پایداری رزین تبادل یونی در فرآیند اکسیداسیون

وجود کلر آزاد یا سایر مواد اکسید کننده در آب خوراک به مرور زمان منجر به تخریب ساختار رزین خواهد شد. رزین تبادل یونی به دو دسته آنیونی و کاتیونی تقسیم می شوند.

رزین های تبادل آنیونی به ویژه نسبت به اکسید کننده ها بسیار حساس هستند. این ترکیبات به گروه های آمینی فعال در ساختار رزین حمله کرده و موجب از بین رفتن ظرفیت تبادل یونی می شوند. در نتیجه کارایی رزین کاهش می یابند. اکسیداسیون گروه های عاملی می تواند منجر به تشکیل کربوکسیلیک اسید شده و  باعث ایجاد مشکلات جدی در  فرایند احیا شود.

بنابراین برای جلوگیری از تخریب رزین های آنیونی ، غلظت کلر آزاد در آب تغذیه نباید از ۰٫۰۵ میلی گرم در لیتر تجاوز کند .

در مورد رزین های کاتیونی، فرایند اکسیداسیون منجر به تخریب شبکه کوپلیمر می شود. این پدیده منجر به کاهش استحکام مکانیکی رزین ، افزایش جذب آب و تورم رزین می گردد.

دما و غلظت کلر آزاد هردو  نقش مهمی در تعیین سرعت تخریب رزین دارند. بطوریکه هر چه میزان این دو پارامتر افزایش یابد شدت واکنش های اکسیداسیون افزایش یافته و عمر مفید رزین کاهش می یابد.

اگرچه پیش بینی دقیق عمر رزین در شرایط اکسید کننده دشوار است ، داده های تجربی موجود برای دمای ۲۰ درجه سانتی گراد قابل استفاده بوده و می توانند به عنوان مبنای تعیین حدود مجاز مواد اکسید کننده در آب ورودی جهت افزایش طول عمر رزین های کاتیونی به کار روند .

در محیط هایی با پتانسیل اکسیداسیون بالا ، طول عمر رزین های کاتیونی اسیدی قوی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. اثر تخریبی کلر آزاد روی رزین بستگی به مقدار کلر موجود در آب ورودی دارد. بعبارتی هر چقدر مقدار کلر بیشتر باشد عمر رزین کوتاه تر می شود. برای مثال اگررزین در دمای ۱۰ تا ۱۵درجه سانتی گراد ( ۵۰-۴۰ فارنهایت ) و با میزان کلر آزاد کمتر از ۰٫۲ میلی گرم در لیتر استفاده شود ، عمر آن حدود ۱۰ سال خواهد بود. در حالیکه اگر مقدار کلر آزاددر آب ۵ برابر شود ( به ۱ میلی گرم در لیتر برسد ) عمر رزین به کمتر از یک سال کاهش می یابد.

علاوه بر کلر، ترکیبات اکسید کننده ای نظیر دی اکسید کلر و ازن نیزدر پیش تصفیه آب به کار می روند . دی اکسید کلر دارای خاصیت اکسید کنندگی پایدار بوده و به مدت طولانی در آب باقی می ماند. در حالیکه ازن به سرعت تجزیه شده و از محیط حذف می شود .

افزایش دما و وجود یونهای فلزات سنگین مانند آهن می تواند اثر کاتالیزوری داشته و واکنش اکسیداسیون را تشدید نماید. این امر منجر به افزایش سرعت تخریب شبکه پلیمری رزین و در نتیجه کاهش طول عمر و کارایی آن خواهد شد .

تاثیر دما :

در دماهای بالا اثر اکسید کنندگی مواد اکسنده تشدید می شود بنابراین لازم است دستورالعمل های ارائه شده متناسب با افزایش دما و با استفاده از نمودار زیر تصحیح شوند :

حذف مواد اکسنده از آب خوراک

بعنوان مثال اگر رزین در آبی با غلظت کلرآزاد برابر با ۰٫۲ میلی گرم در لیتر و در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد استفاده شود ، در دمای ۳۰ درجه باید این مقدار نصف شود. ( ضریب تصحیح ۰٫۵ )

در صورتی که دما از ۴۰ درجه سانتی گراد فراتر رود غلظت مواد مجاز اکسید کننده باید تقریبا صفر در نظر گرفته شود .

مواد اکسید کننده  اضافی را میتوان از طریق فیلتر کربن فعال یا با استفاده از ترکیبات احیا کننده نظیرنمک های دی تیونیت و سولفیت  یادی اکسید گوگرد خنثی کرد .

کلرامین های مورد استفاده برای گندزدایی آب آشامیدنی تا حدی توسط کربن فعال حذف می شوند و ممکن است به رزین های تبادل یونی  آسیب بزنند. در چنین شرایطی استفاده از بی سولفیت سدیم یا دی تیونیت ها برای حذف کلر امین ها ضروری است .

اطلاعاتی که در نوشته بالا به آنها اشاره شد اطلاعات کلی هستند و پیشنهاد می شود در صورت نیاز به اطلاعات دقیق به برگه مشخصات فنی رزین ها مراجعه شود. از جمله رزین های تبادل یونی متداول مورد استفاده در سختی گیر و دیونایزر موجود در بازار ایران میتوان به رزین های Purolite و Amberlite اشاره نمود.