رزین سختی گیر

رزین سختی گیر:

در سال 1870 با انجام آزمایش های گوناگونی ثابت شد که برخی از کانی های طبیعی مخصوصا زئولیت ها دارای توانایی انجام تبادل یون می باشند. در واقع به رزین های معدنی، زئولیت می گویند و این مواد یون های سختی آور آب ( کلسیم و منیزیم) را از بین برده و به جای آن یون سدیم آزاد می کردند از این رو به زئولیت های سدیمی معروف شدند. کارگیری از زئولیت های سدیمی در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چرا که از سویی نیازی به حضور مواد شیمیایی نبود و از طرف دیگر اثرات جانبی نیز نداشتند.

موارد استفاده و کاربرد رزین آنیونی و کاتیونی

رزین های موازنه کننده یون، ذرات جامدی می باشند که قادر هستند یون های نامطلوب در محلول را با همان میزان اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه تعویض کنند. رزین های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی است به صورتی که از نظر الکتریکی خنثی می باشند. موازنه کننده ها با محلول های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون، متحرک و قابل جایگزینی می باشد به عنوان مثال، یک جایگزین کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی می باشد که شامل رادیکال های آنیونی –SO23 است که کاتیون متحرکی مانند +H یا +Na به آن هستند این کاتیون های متحرک قادر هستند در یک واکنش جایگزین یونی شرکت نمایند به همین صورت یک جایگزین کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی می باشد که آنیون های متحرکی مثل –Cl یا –OH به آن وصل می باشد. در اثر جایگزین یون، کاتیون ها یا آنیون های موجود در محلول با کاتیون ها و آنیون های موجود در رزین جابجا می شوند، به طوری که هم محلول و هم رزین ها از نظر الکتریکی خنثی باقی می ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل گردد.

رزین کاتیونی

برای اینکه یک جایگزین کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:

• خود دارای یون باشد.

• در آب غیر محلول باشد.

• فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد، به صورتی که یون ها بتوانند به آسانی در شبکه جامد رزین های وارد و یا از آن خارج گردند.

رزین های کاتیونی در اثر واکنش فنل و یا مشتقات آن با فرمالدئید و بعد سولفونه کردن آنها به کمک اسید سولفوریک به حالت توده ای تهیه پلی مریزاسیون استایرن میزانی دی وینیل بنزن اضافه گردد پلی مری با ساختار شبکه ای ساخت می گردد که در اثر سولفونه کردن آن، رزین کاتیونی قوی تهیه می شود. هر وقت به جای گروه سولفونیک اسید گروه کربوکسیلیک اسید جانشین گردد، رزین کاتیونی ضعیف، ساخته می شود اما روش ساده تر جهت تهیه این رزین ها ترکیب متاکریلیک اسید با دی وینیل بنزن می باشد.

پر مصرف ترین رزین کاتیونی در صنعت آب و فاضلاب رزین کاتیونی سدیم است که در واحد سختی گیری برای حذف سختی آب کارگیری می شود.

با رزین های کاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می توان آهن و منگنز را مثل بقیه کاتیون ها از بین برد ولی به دلیل امکان آلوده شدن رزین ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت نمود. اولا باید دقت کرد که قبل از بین بردن یون آهن به وسیله ی رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد زیرا در اثر مجاورت با هوا، آهن و منگنز محلول در آّب اکسیده شده غیر محلول در می آیند و در نتیجه روی ذرات رزین ته نشین شده و موجب آلوده شدن رزین می شود.

رزین کاتیونی

با کارگیری از رزین های تبادل یونی می توان لیزین را که جز اسید آمینه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی خوک ها، ماهیان و سایر گونه های حیوانی است، را تخلیص نمود. علت اهمیت تخلیص این اسید آمینه، نزدیکتر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندی های آنها در استفاده مواد خام و ... می باشد با توجه به اینکه میزان لیزین در دانه ها، مخصوصا غلات ناچیز است.

