انواع مبادله کننده یون

طبقه بندی رزین های تبادل یونی کاهش سختی با تبادل یونی

رزینهای تبادل یونی یا مبدل های یونی یکی از فرایندهای با سابقه در صنعت تصفیه آّب به شمار می رود. ولی طراحی و انتخاب رزین مناسب برای کاربردهای مختلف و همچنین نحوه نگهداری آن نیازمند تخصص مهندسی و تجربه است. شرکت مهندسی فران ارائه کننده خدمات متنوع در زمینه طراحی، تأمین و نگهداری از واحدهای تبادل یونی در صنایع مختلف می باشد.

طبقه بندي رزينهاي تبادل يوني

گروههاي يونيزه شوندهاي كه بر روي دانههاي رزين چسبيدهاند، توانايي گروهاي فعال تصفیه رزین یونی رزين را اقسام رزین تبادل یونی مشخص ميكنند. رزينهاي رزینهای مبدل قوی صنعتي، در تصفيه آب به چهار دسته تقيسيم ميشوند:

·       كاتيوني رزینهای مبدل قوی تبادل یونی با رزین اسيدي قوي(SAC)

·       كاتيوني اسيدي ضعيف(WAC)

·       آنيوني بازي قوي(SBA)

·       آنيوني بازي ضعيف(WBA)

رزينهاي SAC قادرند بازهاي قوي تصفیه رزین یونی را خنثي نموده و نمكهاي خنثي را به اسيدهاي تصفیه رزین یونی معادلشان تبديل نمايند.

رزينهاي SBA قادرند اسيدهاي قوي را خنثي كنند و نمكهاي خنثي را به باز مربوط تبديل نمايند.

اين رزينها در بسياري از كاربردهاي سختي زدايي کاهش سختی با تبادل یونی و يا نمكزدايي كامل آب، به كار گرفته ميشوند.

رزينهاي SAC وقتي براي نمك زدايي به كارگرفته تصفیه رزین یونی ميشوند با استفاده از گروه فعال (HSO3) كليه كاتيونهاي آب خام را حذف نموده و با يون هيدروژن جايگزين انواع مبادله کننده یون مبادله یونی رزین ميكنند.  

واكنش تبادلي برگشت پذير است. در زماني كه ظرفيت تبادل تقليل پيدا كند، رزين را ميتوان با يك اسيد معدني دوباره احيا كرد.

تبادل كنندههاي يوني از نوع كاتيوني اسيدي قوي در كليه تبادل یونی با رزین محدودههاي PH عملكرد خوبي دارند. اين رزينها دامنه وسيعي از كاربردها را پيدا كردهاند، به عنوان مثال در انواع رزین تبادل یونی حالتي كه به صورت سيكل سديم هستند (سديم به عنوان يون متحرك) براي سختي زدايي و در حالتي كه سيكل هيدروژني مبادله یونی رزین دارند براي كاتيون زدايي به كار ميروند.

رزينهاي تبادل كننده يوني از نوع كاتيوني اسيدي ضعيف، مبادله یونی رزین فعاليت خود را مديون گروه كربوكسيليك (-COOH) هستند. در زماني كه در سيكل هيدروژني عمل ميكنند رزينهاي كاتيوني را كه با قلياييت جمع شدهاند حذف كرده و اسيدكربنيك توليد ميكنند:

اين واكنشها نيز برگشت یونهای تبادل رزینی پذيرند و اجازه ميدهند WAC را پس از اشباع به حالت احيا شده باز گرداند.

رزينهاي WAC قادر نيستند تا تصفیه رزینی كليه كاتيونها را بيشتر آبها حذف كنند. نقطه قوت اين رزينها، بازده بالاي احياي اين رزينها در مقايسه کاهش سختی با تبادل یونی با رزينهاي SAC است. اين بازده بالا مقدار اسيد مورد نياز براي احياي رزين را كاهش ميدهد و بنابراين انواع رزین تبادل یونی مشكلات مربوط به اسيد دورريز را به حداقل ميرساند.

رزينهاي كاتيوني اسيدي ضعيف در مرحله اوليه تصفيه و انواع مبادله کننده یون به همراه رزينهاي كاتيوني قوي كه داري سيكل سديم هستند براي سختي زدايي و قلياييت زدايي آبهايي كه قلياييت انواع رزین تبادل یونی و سختي زيادي دارند به كار ميروند. در سيستمهاي نمك زدايي كامل استفاده از WAC و SAC به صورت توأم تصفیه رزین یونی مجموع مزايايي بازده و صرفه اقتصادي بالاي استفاده از WAC و توانايي زياد تبادل يوني SAC را در بر خواهد گروه های کربوکسیلیک داشت.

رزينهاي SBA فعاليت خود را مديون گروههاي فعال آمونيوم چهار ظرفيتي هستند. دو نوع از گروههاي اقسام رزین تبادل یونی آمونيوم چهار ظرفيتي با نامهاي نوع (I) و نوع (II) به كار برده ميشوند. نوع (I) مواضعي با سه گروه مبادله یونی رزین متيل دارد:

CH3      رزینهای مبدل ضعیف انواع رزین تبادل یونی یونهای تبادل رزینی                                                                                            

(R – N – CH3)+                                                                                                         

CH3                                                                                                                        

در نوع (II) يك گروه متيل با گروه اتانول جايگزين شده است. رزين نوع (I) پايداري بيشتري از رزين نوع (II) داشته و قادر است اسيدهاي ضعيف يونيزه شده بيشتري گروه های کربوکسیلیک را حذف نمايد رزين نوع (II) بازده احياي بالاتري داشته و ظرفيت بالاتري براي مقدار مشابه مواد شيميايي گروه های کربوکسیلیک احيا كننده دارد.

در حالت هيدروكسيدي، رزينهاي SBA كليه آنيونهايي را كه عموماً به حساب آورده ميشوند رزینهای مبدل ضعیف و به ترتيبي كه در زير نشان داده شده است حذف ميكنند:

همانند رزينهاي كاتيوني، اين واكنش نيز اقسام رزین تبادل یونی برگشت پذير است و اين امكان را به وجود ميآورد كه رزين با يك باز قوي مثل سود، احيا شده و به شكل و رزینهای مبدل ضعیف حالت هيدروكسيدي باز گردد. فعاليت رزينهاي بازي ضعيف از گروهاي آمينهاي نوع اول (R-NH2)، نوع دوم (R-NH-R) و نوع سوم (R-N-R2) ناشي ميگردد. رزينهاي (WBA) به راحتي، اسيد سولفوريك، اسيدنيتريك و اسيد هيدروكلريك مبادله یونی رزین را با حذف ميكنند.

 رزينهاي WBA مشخصههاي كارايي مشابهي با رزينهاي WAC دارند و با سود گروه های کربوکسیلیک يا آمونياك احيا ميشوند. رزينهاي WBA نسبت به رزينهاي SBA در مقابل آلودگيهاي آلي كه در بيشتر آبهاي آشاميدني کاهش یونها با رزین وجود دارند مقاومترند. آنها را ميتوان در بالادست رزينهاي SBA براي بالابردن كارايي احيا و همچنين کاهش سختی با تبادل یونی حفاظت از رزينهاي SBA به كار برد.

 

 بخش‌های دیگر