رزين سختي گير

در طي عمليات تبادل يوني، آب از يك رزين حاوي يون هاي قابل تعويض عبور مي كند. يون هاي اتصال قوي تر، يون هاي اتصال ضعيف تر را جابجا مي كنند و از آب خارج مي شوند. دو نوع تبادل يوني وجود دارد - تبادل آنيوني و تبادل كاتيوني. رزين هاي تبادل آنيوني معمولاً كلريد را با آلاينده هاي آنيوني مانند اورانيوم مبادله مي كنند. رزين هاي تبادل كاتيوني معمولاً سديم يا پتاسيم را با آلاينده هاي كاتيوني مانند راديوم مبادله مي كنند. رزين‌هاي بستر مخلوط با محيط‌هاي تبادل كاتيوني و آنيوني در دو لايه براي سيستم‌هايي كه نياز به حذف راديوم و اورانيوم دارند موجود است. تبادل يوني همچنين براي حذف ذرات بتا و ساطع كننده فوتون موثر است.

انواع رزين تبادل يوني

رزين تبادل كاتيوني

يك رزين تبادل كاتيوني مصنوعي رايج از پليمريزاسيون استايرن و مقدار كمي دي وينيل بنزن و به دنبال آن سولفوناسيون به دست مي آيد. سديم پلي استايرن سولفونات، سديم زيركونيوم سيكلوسيليكات نمونه هايي از رزين تبادل كاتيوني هستند.

به طور معمول، H+ كاتيون قابل تعويض در اين نوع رزين است. وقتي آن را با يون هاي Na+ درمان مي كنيم، يون H+ با يون Na+ جايگزين مي شود.

مبدل كاتيوني → (آنيون رزين-)H+

(آنيون رزين-)H+ + Na+ → (آنيون رزين-) Na+ + H+

براي نرم شدن آب، از زئوليت هاي طبيعي يا مصنوعي به عنوان رزين تبادل كاتيوني مصنوعي استفاده كرديم، زيرا آنها چندين بار بازسازي مي شوند.

رزين هاي تبادل آنيوني

رزين تبادل آنيوني پليمري است كه داراي آمين ها يا گروه هاي آمونيوم چهارتايي در يك شبكه پليمري است.

در اين رزين، يون كلريد يون قابل تعويض و مابقي كاتيون پليمري حجيم غير قابل تعويض است.

مبدل آنيون → (رزين آنيون+)Cl−

(آنيون رزين+)Cl− + OH− → (آنيون رزين+)OH− + Cl−

يك كاربرد قابل توجه رزين تبادل كاتيوني و آنيوني، نرم كردن يا يون زدايي آب است. بسته به گروه هاي حساس، رزين هاي تبادل يوني به طور كلي به چهار گروه طبقه بندي مي شوند.

محدوديت ها رزين تبادل يوني چيست؟

براي اينكه تبادل يوني عمل كند، آلاينده بايد به شكل يوني مناسب باشد و بايد قوي‌تر از يون جابجا شده بچسبد. رقابت با يون هاي ديگر (مانند سولفات و سختي) مي تواند ظرفيت سرويس بستر رزين را براي راديونوكلئيد هدف كاهش دهد.

با تبادل يوني، يك يون ترجيحي تر مي تواند اثري به نام پيك كروماتوگرافي يون كمتر ترجيحي ايجاد كند. پيكينگ كروماتوگرافي باعث مي شود كه يون كمتر ترجيح داده شده از بستر رزين با غلظت بالاتري نسبت به غلظت ورودي خارج شود. اگر بستر در زمان مناسب بازسازي نشود اين اتفاق مي افتد. اثرات پيك كروماتوگرافي يا pH پايين با تبادل آنيون را مي توان با كاركردن دو يا چند بستر تبادل يوني به صورت موازي به حداقل رساند. اگر پيك كروماتيك نگران كننده باشد، بسترهاي موازي مي توانند خارج از فاز در چرخه هاي خدمات مربوطه خود كار كنند، بنابراين هرگونه پيشرفت آرسنيك، نيترات و قلياييت در يك بستر منفرد با جريان هاي ديگر تيمار شده از بستر (هاي) باقي مانده رقيق مي شود. ).

رزين هاي آنيوني مي توانند توسط اكسيدان هايي مانند كلر آسيب ببينند. اگر نمي توان از پيش گندزدايي اجتناب كرد، كلر بايد به گونه اي دوز شود كه هنگام ورود به واحد تبادل يوني مقدار بسيار كمي باقي بماند. همچنين مي توان كلر را قبل از ورود به واحد تبادل يوني با مواد شيميايي دكلره يا كربن فعال حذف كرد.

