انواع رزین سختی گیر آب چیست؟ آب سخت تمایل به رسوب دارد و با تشکیل کربنات کلسیم رسوب می کند. رسوب آب سخت در لوله ها و تجهیزات باعث افت فشار در سیستم و عملکرد پایین می شود به همین دلیل رزین سختی گیر آب (رزین نرم کننده آب) در دستگاه سختی گیر رزینی مورد استفاده قرار می گیرد. انواع رزین سختی گیر آب (IX) بر اساس نوع سختی آب و گروه عملکردی (مبادله یون) می تواند متفاوت باشد. برخی از رزین های سختی گیر با عبور جریان آب سخت می توانند یون های کاتیون آب را جذب کنند و برخی دیگر از رزین های تبادل یونی سختی گیر آب در جذب یون های آنیونی موفق عمل می کنند. برخی از رزین های سختی گیر آب که تخصصی هستند می توانند هر دو عملکرد را با هم داشته باشند. به این صورت که با عبور آب سخت از رزین های تبادل یونی تخصصی یون های ضد می توانند با یون هایی با بار مشابه جایگزین شوند.
انواع رزین سختی گیر آب
- رزین تبادل کاتیونی از پایه قوی
- رزین تبادل کاتیونی از پایه ضعیف
- رزین تبادل آنیونی ازپایه قوی
- رزین تبادل آنیونی از پایه ضعیف
- رزین های تبادل یونی خاص
رزین تبادل کاتیونی از پایه قوی
رزین های تبادل کاتیونی اسید قوی یا (SAC) از یک ماتریس پلیمری تشکیل شده که دارای گروه های عاملی آنیونی مانند سولفونات (SO 3 – ) است. این یون ها می توانند با یون های سختی آب مانند منیزیم (Mg + ) یا کلسیم (Ca 2 + ) مبادله شوند و برای کاربردهای نرم کننده آب سخت موثر هستند. رزین های کاتیونی پایه قوی دارای گروه‌های اسید سولفونیک ، به عنوان مثال پلی استایرن سولفونات سدیم یا پلی AMPS است، که اغلب برای نرم کردن آب و عملیات غیر معدنی مورد استفاده قرار می گیرد.
رزین های نرم کننده های آب در واقع مبدل های کاتیونی هستند که یون های مثبتی مانند کلسیم، منیزیم، آهن، مس، روی، منگنز و سایر فلزات را مبادله می کنند. رزین های تبادل کاتیونی پایه قوی ( SAC) ممکن است در دستگاه سختی گیر رزینی به صورت موازی کار کنند که در این صورت در اولین ستون به عنوان نرم کننده ای که محلول قلیایی تولید می کند و در دومین ستون به عنوان یک دمینرالایزر (به شکل H + ) که نتیجه آن قلیاییت می باشد. برخی از انواع رزین تبادل کاتیونی پایه قوی خاص هستند و قادرند فلزات سنگینی مانند باریم و رادیوم از آب آشامیدنی حذف کنند.
یکی از عوامل خرابی رزین های سختی گیر در تصفیه آب مواد اکسید کننده هستند. رزین تبادل کاتیونی پایه قوی توسط مواد شیمیایی مانند اکسیدان ها آسیب می بینند و می توانند بر اثر مواد خاصی مانند آهن یا منگنز آلوده شوند. به همین دلیل برای حفاظت از رزین های تبادل کاتیونی اسیدی قوی باید نسبت به اکسیدان ها و مواد آلوده کننده دقت بیشتری داشته باشید.
