت: Polyacrylamide سول گراؤٹنگ میٹریل کی واٹر پلگنگ، بلڈنگ میٹریل انڈسٹری میں سیمنٹ کے معیار کو بہتر بنانے، تعمیراتی چپکنے والی اشیاء، جوائنٹ ریپئر، اور واٹر پلگنگ ایجنٹس میں کردار ادا کر سکتی ہے۔

مٹی کی بہتری: Polyacrylamide ہوا کے کٹاؤ اور پانی کے کٹاؤ کے خلاف مزاحمت کرنے کی مٹی کی صلاحیت کو بہتر بنا سکتا ہے، اور مٹی کی بہتری میں اس کی کچھ خاص قدر ہے۔ اس کے علاوہ، یہ بچوں کے ڈائپرز میں پانی جذب کرنے والے مواد میں بھی استعمال ہوتا ہے۔