ملاحظاتي كه براي رزين تبادل يوني وجود دارد؟

رسوب رزين سختي گير نيز ممكن است در تبادل يوني نگران كننده باشد. ذرات و فلزات (مانند آهن، منگنز، يا كربن آلي كل [TOC]) موجود در آب منبع مي‌توانند محيط را مسدود كنند يا محل‌هاي تبادل را رسوب دهند و مسدود كنند. پيش تصفيه و پيش تصفيه مي تواند به حذف تركيبات رسوب دهنده و حفظ عمر بستر كمك كند. با اين حال، فرآيند پيش تصفيه نيز ممكن است راديونوكلئيد را حذف كرده و مشكل دفع را ايجاد كند. تبادل آنيون مي تواند قليايي بودن آب را كاهش دهد. افزايش قلياييت با افزودن كربنات يا كاستيك ممكن است ضروري باشد.

ملاحظات دفع

اگرچه رزين‌ها را مي‌توان بازسازي كرد، اما در اين فرآيند محلول‌هاي ضايعاتي با سطوح بالايي از آلاينده‌ها حذف شده و نمك احياكننده توليد مي‌شود. باقيمانده هاي تصفيه ايجاد شده توسط تبادل يوني ممكن است شامل آب نمك، شستشوي معكوس، آب شستشو و رزين هاي كهنه/بي اثر باشد. گزينه هاي دفع مايع ممكن است شامل تخليه مستقيم، تخليه به يك سيستم فاضلاب، تخليه به يك تصفيه خانه فاضلاب، يا دفع به يك چاه كنترل تزريق زيرزميني UIC باشد. رزين كهنه/غير موثر بايد در كلاس مناسبي از محل دفن زباله دفع شود. برخي از ايالت ها ممكن است اجازه استفاده از لجن هاي تصفيه خانه و آبياري اسپري فاضلاب را بدهند. راديونوكلئيدها ممكن است به قدري در آب نمك و رزين متمركز شوند كه ممكن است نياز به روش‌هاي ويژه‌اي براي نگهداري و دفع داشته باشند. سيستم‌ها ممكن است از رسانه‌هاي يكبار مصرف استفاده كنند كه مي‌تواند توسط زباله حذف شود، و از رزين تا فرسودگي (به‌جاي بازسازي) استفاده كنند.

قيمت رزين سختي گير

اگر قصد خريد رزين سختي گير را داريد و به دنبال قيمت آن هستيد بايد به چند نكته توجه داشته باشيد. به دليل اين كه اين محصول از كشور هاي ديگر صادر مي شود و مدام ارز در كشور در حال بالا و پايين رفتن است نمي توان يك قيمت ثابت براي اين محصول در نظر گرفت. اگر به دنبال قيمت ثابت از هر محصول رزين هستيد مي توانيد از سايت صنعت آب و پمپ ايران ديدن كنيد. در اين سايت تمام نحصول رزين با قيمت رزين سختي گير موجود مي باشد.

بازدید : 0

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 : 0

وظايف اصلي رزين تصفيه آب

حذف (ديونيزاسيون) آنيون ها و كاتيون هاي مختلف محلول در آب، هدف اصلي استفاده از رزين تصفيه آب است كه به راحتي يون هاي معدني را از آب حذف مي كنند. اين يك فناوري تصفيه آب با استفاده از اصل تبادل يوني است. يك فرآيند تصفيه نهايي به نام آب فوق خالص 18.2 MΩ.cm  با استفاده از يك رزين تبادل يوني (رزين تصفيه آب) لايه مخلوط انجام مي شود. دو نوع رزين وجود دارد كه شامل رزين تبادل كاتيوني و رزين تبادل آنيوني مي باشد.

اصل كار رزين تصفيه آب

رزين هاي كاتيوني از يون هاي هيدروژن H plus  براي تبادل كاتيون ها در آب استفاده مي كنند. و رزين‌هاي آنيوني از يون‌هاي هيدروكسيد OH-  براي جايگزيني آنيون‌ها، يون‌هاي هيدروژن و يون‌هاي هيدروكسيد براي تشكيل آب خنثي، با استفاده از يون‌هاي سديم Na به اضافه همه كاتيون‌ها و يون كلريد Cl-  براي نشان دادن همه آنيون‌ها براي تبادل يوني استفاده مي‌كنند. واكنش: دو نوع ظرفيت تبادل يوني وجود دارد كه شامل قوي و ضعيف مي باشد. با توجه به كاربردهاي مختلف، رزين هاي مختلف مانند رزين آنيوني و رزين كاتيوني داراي گروه هاي عملكردي شيميايي متفاوتي هستند كه در نتيجه ظرفيت تبادل (قابليت تصفيه) و شرايط بازسازي متفاوت است.

