تصفیه رزینی

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 کاهش سختی با تبادل یونی رزين را رزینهای مبدل قوی مشخص ميكنند. رزينهاي اقسام رزین تبادل یونی صنعتي، در تصفيه آب به چهار دسته تقيسيم ميشوند:

·       كاتيوني انواع مبادله کننده یون مبادله یونی 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 کاهش یونها با رزین 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 تبادل یونی با رزین و يا نمكزدايي كامل آب، به كار گرفته ميشوند.

رزينهاي SAC وقتي براي نمك زدايي به كارگرفته انواع مبادله کننده یون ميشوند با استفاده از گروه فعال (HSO3) كليه كاتيونهاي آب خام را حذف نموده و با يون هيدروژن جايگزين یونهای تبادل رزینی تصفیه رزینی 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 رزینهای مبدل ضعیف محدودههاي PH عملكرد خوبي دارند. اين رزينها دامنه وسيعي از كاربردها را پيدا كردهاند، به عنوان مثال در تصفیه رزینی حالتي كه به صورت سيكل سديم هستند (سديم به عنوان يون متحرك) براي سختي زدايي و در حالتي كه سيكل هيدروژني انواع رزین تبادل یونی دارند براي كاتيون زدايي به كار ميروند.

رزينهاي تبادل كننده يوني از نوع كاتيوني اسيدي ضعيف، یونهای تبادل رزینی 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 تصفیه رزینی پذيرند و اجازه ميدهند WAC را پس از اشباع به حالت احيا شده باز گرداند.

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

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

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

CH3      رزینهای مبدل ضعیف انواع رزین تبادل یونی تبادل یونی با رزین                                                                                            

(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 مبادله یونی رزین را حذف نمايد رزين نوع (II) بازده احياي بالاتري داشته و ظرفيت بالاتري براي مقدار مشابه مواد شيميايي رزینهای مبدل ضعیف احيا كننده دارد.

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

همانند رزينهاي كاتيوني، اين واكنش نيز رزینهای مبدل ضعیف برگشت پذير است و اين امكان را به وجود ميآورد كه رزين با يك باز قوي مثل سود، احيا شده و به شكل و کاهش یونها با رزین 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 رزینهای مبدل قوی را با حذف ميكنند.

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

 

 بخش‌های دیگر