تاريخچه رزين تبادل يوني

رزين هاي تبادل يوني پليمرهايي هستند كه در ساختار خود يون هاي مثبت يا منفي دارند. در اكثر موارد به شكل مهره‌ها ارائه مي‌شوند و مي‌توانند بدون تغيير فيزيكي و بدون تغيير، يون‌هاي متحرك خود را با يون‌هايي با همان علامت موجود در همان محلولي كه با آن در تماس هستند مبادله كنند. رزين هاي تبادل يوني بسته به ماهيت يون هايي كه قرار است مبادله شوند به دو دسته طبقه بندي مي شوند. اگر كاتيوني را مبادله كند به آن رزين كاتيوني و اگر آنيون را مبادله كند رزين آنيوني مي گويند. هر رزين با ظرفيت تبادل مشخص مي شود كه تعداد يون فعال موجود براي تبادل در واحد حجم را نشان مي دهد. پس از رسيدن به ظرفيت تبادل، رزين اشباع مي شود و براي بازگشت به حالت اوليه نياز به بازسازي دارد. يكي از برند هاي توليد كننده معروف رزين هاي تبادل يوني پرولايت مي باشد. رزين پرولايت يكي از كاربردي ترين محصولات براي تصفيه آب مي باشد . در ادامه به توضيحات كامل تري براي رزين پرولايت مي پردازيم.

خانواده هاي اصلي رزين پرولايت

رزين هاي كاتيوني قوي: رزين هاي پلي استايرن كه با حضور راديكال هاي سولفونيك با اسيديته نزديك به اسيد سولفوريك مشخص مي شوند.

رزين هاي كاتيوني ضعيف: رزين هاي پلي اكريليك كه با حضور راديكال هاي كربوكسيليك مشخص مي شوند كه مي توانند شبيه اسيدهاي آلي خاص مانند اسيد فرميك يا استيك باشند.

رزين هاي آنيوني قوي: رزين هاي پلي استايرن يا پلي اكريليك، با ساختار ژل يا ماكرو متخلخل، كه با حضور راديكال هاي آمونيوم چهارتايي مشخص مي شود.

رزين هاي آنيوني ضعيف: رزين هاي پلي استايرن با ساختار ماكرو متخلخل يا پلي اكريليك كه با راديكال هاي آمونيوم سوم مشخص مي شود.

رزين‌هاي جاذب: رزين‌هايي هستند كه براي تثبيت تركيبات غير يوني (كه اساساً مولكول‌هاي آلي هستند) غير از تبادل يوني و برگشت‌پذير در حلال‌هاي قطبي و غير قطبي در نظر گرفته شده‌اند.

رزين‌هاي بي‌اثر: اينها پليمرهايي بدون گروه فعال هستند كه براي جدا كردن دو لايه رزين از يكديگر يا در مبدل‌هايي كه بر خلاف جريان كار مي‌كنند استفاده مي‌شوند.

كاربردهاي رزين هاي پرولايت

برخي از كاربردهاي رزين هاي پرولايت به شرح زير مي باشد:

تصفيه آب: نرم شدن، كربن زدايي، دمينراليزاسيون

صنايع غذايي: كلسيم زدايي آب قند، تغيير رنگ شربت قند، املاح زدايي از شربت نشاسته.

صنايع شيميايي: بازيافت يا حذف فلزات، تصفيه كبالت

صنعت متالورژي: تصفيه سطح قطعات فلزي، بازيافت آب شستشو.

تاريخچه رزين هاي تبادل يوني

تاريخ كشف تبادل يوني به اواسط قرن نوزدهم بازمي‌گردد: تامپسون و وي متوجه شدند كه سولفات آمونيوم، پس از نفوذ در لوله‌اي پر از زمين، به سولفات كلسيم تبديل مي‌شود.