بازسازي رزين هاي تبادل يوني

تبادل يوني يك واكنش برگشت پذير است كه از يك اسيد قوي (براي رزين هاي تبادل كاتيوني) يا يك باز قوي (براي رزين هاي تبادل آنيوني) براي شستن يون هاي اضافي براي بازسازي و استفاده مجدد استفاده مي كند. پس از اتمام ظرفيت جذب اين رزين ها، بايد دوباره كاهش يابد. رزين هاي تبادل كاتيوني براي احيا به يون هاي اسيد قوي H+  نياز دارند (با مزيت غلظت). در مقابل، يون هاي پايه قوي OH-  براي كاهش آنيون ها مورد نياز است.

ظرفيت جذب و توالي تبادل رزين تبادل يوني براي يون هاي مختلف:

ظرفيت جذب رزين كاتيوني براي كاتيون هاي مختلف متفاوت است كه اين نيز در اثر تبادل بين كاتيون هاي مختلف در سطح رزين سختي گير ايجاد مي شود. قدرت و روابط نسبي مبادله به شرح زير است:

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>CU2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ag+>Cs+>K+>NH4+>Na+>H اضافي

قدرت ميل تركيبي بين رزين تبادل آنيون و هر آنيون عبارت است از:

S042->I–>NO3–>NO2–>Cl–>HCO3–>OH–

مشكل pH رزين تبادل يوني

در رزين تبادل يوني لايه مخلوط، در صورت اشباع بودن رزين آنيوني و ادامه استفاده، يون هيدروكسيد OH كه ضعيف ترين قدرت جذب را دارد مصرف مي شود، اما به دليل عملكرد عادي، يون هيدروژن H پلاس مصرف مي شود. همچنان مبادله شود رزين تبادل كاتيوني سطح pH آب كاهش مي يابد و اسيدي مي شود و كيفيت آب بدتر مي شود.

اگر رزين هاي تبادل يوني در لايه مخلوط اشباع شوند، يون هيدروكسيد OH-  نيز در آب تميز ظاهر مي شود و در نتيجه قليايي آب افزايش مي يابد (مقدار pH افزايش مي يابد)، بنابراين عملكرد يونيزاسيون نياز به نظارت مكرر دارد. .

روش پايش كيفيت آب رزين تصفيه آب

معمولاً بر حسب مقاومت واحد: MΩ.  مقاومت سانتي متر يا رسانايي mS/cm Conductance اندازه گيري مي شود.

رسانايي با غلظت كل يون ها در آب متناسب است، در حالي كه مقاومت با غلظت كل يون نسبت معكوس دارد. واحدي كه بيشتر در مهندسي تصفيه آب مورد استفاده قرار مي گيرد، جامدات محلول كل TDS  كل جامدات محلول است كه رابطه تبديل زير با رسانايي دارد:

TDS (ppm) = رسانايي/2 (به عنوان NaCl)

اهميت تعمير

اگر رزين تصفيه آب مورد استفاده در روش دييونيزاسيون به درستي نگهداري نشود، رشد اين باكتري ها باعث آلودگي آب و كاهش ظرفيت تبادل مي شود كه قابل ذكر است.

كاربرد رزين تبادل يوني

فناوري تبادل يوني به طور گسترده در صنايع غذايي و نوشيدني، آبكاري، شيميايي و پتروشيمي، دارويي و آب آشاميدني، صنايع هسته اي، نرم كننده و آب صنعتي، نيمه هادي، انرژي و ساير صنايع استفاده مي شود.

اين اصل همچنين به طور گسترده در خانه ها (مواد شوينده، فيلتر آب) براي توليد آب نرم استفاده مي شود. اين كار با جايگزيني Ca2 Plus يا Mg2 Plus در آب با يون Na +  براي نرم شدن آب كار مي كند.

چند دانستني براي رزين هاي تبادل يوني

1- رزين تبادل يوني ظرفيت تبادل كامل. ظرفيت تبادل كامل يك شاخص مهم براي عملكرد رزين است، هر چه حجم تبادل بيشتر باشد، همان مقدار رزين مي تواند يون هاي بيشتري را جذب كند، مقدار سيستم آب دوره اي بيشتر است، مصرف اسيد و قليايي مربوطه كمتر است. Ladi، توانايي شناسايي تغييرات كامل نيز آسان است. رزين را انتخاب كنيد.

2- رزين تبادل يوني تبادل حجم كار مي كند. ظرفيت تبادل كار يك شاخص فني مهم ظرفيت تبادل رزين است كه به معناي ظرفيت تبادل كار پويا است. اندازه حجم مبادله به غلظت موثر يون، كنترل نقطه پاياني، ارتفاع لايه رزين، نرخ تبادل و غيره بستگي دارد. بنابراين شناسايي فرصت هاي تبادل شغل بسيار مهم است.

3- قدرت مكانيكي رزين تبادل يوني. با استفاده از فرآيند اصطكاك متقابل، رزين و همچنين لاستيك و سطح مقاوم در برابر انبساط و انقباض فشار در هر سيكل رزين، خرد شده، رزين هيدروژني براي تعيين استحكام مكانيكي تعيين مي‌شود.

بازدید : 0