رزین تبادل یونی

رزین های تبادل یونی چیست؟

تبادل یونی یک فرآیند برگشت پذیر است که بین یک محلول و یک ماده تبادلی، به طور کلی یک رزین مصنوعی، رخ می دهد. رزین ها پلیمرهای نامحلول با شکل کروی با قطرهای عموماً بین 5/0 تا 1 میلی متر هستند که قابلیت تبادل یون با محلولی که از خود می گذرد را دارند.

انواع رزین ها

چهار خانواده اصلی رزین ها وجود دارد: رزین تبادل یونی کاتیونی و آنیونی که هر کدام می توانند قوی یا ضعیف باشند. بسته به نوع یونی که قادر به تبادل هستند، رزین ها به دو دسته کاتیونی یا آنیونی طبقه بندی می شوند و بسته به گروه عملکردی می توانند قوی یا ضعیف باشند.

 

رزین های کاتیونی، آنیونی، قوی یا ضعیف

رزین های قوی در سراسر محدوده pH عمل می کنند، در حالی که رزین های ضعیف فقط در یک محدوده محدود می توانند تبادل کنند: کاتیونیک های ضعیف در میدان خنثی یا بازی کار می کنند، در حالی که آنیونیک های ضعیف در میدان خنثی یا اسیدی کار می کنند. تبادل بین رزین و محلول توسط تعادل شیمیایی یا بهتر است بگوییم غلظت یونی شرطی شود: وقتی غلظت یون خاصی روی رزین کمتر از محلول باشد، یون به رزین مهاجرت می کند، در غیر این صورت برعکس خواهد شد.  اندازه یون و بار الکتریکی آن نیز بسیار مهم است، یون های بزرگتر با ظرفیت بیشتر میل ترکیبی بیشتری دارند و راحت تر مبادله می شوند.

هیچ رزین کاملاً انتخابی وجود ندارد، تمایل متفاوت به یون‌های مختلف لزوماً مستلزم حذف نه تنها یک یون خاص، بلکه سایر یون‌های موجود در محلول با علامت مشابه است، البته در درصدهای متفاوت.

عملکرد رزین سختی گیر

رزین ها در ستونی قرار می گیرند که در آن عملیات تعویض انجام می شود و بالای آن دریچه ای برای کنترل خودکار مراحل شستشو و بازسازی تعبیه شده است. بازسازی را می توان زمان بندی کرد (به لطف یک تایمر، فازها در روزها و زمان های خاصی برنامه ریزی می شوند) یا به صورت حجمی (فرایند فقط پس از عبور جریان معینی از آب از شیر مجهز به یک لیتر شمار فعال می شود). 

بازسازی یک عملیات دوره ای لازم برای حفظ ظرفیت تبادل رزین است که پس از عبور حجم معینی از آب، تمایل به اتمام دارد. قبل از اینکه این اتفاق بیفتد، رزین باید در زمان یا حالت حجمی با محلول احیا کننده غنی از همان نوع یون هایی که در طول تبادل از دست داده است، درمان شود. به عنوان مثال، یک رزین نرم کننده که یون های کلسیم و منیزیم را به دست می آورد و یون های سدیم را آزاد می کند، باید با محلول کلرید سدیم بازسازی شود: سدیم روی رزین می نشیند، در حالی که کلریدهای کلسیم و منیزیم با آب دفع می شوند. هنگامی که دستگاه در حال بازسازی است، نمی تواند آب تصفیه شده را تحویل دهد، بنابراین در مواردی که برای اطمینان از تداوم سرویس ضروری است، باید حداقل دو ستون تعویض ارائه شود که به صورت موازی و با بازسازی های متناوب کار کنند.

برای اینکه فرآیند تبادل با موفقیت انجام شود، لازم است زمان تماس کافی بین آب و رزین ها تضمین شود، پارامتری که می تواند با سرعت عبور، یعنی نسبت بین سرعت جریان آب تصفیه شده (m3) تعیین شود. شکل بستر رزین نیز مهم است، باید ارتفاع آن کمتر از 60-75 سانتی متر باشد.

