رزین سختی گیر

 

 

استفاده از سخت گیر رزینی

از رزین سختی گیر می توان برای حذف آهن و منگنز از آب استفاده کرد. به این ترتیب زمانی که آب حاوی آهن از رزین تبادل یونی عبور می کند، این عناصر حذف می شوند، اما وجود ترکیبات آهنی باعث ایجاد رسوب بر روی رزین ها می شود. اما به طور کلی استفاده از سخت کننده های رزینی به تنهایی برای حذف آهن از آب موثر نیست.

رسوب آهن بر روی رزین تبادل یونی منجر به کاهش شدید عمر رزین می شود، علاوه بر این که ذرات آهن موجود در آب بین ستون های رزین تبادل یونی ته نشین شده و به مرور زمان باعث تبادل یونی می شود. فرآیند به اشتباه انجام شود.

رزین های کاتیونی معمولاً برای حذف یون های آهن در آب استفاده می شوند. بازسازی رزین ها در این روش با اسید سولفوریک انجام می شود.

دی یونیزه کردن آب به روش تبادل یونی (رزین کاتیونی و آنیونی)

در فرآیند تولید این آب دی یونیزه شده از رزین کاتیونی و همچنین رزین آنیونی برای استفاده از خاصیت جذب سطحی یون ها (تبادل یونی) استفاده می شود. هنگامی که تماس بین فاز مایع و جامد برقرار می شود، عناصر معلق و شناور در فاز مایع به سطح جسم جامد متصل شده و از فاز مایع جدا می شوند. از آنجایی که رزین ها قابلیت بازسازی دارند، به اصطلاح در بازه های زمانی خاصی شسته می شوند. با شستشوی رزین، عناصر متصل به رزین آزاد شده و رزین ها بازسازی می شوند. با احیای رزین ها می توان دوباره از آنها در فرآیند یون زدایی استفاده کرد.

چگونه رزین تبادل یونی را احیا کنیم؟

در این روش یونی از فاز جامد با یونی در فاز آبی جایگزین می شود. این فاز جامد همان رزین تبادل یونی است.

برای ایجاد تبادل یونی، آب به طور مداوم از بستر رزین به سمت تبادل یونی حرکت می کند

معمولاً از رزین های قلیایی قوی و رزین آنیونی برای حذف آرسنیک استفاده می شود.

رزین تبادل یونی یکی از پرمصرف ترین مواد برای حذف سختی آب هستند، این رزین ها بیش از 100 سال است که مورد استفاده قرار می گیرند و برای تولید آب نرم و خالص بسیار موثر هستند.

دانه های رزین با جذب یون های کلسیم و منیزیم از طریق تبادل یونی و بین رزین و محلول عمل کرده و در نهایت باعث کاهش سختی آب و افزایش سدیم در آب می شوند، زیرا با جذب یون های سخت رزین تبادل یونی، یون ها آنها سدیم را از خود آزاد می کنند.

رزین کاتیونی اسیدی قوی

پرمصرف ترین رزین در صنعت آب و فاضلاب رزین کاتیونی سدیم است. رزین کاتیونی قوی به شکل سدیم برای کاهش سختی آب و حذف یون های کلسیم و منیزیم استفاده می شود. طبق تجربه، رزین کاتیونی سدیم از نوع قوی علاوه بر کاتیون های سختی آب، یون های فلزی را با سدیم جایگزین می کند. رزین های کاتیونی قوی مانند اسیدهای قوی رفتار می کنند. این رزین ها بر پایه پلی استایرن با گروه اسید سولفونیک (-SO^3H  ) به عنوان یک گروه فعال هستند.

رزین کاتیونی قوی مصرف شده را می توان بازیافت و بازسازی کرد. احیا به صورت هیدروژن با استفاده از اسید قوی (مانند HCl) و احیای شکل سدیم با استفاده از محلول کلرید سدیم (NaCl) انجام می شود. برای بازسازی یک رزین کاتیونی قوی باید رزین را با آب نمک بشوییم که طی آن یون های منیزیم و کلسیم قفل شده در شبکه رزین باید با نمک سدیم جایگزین شوند. در پایان کار بازسازی، رزین کاتیونی (رزین سختی گیر) با آب شیرین شستشو داده می شود تا نمک اضافی آن گرفته شود و دستگاه آماده سرویس می باشد. در طی بازسازی با نمک سدیم، رزین پر از یون کلسیم دوباره به رزین کاتیون سدیم تبدیل می شود.

رزین کاتیونی اسید ضعیف

در رزین کاتیونی اسید ضعیف، گروه فعال به جای سولفوریک کربوکسیلیک است. این گروه مانند اسیدهای آلی ضعیف در محیط اسیدی یونیزه نمی شود، اما در محیط قلیایی یونیزه می شود و می تواند یون متحرک خود را مبادله کند.

رزین کاتیونی ضعیف قادر به جذب کاتیون های مربوط به قلیایی بودن آب هستند و نمی توانند تمام کاتیون های محلول را جذب کنند. رزین کاتیونی ضعیف بر پایه اکریلیک با گروه عاملی کربوکسیلیک اسید (-COOH) و دارای فرم هیدروژنی و ساختار R-COOH می باشد.