• از بین بردن سیلیکا از آب های صنعتی با کارگیری از رزین های آنیونی قوی

• از بین بردن آمونیاک از هوا توسط زئولیت های طبیعی اصلاح شده (کلینوتپلولیت)

آب های مورد استفاده در صنایع و شرب در کشور ایران دارای املاح زیادی هستند.

املاح کلسیم و منیزیم از جمله عمده ناخالصی های آب های کشور ایران به حساب می آیند. میزان بیش از حد این املاح در کلیه مصارف صنعتی و بهداشتی و خوراکی آب مناسب نمی باشند. سختی آب، عامل به وجود آورنده رسوب در دیگ های بخار، چیلر ها، برج های خنک کننده و دستگاه های سرد کننده و ... می باشند. در صنایع نساجی و رنگ رزی کیفیت موجب افت رنگ می گردد. سختی بیش از حد آب سبب سو هاضمه و بروز بیمار های کلیوی در انسان می گردد.

رایج ترین روش برای از بین بردن سختی آب و سختی گیری کارگیری از سیستم سختی گیر رزینی می باشد. مواد شیمیایی مورد استفاده در دستگاه سختی گیر معمولا سیلیس و رزین کاتیونی و یا رزین آنیونی هستند. در عملیات سختی گیری به منظور از بین بردن کلسیم و منیزیم آب سخت از میان بستر رزین های تبادل یونی که در درون یک مخزن استوانه ای و عمودی قرار دارند، گذر می نماید. رزین تبادل یونی، سدیم موجود خود را با کلسیم و منیزیم موجود در آب تعویض می نماید به طوری که آب گذرانده از بستر رزین، بدون سختی و تنها دارای نمک های سدیم می باشد و در این شرایط کلسیم و منیزیم در داخل رزین جای گرفته اند. رزین سختی گیر دارای ظرفیت نامحدود نمی باشد و قبل از آنکه ظرفیت رزین سختی گیر اشباع شود، می بایست فرآیند تزریق رزین با محلول کلرید سدیم یا همان نمک متبلور انجام گردد.

اگر رزین کاتیونی با محلول کلرور سدیم یا نمک شستشو داده شود، خاصیت سختی گیری خود را دوباره به دست آورده و احیا می گردند. معمولا برای تزریق رزین از آب و نمک با غلظت 10% باید مصرف شود. غلظت های کمتر و یا بیشتر از 10% نمک اثر کمتری دارند و خلوص نمک عامل خیلی مهمی در تزریق مناسب رزین کاتیونی سختی گیر است کاربرد از نمک متبلور شده با خلوص 99 درصد که اگر از سنگ نمک و نمک معمولی استفاده شود به علت ناخالصی در نمک عمر رزین بسیار پایین آمده و رزین به صورت کامل احیا نمی شود.

رزین کاتیونی

کارگیری از آّب چاه یا آب ورودی به کارخانه و یا شیر آب جهت تهیه آب و نمک اشتباه دیگر اکثر کارخانجات و کارگاه ها است که باعث می شود ناخالصی آب مورد مصرف برای تولید آب و نمک تزریق رزین دوباره به رزین انتقال می یابد و احیای مناسب صورت نگیرد و عمر مفید رزین که بیش 5 سال می باشد کم گردد توصیه می شود برای بار اول تزریق از آب مقطر استفاده شود و برای دفعات بعد از آب سبک شده به وسیله دستگاه سختی گیر که در ظروف نگهداری برای احیا از آب مقطر مصرف گردد.

کارگیری از آب های گل آلود و دارای مواد معلق و همچنین آب هایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین هستند، رزین سختی گیر را زود فرسوده و آب دهی دستگاه سختی گیر را کم می نماید. توصیه می شود قبل از دستگاه سختی گیر با رزین آنیونی و کاتیونی، مواد معلق آب ، توسط یک فیلتر مناسب تا حدودی جدا گردند.