یونهای تبادل رزینی

طبقه بندی رزین های تبادل یونی رزینهای مبدل قوی

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

·       كاتيوني رزینهای مبدل قوی رزینهای مبدل قوی اسيدي قوي(SAC)

·       كاتيوني اسيدي ضعيف(WAC)

·       آنيوني بازي قوي(SBA)

·       آنيوني بازي ضعيف(WBA)

رزينهاي SAC قادرند بازهاي قوي انواع رزین تبادل 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 گروه های کربوکسیلیک و يا نمكزدايي كامل آب، به كار گرفته ميشوند.

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

رزينهاي تبادل كننده يوني از نوع كاتيوني اسيدي ضعيف، تبادل یونی با 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 مبادله یونی رزین پذيرند و اجازه ميدهند WAC را پس از اشباع به حالت احيا شده باز گرداند.

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

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

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

CH3      اقسام رزین تبادل یونی انواع مبادله کننده یون گروه های کربوکسیلیک                                                                                            

(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 کاهش سختی با تبادل یونی را حذف نمايد رزين نوع (II) بازده احياي بالاتري داشته و ظرفيت بالاتري براي مقدار مشابه مواد شيميايي کاهش یونها با رزین احيا كننده دارد.

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

همانند رزينهاي كاتيوني، اين واكنش نيز کاهش سختی با 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 یونهای تبادل رزینی 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 کاهش سختی با تبادل یونی را با حذف ميكنند.

 رزينهاي WBA مشخصههاي كارايي مشابهي با رزينهاي WAC دارند و با سود یونهای تبادل رزینی يا آمونياك احيا ميشوند. رزينهاي WBA نسبت به رزينهاي SBA در مقابل آلودگيهاي آلي كه در بيشتر آبهاي آشاميدني رزینهای مبدل ضعیف 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