رزین تعویض یونی


تصفیه آب با استفاده از رزین تعویض یونی روشی رایج جهت کاهش سختی آب است. رزین های تبادل یونی ذراتی کوچک و کروی هستند که جهت حذف کاتیون ها و آنیونهای نامطلوب از آب به کار می روند . رزین ها جهت تولید آب نرم با خلوص بالا استفاده می شوند که در ادامه به بررسی کامل آنها می پردازیم.

رزین تعویض یونی

آنچه که در ادامه خواهید خواند :

رزین تبادل یونی (رزین تعویض یونی) چیست؟

رزین تعویض یونی پلیمرهایی با ساختار شبکه ای و متخلخل هستند که یک یون بعنوان جزئی از این ساختار بطور دائم در آن مستقر است. با توجه به اینکه رزین از نظر بار الکتریکی خنثی است از این رو به اندازه اکی والان های یون غیر متحرک باید یون متحرک در داخل شبکه رزین موجود باشد.
در هنگام تبادل یون، هر یون با یون با بار مشابه جایگزین خواهد شد. بعنوان مثال در سختی گیر ها، بنیان سولفات موجود در رزین های کاتیونی هر یون منیزیم یا کلسیم خود را با دو یون سدیم تعویض می نماید.
سختی، متداولترین پارامتری است که در آبها مورد توجه قرار می گیرد و شامل یونهای منیزیم و کلسیم محلول در آب است. در عمل حذف سختی توسط سختی گیر، یونهای سدیم موجود در شبکه رزین با یونهای منیزیم و کلسیم موجود در آب جایگزین می شوند.
هر چه مقدار یونها در آب خام ورودی پایین تر باشد طول دوره بهره برداری رزین بالاتر و تعداد دفعات احیا کمتر خواهد بود. به همین دلیل است که در خصوص آبهای شور یا آب دریا استفاده از سختی گیر امکان پذیر نیست و استفاده از
سیستمهای اسمز معکوس یا روشهای تقطیری و تبخیری پیشنهاد می شود.
باید توجه داشت که همه یونها نمی توانند توسط رزین جذب شوند و بعضی یونها باعث تخریب رزین می شوند.
در طبقه بندی کلی رزین ها اگر گروه یونی غیر متحرک مستقر در شبکه رزین یک آنیون ( بعنوان مثال سولفونیک) باشند بنیان رزین دارای بار منفی بوده و رزین در شبکه خود یک کاتیون متحرک خواهد داشت. به چنین رزینی رزین کاتیونی می گویند.
در خصوص رزین های آنیونی نیز بنیان رزین دارای بار مثبت بوده و در شبکه رزین آنیون متحرک وجود خواهد داشت. رزینهای مخلوط (mixed) نیز آمیزه ای از رزین های آنیونی و کاتیونی هستند.

بیشتر بخوانید:اسمز معکوس (RO )

ساختار رزین تبادل یونی

رزین های تبادل یونی بطور کلی از سه بخش تشکیل شده اند که عبارتند از:

  • شبکه فضایی سه بعدی متشکل از ساختار پلیمری نامحلول : ساختار های پلیمری از پلیمرهای متقاطع (Cross-Linked) مانند پلی استایرن، پلی آکریلیک اسید و … تشکیل شده اند.
  • گروه عاملی یونی متصل به ساختار : این گروه به ساختار پلیمری متصل هستند و دارای گروه های عاملی یونی با یونهای قابل تعویض مانند   N(CH3)3Cl-   ,   -COOH , NaSO3 یا گروه های غیر یونی قطبی مانند N(CH3)2- و …  هستند.
  • منافذ یونی قابل تعویض با بار های مخالف بر روی گروه عاملی : منافذ ساختار پلیمری (منفذ ژلی) و منافذ مویرگی بین ساختار های پلیمری است که در رزین های تبادلی یونی خشک و مرطوب وجود دارد.

انواع رزین تبادل یونی ( رزین تعویض یونی)

رزین ها بر اساس گروه عاملی متصل به پایه پلیمری رزین به ۴ دسته کلی تقسیم می شوند:

  • رزین های تعویض یونی کاتیونی قوی ( Strong acidic cation exchange resins)

این رزین ها شامل یک گروه اسیدی قوی برای تبادل با یونهایی فلزی موجود در محلول هستند .متداولترین اسید مورد استفاده در این رزین ها اسید سولفونیک است که به هردو فرم اسیدی و نمک به شدت یونیزه می شود .

  • رزین های کاتیونی ضعیف(Weak acidic cation exchange resins)

در این رزین ها گروه کربوکسیلیک اسید جایگزین سولفونیک اسید شده است.

  • رزین های آنیونی قوی( Strong basic anion exchange resin)

همانند رزین های کاتیونی قوی ، این رزین ها نیز به شدت یونیزه می شوند . شامل گروه های آنیونی کواترنری (چهار تایی) مانند تری متیل آمونیوم یا هیدروکسیل می باشند.
بمنظور احیای این رزین ها از هیدروکسید سدیم استفاده می شود.