موارد استفاده از رزین های تبادل یونی

نرم کننده آب (سختی گیر)

یکی از کاربردهای اصلی رزین های تبادل یونی، نرم کردن آب است که از طریق تبادل یون های کلسیم و منیزیم با سدیم انجام می شود که در محلول نمک های غیر لایه بردار ایجاد می کند. رزین های مورد استفاده در نرم کننده های آب کاتیونی قوی هستند و از طریق شستشو با آب و محلول های کلرید سدیم قابل بازسازی هستند. این رزین ها را سختی گیر رزینی  ، رزین سختی گیر  و رزین تصفیه آب نیز می نامند . 

دمینرالیزاسیون 

کاربردهای بسیار دیگری برای رزین ها وجود دارد، مانند دمینرالیزاسیون که طی یک مرحله دوگانه انجام می شود: آب ابتدا با رزین های کاتیونی برای حذف یون های مثبت، سپس با رزین های آنیونی برای حذف یون های منفی، تصفیه می شود. نتیجه یک ' آب غیر معدنی این رزین های مختلف در سیلندرهای جداگانه قرار دارند و برای هر یک از آنها بازسازی متفاوتی پیش بینی شده است: برای رزین های کاتیونی اسید هیدروکلریک و برای سود سوزآور آنیونی. اگر می خواهید درجه خلوص بسیار بالایی بدست آورید، می توانید آب غیر معدنی شده را با یک رزین میکسبد که از مخلوطی از هر دو نوع رزین تشکیل شده است، تصفیه کنید.

حذف رنگ و بو

برخی از رزین ها به دلیل ویژگی ها و ساختارشان قابلیت حذف رنگ محلول ها و حذف بوی نامطبوع را دارا می باشد . به همین جهت آنها را رزین رنگبر با رزین رنگبری می نامند . نمونه ای از کاربرد آنها رنگبری شربت قند می باشد . 

حذف نیترات ها

حذف نیترات ها می تواند با استفاده از رزین های آنیونی قوی انجام شود که می توانند با محلول های کلرید سدیم بازسازی شوند. بازسازی رزین ها بخشی از تعمیر و نگهداری معمول سیستم است، اما در طول زمان ممکن است کارایی تجهیزات از دست برود، به طوری که نیاز به مداخله فوق العاده توسط تکنسین باشد. دلایل عملکرد بد یک دستگاه رزین می تواند متفاوت باشد:

• سایش مکانیکی : پودر شدن و در نتیجه از بین رفتن بخشی از رزین (در حدود 4-5٪ در سال).
• مسمومیت شیمیایی (به دلیل کلر آزاد که اکسید می شود یا وجود برخی یون ها مانند آهن که بسیار شبیه هستند و به طور برگشت ناپذیری به رزین متصل می شوند).
• نبود پیش فیلتراسیون کافی، که می تواند باعث کثیف شدن رزین ها شود 

در نهایت، باید به خاطر داشت که وجود مواد آلی که رزین‌ها از آن ساخته می‌شوند، می‌تواند به تکثیر باکتری کمک کند، بنابراین در مواردی که آب تصفیه‌شده برای مصرف انسان استفاده می‌شود، توصیه می‌شود یک سیستم ضدعفونی، به طور کلاسیک یک لامپ UV در پایین دست نصب شود.

خرید رزین تبادل یونی 

رزین های تبادل یونی انواع مختلفی دارند و دارای قیمت های متفاوتی می باشند . از مطرح ترین تولید کنندگان سختی  گیر رزینی ، شرکت پرولایت انگلستان می باشد . رزین پرولایت از کیفیت فوق العاده ای برخوردار می باشد . بازار جهانی رزین را در اختیار دارد . جهت خرید رزین های سختی گیر شما می توانید با متخصصان این حوزه مشورت کرده و با توجه به نیازی که دارید ، رزین متناسب با نیاز خود را خریداری نمایید .