رزین تبادل کاتیونی از پایه ضعیف
رزین تبادل کاتیونی پایه ضعیف یا (WAC) رزین هایی هستند که می توانند در حذف یون های سختی موقت آب نقش موثری داشته باشند. رزین تبادل کاتیونی پایه ضعیف معمولاً دارای گروه‌های اسید کربوکسیلیک هستند و یک انتخاب خوب برای بخش دکالیزاسیون و نرم کردن آب هایی با سطوح شوری بالا می باشند. رزین های کاتیونی پایه ضعیف دارای گروه های عاملی کربوکسیلیک اسید (RCOO – ) هستند. برای احیا رزین تبادل یونی از نوع کاتیونی ضعیف می توان از اسید سولفوریک یا هیدروکلریک استفاده کرد. رزین‌های WAC یون های کاتیون‌ها را با یون‌های هیدروژن مبادله می‌کنند که منجر به اسیدیته کمی بیشتر در جریان آب نرم شده می شود. کاربردهای رزین کاتیونی پایه ضعیف بیشتر برای دمینرالیزاسیون و دکالیزاسیون می باشد. همچنین، این رزین های کاتیونی پایه ضعیف دارای میل ترکیبی بالا برای مبادله یون های کاتیون های دو ظرفیتی (Ca 2 + و Mg 2 + ) می باشند و برای حذف یون های سختی مرتبط با قلیاییت مناسب هستند.
در فرایندهای تصفیه آب در دستگاه سختی گیر رزینی به منظور حذف سختی موقت آب می توان ترکیبی از رزین کاتیونی پایه ضعیف و پایه قوی را استفاده کرد. در طی چنین فرآیندی رزین WAC را می توان قبل از رزین SAC در یک فرآیند دو مرحله ای رزین تبادل یونی استفاده کرد. علاوه بر این، رزین های تبادل کاتیونی پایه ضعیف دارای مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون دارند و دوام مکانیکی خوب انها باعث شده انتخاب های موثری برای جریان های اکسیدان‌هایی مانند پراکسید هیدروژن و کلر باشند.
نکته:
برای رفع سختی آب اغلب از رزین های کاتیونی استفاده می شود که قیمت رزین کاتیونی در بازار به دلیل استقامت بالاتر و استفاده بیشتر اغلب بالاتر از رزین های آنیونی است.
رزین تبادل آنیونی از پایه قوی
رزین های تبادل یونی خاص
رزین های تبادل یونی خاص برای کاربردهای ویژه مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال رزین های کیلات که نوعی رزین تخصصی است به منظور حذف برخی از فلزات، نرم کننده آب نمک و سایر مواد می باشد. گروه های عملی رزین های تخصصی می تواند بر اساس انواع کاربردها متفاوت باشد و می تواند شامل تیول، اسید ایمینودی استیک یا اسید آمینو فسفونیک و غیره باشند. رزین های کیلیت نوعی رزین خاص است که به صورت گسترده برای تغلیظ و حذف فلزات در محلول های رقیق مانند کبالت (Co 2 + ) و جیوه (Hg 2 + ) مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین، رزین‌های تبادل یون مغناطیسی (MIEX) به عنوان رزین خاص برای کاربردهای حذف مواد آلی طبیعی از جریان‌های مایع می باشند.
نکته:
توجه داشته باشید با ایجاد اتصال عرضی در رزین های تبادل یونی، ظرفیت تبادل یونی رزین کاهش پیدا می کند و زمان لازم برای انجام فرآیندهای تبادل یونی طولانی می شود. تنها مزیت این امر بهبود استحکام رزین است. علاوه بر این، اندازه ذرات بر روی رزین تاثیر می گذارند. هر چقدر ذرات کوچک تر باشند سطح بیرونی بزرگتر است اما این مساله می تواند باعث از دست دادن سر بزرگتر در فرآیندهای ستون شود. همچنین، رزین های تبادل یونی علاوه بر شکل مهره ای می توانند به شکل غشا نیز تولید شوند. این غشاهای تبادل یونی که از رزین‌های تبادل یونی بسیار متقاطع ساخته شده‌اند اجازه عبور یون‌ها را می‌دهند، اما آب را عبور نمی دهند و برای کاربردهای الکترودیالیز استفاده می‌شوند.
منبع: samcotech.com