در سال 1905، گانز براي اولين بار آب را با عبور از سديم آلومينوسيليكات نرم كرد. اين مي تواند با محلول كلريد سديم بازسازي شود. در سال 1935، ليبكنشت و اسميت كشف كردند كه كربن هاي خاصي را مي توان سولفونه كرد تا يك مبدل كاتيوني پايدار شيميايي و مكانيكي ايجاد كند. علاوه بر اين، آدامز و هولمز اولين مبدل هاي كاتيوني و آنيوني مصنوعي را اختراع كردند، محصولاتي كه از چند تراكم فنل با فرمالدئيد از يك سو و از سوي ديگر با يك پلي آمين حاصل مي شود. سپس املاح معدني ممكن شد.

امروزه سيليكوآلومينات ها و رزين هاي فرموفنوليك مخصوص موارد خاص هستند و كربن سولفونه شده با پلي استايرن سولفونه جايگزين شده است.

نسل دوم: رزين هاي پلي استايرن

در سال 1944 بود كه d'Alelio اولين رزين مبتني بر پلي استايرن را اختراع كرد كه طبق فرآيند توضيح داده شده در بند 1 ساخته شد. دو سال بعد، مك برني مبدل هاي آنيوني مربوطه را با كلرومتيلاسيون و آمينا كردن همان نوع اسكلت توليد كرد.

مبدل هاي آنيوني شناخته شده قبلي ضعيف بازي و فقط اسيدهاي معدني ثابت بودند. رزين هاي جديد توليد شده بر اساس فرآيند مك برني، با خاصيت بازي قوي تر، امكان جذب اسيدهاي ضعيف مانند دي اكسيد كربن يا سيليس را فراهم مي كند. اكنون آب مي تواند به طور كامل غير معدني شود و خلوصي توليد كند كه قبلا فقط با تقطير چندگانه در پلاتين بدست مي آمد.

حتي امروزه، تبادل يوني تنها فرآيندي است كه مي‌تواند كيفيت آب مورد نياز براي ديگ‌هاي فشار قوي و براي ساخت نيمه‌رساناها را توليد كند.

نسل سوم: رزين هاي ماكرو متخلخل

براي مقابله با دو مشكل عملياتي، مسموميت رزين‌ها توسط اسيدهاي آلي طبيعي موجود در آب‌هاي سطحي و تنش‌هاي مكانيكي ناشي از نرخ جريان بالاي تاسيسات، سه توليدكننده مستقل (ادامه) رزين‌هايي را اختراع كردند كه داراي پيوند متقاطع‌تري هستند اما حاوي منافذ باز مصنوعي، انواع كانال‌هايي با قطر تا 150 نانومتر، كه امكان جذب مولكول‌هاي بزرگ را فراهم مي‌كنند. طبق قرارداد، رزين‌هاي ماكرو متخلخل به آن‌هايي گفته مي‌شود كه پليمر به‌طور مصنوعي با افزودن ماده‌اي به اصطلاح منفذساز متورم مي‌شود. در مونومر محلول است اما پليمريزه نمي شود رزين هاي ديگر رزين هاي نوع ژل ناميده مي شوند.

نسل چهارم: مبدل هاي آنيون پلي اكريليك

بين سال هاي 1970 و 1972، نوع جديدي از رزين هاي تبادل آنيوني پلي اكريليك ستون فقرات در بازار ظاهر شد. اين محصولات به دليل خاصيت ارتجاعي پليمر داراي مقاومت استثنايي در برابر مسموميت هاي آلي و پايداري مكانيكي بسيار خوبي هستند و استفاده از آنها رو به افزايش است.

توسعه هاي جديد

تكنولوژي ساخت رزين به بلوغ خاصي رسيده است. تلاش سازندگان امروزي بيشتر بر روي پايداري رزين ها و يكنواختي توزيع اندازه ذرات آنها متمركز است تا جستجو براي پليمرهاي جديد يا گروه هاي عاملي جديد.

بازدید :