  • رزین های تعویض آنیونی ضعیف ( Weak basic anion exchange resin)

درجه یونیزاسیون این رزین ها توسط pH کنترل می شود بطوریکه در  pHهای بالاتر از ۷ سرعت تبادل شروع به کاهش یافتن می کند. این رزین ها اسید را جذب می کنند ولی در تجزیه نمک ها موثر نیستند .برای احیای این رزین ها از باز های ضعیف مانند هیدروکسیدآمونیوم، سدیم کربنات یا آمین ها استفاده می شود.

رزین تبادل یونی در تصفیه آب

رزین ها به دلیل ظرفیت بالا کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف از جمله صنعت تصفیه آب دارند.رایج ترین کاربرد رزین ها در نرم سازی و تصفیه آب است .رزین های تعویض یونی قادر به تبادل یونهای موجود در محلول هایی هستند که با آنها در تماس می باشند .در عین حال رزین ها نامحلول بوده و در چنین محلول هایی حل نمی شوند.رزین ها به طور معمول از سدیم پوشانده شده اند و با عبور آب سخت از روی رزین ، یونهای کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت با یونهای سدیم جایگزین می شوند .برای احیای مجدد رزین ها با عبور آب نمک از روی بستر رزین ، یونهای سدیم وارد شبکه پلیمری رزین شده و رزین مجددا احیا می شود.

نحوه کار رزین تبادل یونی

  • بطور کلی عملکرد رزین های کاتیونی و آنیونی به صورت زیر انجام می شود :

رزین ها ی کاتیونی: کاتیونهای فلزی ( , ,و …) موجود در محلول آبی با یون  تولید شده از گروه های اسیدی مانند اسید سولفونیک (SH )، گروه کربوکسیل (-COOH ) یا گروه فنل (OH ) روی رزین تبادل کاتیونی مبادله می شوند بطوریکه کاتیونهای موجود در محلول به رزین منتقل می شوند و یون  روی رزین وارد آب می شود.

رزین های آنیونی : آنیونهای موجود در محلول آبی ( Cl وHC) با یون  O تولید شده از گروه های پایه شامل گروه های آمینه کواترنری (یا گروه های آمین(-N) مبادله می شوند .در این رزین ها آنیونها ی موجود در آب به رزین منتقل می شود و یون هیدروکسید روی رزین به آب منتقل می شود.

احیاء رزین تبادل یونی

احیای رزین ها به دو صورت هم سو و غیر هم سو انجام می شود .زمانی که محلول احیا کننده از بستر رزین بصورت هم جهت با جریان بهره برداری حرکت کند جریان همسو است.زمانیکه حرکت محلول احیا در خلاف جهت جریان بهره برداری باشد، جریان غیر همسو یا متقابل است.

جریان همسو (Co-Flow Regeneration) : این روش شامل ۵ مرحله کلی است و بسته به طراحی سیستم ممکن است بین یک تا دو ساعت طول بکشد.

جریان غیر همسو (Counter Flow Regeneration) : این روش شامل سه مرحله است.

زمان تعویض رزین یونی

جهت عملکرد مطلوب رزین باید به نکات زیر توجه کرد:

  • اگر رزین تبادل یون توسط مواد آلی یا آهن آلوده شود با استفاده از مواد شوینده  با درصد بالا می توان رزین را مجددا شستشو داد .اما در چنین مواردی بهترین راه تعویض رزین می باشد .
  • زمانیکه از رزین به مدت طولانی استفاده شود به مرور زمان  رزین در تماس با مواد کلر دار تخریب می شود و منجر به افت فشار آب در سختی گیر میگردد.در صورت عدم تعویض رزین تکه های خرد شده رزین وارد سیستم آب شهری شده و منجر به گرفتگی شیرهای آب می گردد.
  • اگر دستگاه سختی گیردر محیط  بیرون نصب شود پس از مدتی رزین ها در اثر رشد جلبک آلوده می شوند و باید تعویض شوند.

کاربرد رزین تعویض یونی

از مهم ترین کاربرد های رزین یون میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

  • صنعت تصفیه آب و فاضلاب
  • صنایع غذایی
  • صنعت داروسازی
  • صنایع شیمیایی
  • تولید آب با درصد خلوص بالا

رزین پرولایت C100

متداول ترین رزین مورد استفاده در سختی گیر ها رزین پرولایت  C100 E می باشد.از جمله گرید های مختلف رزین پرولایت میتوان به پرولایت  C100E، C100S  ،C100C، C100DL اشاره کرد.رزین های پرولایت  C100 به دلیل طول عمر بالا و استحکام قابل قبولی که دارند در صنایع مختلف کاربرد های فراوانی دارند.

قیمت رزین تصفیه آب

برای انتخاب رزین های تعویض یونی می توانید با کارشناسان شرکت صنعت تاسیسات میلاش تماس بگیرید.

محصولات مرتبط

STAM.IR STAM.IR STAM.IR