از هر نوع اسیدی می توان برای بازسازی رزین کاتیونی ضعیف استفاده کرد. بازیافت و بازیابی رزین کاتیونی ضعیف را می توان با راندمان بالا انجام داد. رزین های کاتیونی ضعیف میل ترکیبی بالایی با یون های هیدروژن دارند و در نتیجه احیای آنها به سادگی با استفاده از مقدار استوکیومتری اسید انجام می شود.

کاربرد رزین کاتیونی در هاردنر موتورخانه

موتورهای آب گرم و بخار به دلیل استفاده از تجهیزات گران قیمت در معرض آسیب ناشی از رسوبات آب هستند. تقریباً در اکثر صنایع و مجتمع های تجاری از موتورخانه به عنوان منبع گرمایش استفاده می شود. اگر آب شهری یا آب چاه مستقیماً وارد تاسیسات موتورخانه شود به دلیل وجود املاح معدنی به ویژه ترکیبات منیزیم و کلسیم باعث ایجاد رسوب در تاسیسات می شود. استفاده از رزین کاتیونی به عنوان یک سخت کننده قابل استفاده مجدد بهترین راه برای جلوگیری از رسوب در بویلرها و سایر تجهیزات موتورخانه است. با توجه به عملکرد رزین سختی گیر لازم است پس از مدتی رزین سختی گیر تعویض شود.

اندازه ذرات در رزین سختی گیر

رزین تبادل یونی در اندازه های ذرات مختلف و اندازه های زیرلایه ارائه می شوند. رزین های رایج تبادل یونی به شکل بسترهای کروی با اندازه ذرات یکنواخت تولید می شوند. ذرات کوچکتر سینتیک (حرکت) واکنش تبادل یونی را بهبود می بخشد، اما منجر به افزایش افت فشار آب و کاهش شدت جریان می شود.

پایداری رزین سختی گیر

پایداری مکانیکی یا فیزیکی رزین تبادل یونی کاتیونی عمدتاً تحت تأثیر سختی ساختار پلیمری و تناوب چرخه‌های تورم و انقباض در رزین تبادل یونی است.

عواملی مانند رسوب مواد (مانند هیدروکسید آهن) و گرفتگی سوراخ های رزین تبادل یونی، تغییر شکل گروه های عاملی و شکستن ساختار پلیمری رزین تبادلی در نتیجه کاهش ظرفیت تبادل یونی منجر به تجزیه شیمیایی رزین تبادل یونی می شود.

سختی گیر

سختی سنج آب بدون توضیح مفهوم سختی و انواع سختی آب ممکن است کمی ناملموس باشد. سختی آب به هرگونه وجود نمک و مواد معدنی یا هیدروکربنی گفته می شود که بر خواص کمی و کیفی آب تأثیر بگذارد. جدا از تاثیراتی که این سختی آب بر برخی خواص فیزیکی و شیمیایی آب می گذارد، وجود این املاح می تواند برای بدن انسان و تجهیزات یک کارخانه خطرناک باشد.

اثر چکش آب (شوک هیدرولیک)

این عامل به دلیل قطع ناگهانی جریان آب با فشار بالا (یک مشکل رایج در شبکه لوله‌کشی) است که باعث می‌شود دانه‌های رزین به بدنه مخزن گیر چسبیده و منجر به ترک خوردن و/یا شکستن پیوند بین رزین شود. مهره ها خواهد بود برای به حداقل رساندن خطر شوک هیدرولیکی، توصیه می شود در طراحی سیستم سختی آب از شیرهای برقی با سرعت بالا اجتناب کنید.

سطح بالای کلر (حمله کلر)

دانه های رزین توسط دینییل بنزن به یکدیگر متصل می شوند و با هجوم کلر به شبکه رزین، دوام و استحکام مواد دیونیل بنزن DVB تحت تأثیر قرار می گیرد و شبکه رزین شکسته و متورم می شود و در نتیجه بیشتر می شود. رطوبت وارد خود نگهدارنده می شود، با گذشت زمان، تورم بیشتر باعث می شود بستر رزین شکسته شود و خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهد.

فرآیند اکسیداسیون به دلیل سطوح بالای آهن

اگر از رزین های استاندارد تبادل یونی استفاده می کنید و مقادیر زیادی آهن در آب منبع شما وجود دارد، فرآیند اکسیداسیون ناشی از تماس آهن با اکسیژن ورودی به مخزن سختی گیر باعث می شود که اکسید آهن در داخل مخزن سختی گیر شونده تشکیل شود. محلول آب نمک ها بازسازی نمی شوند و رزین را اشباع می کنند و تمام فضای اطراف رزین را اشغال می کنند و از چسبیدن یون های سخت به دانه های رزین جلوگیری می کنند. اگرچه سختی گیر آب شما هنوز هم قادر به تولید آب نرم است، اما این کار را با کمترین ظرفیت انجام می دهد. برای حذف مقادیر بالای آهن، توصیه می کنیم از رزین مشکی مشبک استفاده کنید.