Полиэлектролиты – это полимеры, макромолекулы которых содержат функциональные группы, способные к электролитической диссоциации. В зависимости от природы ионогенных групп полиэлектролиты, как и низкомолекулярные электролиты, могут быть сильными и слабыми кислотами, основаниями, солями. В число сильной поликислотой входит вещество как поливинилсульфоновая кислота, а типичные примеры слабых поликислот может служат полиакриловая кислота и полиметакриловая кислота.

Полиэлектролиты являются особым классом полимеров, сочетающих специфические свойства высокомолекулярных соединений и веществ, способных к электролитической диссоциации. Процессы синтеза полиэлектролитов отличаются рядом особенностей, так как полимеризации подвергаются ионогенные мономеры, реакционная способность которых существенно зависит как от их химического строения, так и от свойств среды.

Перспектива практического применения полиэлектролитов связана с их высокой адсорбционной способностью и возможностью регулирования устойчивости дисперсных систем. При этом широко используется способность полимеров снижать агрегативную устойчивость частиц дисперсий и вызывать их флокуляцию.

Полиэлектролиты представляют собой водные растворы органических полимеров, которые используются, как в качестве исходных коагулянтов, так и в качестве коагулирующих агентов; другими словами полиэлектролит является полимером с ионогенными группами, диссоциирующими в растворе, образуя заряженные макромолекулы и ионы. В общем случае, полиэлектролиты имеют следующую классификацию: катионные, анионные, неионные.

Таким образом, полиэлектролиты представляют собой высокомолекулярные полимеры, содержащие заряженные группы. Катионные полиэлектролиты содержат положительные заряды, тогда как анионные полиэлектролиты содержат отрицательные заряды. Они имеют ряд промышленных и экологических применений.

Анионные Полиэлектролиты

Это высокомолекулярные соединения, содержащие отрицательно заряженные ионогенные группы, такие как карбоксильные (-COOH), сульфатные (-SO₃H) или фосфатные, в своей структуре. Он включает анионные эмульсии и сухие полиакриламиды, которые используются везде, где требуется разделение жидкости/твёрдых веществ в обработке промышленных стоков. Основные типы анионного полиэлектролита можно назвать полиакриловая кислота (PAA) и её соли (полиакрилаты), полистиролсульфонат натрия (PSS), сополимеры акриловой кислоты (например, с акриламидом), природные анионные полиэлектролиты (альгинаты, пектин, карбоксиметилцеллюлоза).

Эти полимеры растворяются или набухают в воде, диссоциируя на макроионы и низкомолекулярные противоионы, что придаёт им уникальные физико-химические свойства.

Применение анионного полиэлектролита

Анионные полиэлектролиты применяется в водоочистке как флокулянты для удаления взвешенных частиц, коагуляции загрязнений; в горнодобывающей промышленности для связывания минеральных частиц при обогащении руд; в нефтегазовой отрасли используется как регуляторы вязкости буровых растворов; в косметике и фармацевтике используется для производства загустители, стабилизаторов эмульсий и гелеобразователи; в сельском хозяйстве, анионные полиэлектролиты применяется для удержания влаги в почве и доставка питательных веществ и как диспергаторы красителей в текстильной промышленности.

Катионные Полиэлектролиты

Катионные полиэлектролиты представляют собой полимеры, содержащие в своей структуре положительно заряженные (катионные) функциональные группы, которые способны диссоциировать в растворе, образуя катионы и противоионы. Эти группы, как правило, связаны с основной цепью полимера или боковыми цепями и включают, например, аммониевые, фосфониевые или сульфониевые группы. Эти группы, как правило, связаны с основной цепью полимера или боковыми цепями и включают, например, аммониевые, фосфониевые или сульфониевые группы. Катионные полиэлектролиты часто используются в качестве флокулянтов при очистке сточных вод для удаления отрицательно заряженных частиц. Катионные полиэлектролиты Обычно хорошо растворимы в воде, что связано с их гидрофильной природой и ионным характером.

Степень ионизации катионных полиэлектролитов зависит от pH среды, концентрации электролита и природы функциональных групп.

Типы катионных полиэлектролитов делятся на 2 типа,  первый - синтетические, который содержат полиакриламиды с катионными группами, полидиаллилдиметиламмоний хлорид (PDADMAC), полиэтиленимин (PEI), а второй тип - природные или модифицированные, который включает Хитозан (натуральный полимер с аминогруппами, часто модифицируется для усиления катионных свойств).

Катионные полиэлектролиты играют ключевую роль в процессах, требующих управления зарядом и агрегацией частиц, благодаря их уникальным физико-химическим свойствам.

Применение катионного полиэлектролита

Катионный полиэлектролит имеет широкий спектр применений и в основном используется в бумажных фабриках для улучшения удержания наполнителей и волокон, увеличения прочность бумаги; а также применяется в обработке и очистке сточных вод целлюлозы, или флотации, а также для сгущения и обезвоживания осадка (центрифуги, ленточные фильтр-прессы); как флокулянты и коагулянты для удаления взвешенных частиц, органических веществ и тяжелых металлов. Катионный полиэлектролит может быть применен также в нефтегазовой промышленности, в частности в процессах повышения нефтеотдачи (EOR), стабилизации буровых растворов. В текстильной промышленности, катионный полиэлектролит используется для обработки тканей, обезвоживания осадка и улучшения адгезии красителей. А также в Косметике и фармацевтике и Катионные полиэлектролиты входят в состав гелей, кремов, систем доставки лекарств.

Основное применение для муниципальных, скотобоен, сахарных, горнодобывающих и т.д. для обезвоживания осадка (центрифуги, ленточные фильтр-прессы).

Неионные Полиэлектролит

Неионные полимеры — это водорастворимые полимеры без заряженных ионизируемых групп. Неионные Полиэлектролит высокой молекулярной массы на основе полиакриламида, полностью растворимые в воде, а также имеет низкую растворимость в органических растворителях. В отличие от ионных полииолитов, они не диссоциируют в растворе, сохраняя нейтральный заряд; свойства зависят от pH, солей и молекулярной массы (5–15 млн). Структурно — линейные цепи с гидрофильными амидными группами, адсорбирующимися на частицах взвесей. Его получают радикальной полимеризацией акриламида; синтетические, чище натуральных аналогов.

Применение неионного полиэлектролита

Неионные полимеры имеют специфические применения для широкого спектра отраслей, в частности для увеличения нефтеотдачи (EOR), полимерное заводнение — повышение вязкости воды, улучшение вытеснения нефти (0,05–0,2% растворы); а также как буровые растворы с целью стабилизации вязкости, снижения трения, контроля фильтрации (0,1–1% концентрация), в качестве флокуляции для очистки сточных вод, утилизация бурового шлама; а также как загуститель для жидкостей гидроразрыва, повышение эффективности трещиноватости.