رزین سختی گیر تصفیه آب

رزین سختی گیر تصفیه آب چیست؟ چه کاربردی دارد؟ رزین سختی گیر تصفیه آب یا رزین تصفیه آب اغلب رزین های کاتیونی هستند که به دو فرم سدیم و هیدروژن تقسیم بندی می شوند. رزین نوع سدیم یون های سخت آب از جمله کلسیم و منیزیم را به یون های سدیم تبدیل میکند. این در حالی است که رزین های فرم هیدروژن یون های سخت آب را به یون های هیدروژن تبدیل می کنند و باعث نرم شدن آب می شوند. برای خالص سازی کامل آب می توان از رزین های آنیونی حاوی یون های هیدروکسید به همراه رزین کاتیونی استفاده کرد که جایگزین یون های اسید در آب می شود. در این پست از واتر فکت ما طبقه بندی رزین ها، خواص فیزیکی و انتخاب مناسب آنها برای تصفیه اب را مورد بررسی قرار داده ایم.

طبقه بندی رزین سختی گیر تصفیه آب

بستر کامپوزیت:

با دو مبدل رزین تبادل یونی و کاتیونی مطابق با الزامات طراحی به مبدل های مربوطه خود، مبدل کاتیونی آب اصلی، یون های کاتیون موجود در آب مانند Ca2+، Mg2+، K+، Na+ و مبدل های دیگر را می توان جذب کرد. مبدل‌ ها می‌توانند H+ را به آب تبدیل کنند و اسید معدنی مربوطه را با آنیون در آب تشکیل دهند. پساب سپس در معرض عامل تبادل آنیون قرار می گیرند و یون های آنیونی مانند SO42-، CL- و HCO3- در آب توسط عامل مبادله جذب و با یون OH- در آب جایگزین می‌شوند و با H+ در آب ترکیب می‌شوند تا H2O را تشکیل دهد. پس از تصفیه آب توسط مبدل آنیونی و مبدل کاتیونی فوق، نمک موجود در آب که عملیات نمک زدایی اولین بستر دوتایی است حذف می شود و کیفیت آب خروجی کمتر یا مساوی 10 us/cm است.

بستر مخلوط رزین:

یکی از روش های تصفیه آب و کمتر کردن سختی آب استفاده از دستگاه سختی گیر رزینی است. در دستگاه سختی گیر رزین تبادل آنیونی و کاتیونی به نسبت حجم معینی پر می شود و تبادل آنیون و کاتیون در حالت اختلاط یکنواخت انجام می شود تا نمک موجود در آب حذف شود. کیفیت آب بیش از 5 میلیون xn--bya.cm است. هدف از روش دیونیزاسیون حذف املاح معدنی محلول در آب و تبدیل آب سخت به آب نرم است. برای این مساله از دو نوع رزین کاتیونی و آنیونی استفاده می شود. در رزین تبادل کاتیونی از یون هیدروژن (H+) برای مبادله استفاده می شود. این در حالی است که رزین های تبادل آنیونی از یون های هیدروکسید (OH-) برای تبادل آنیون ها استفاده می کنند که با یکدیگر ترکیب می شوند و آب خنثی را تشکیل می دهند.

خواص فیزیکی رزین تصفیه آب

رزین های تصفیه آب دارای خواص فیزیکی خاصی هستند که عبارتند از:

• اندازه ذرات رزین تبادل یونی
  

هر چقدر اندازه ذرات و مهره های رزین کوچک تر باشند سرعت واکنش بیشتر خواهد بود. اما در عین حال مقاومت ذرات ریز نسبت به عبور مایع بیشتر خواهد بود و این باعث فشار کاری بالاتر می شود. بنابراین برای انتخاب رزین در صنایع مختلف باید به ویسکوزیته و غلظت مایع توجه داشته باشیم و متناسب  با این غلظت مهره های رزین را انتخاب کنیم. اگر اندازه ذرات رزین کمتر از 0.2 میلی متر (حدود 70 مش) باشد، به طور قابل توجهی مقاومت را از طریق سیال افزایش می دهد و سرعت جریان و ظرفیت تولید را کاهش می دهد. اگر اندازه ذرات موثر رزین (IR-120) 0.4 ~ 0.6 میلی متر باشد و ذرات باقی مانده در صفحه مش 20، صفحه مش 30 و صفحه مش 40 به ترتیب 18.3٪، 41.1٪ و 31.3٪ باشد، ضریب یکنواختی محاسبه شده است. 2.0 است. به صورت کلی انتخاب اندازه مناسب رزین تبادل یونی به همراه یکنواختی آن می تواند تاثیر بسزایی در عملکرد مناسب دستگاه داشته باشد.

• چگالی رزین تبادل یونی
  

در واقع خشک شدن رزین را چگالی واقعی می گویند. وزن رزین مرطوب در واحد حجم (شامل حفره های بین دانه ای) چگالی ظاهری گفته می شود. چگالی رزین به میزان درجه اتصال عرضی آن و خواص گروه های تبادلی مربوط می شود.به صورت کلی بین چگالی رزین و درجه اتصال آنها رابطه مستقیمی وجود دارد. هر چقدر درجه اتصال رزین ها بالاتر باشد چگالی بیشتر است. به همین دلیل، چگالی رزین های کاتیونی و آنیونی قوی بیشتر از چگالی رزین های کاتیونی و آنیونی ضعیف می باشد. از طرفی چگالی رزین هایی با گرید ماکرو کمتر است.

•  حلالیت رزین های تبادل یونی
  

رزین های تبادل یونی نباید حل شوند و باید به صورت محلول باقی بمانند. اما رزین های تبادل یونی با درجه اتصال عرضی کمتر احتمال حل شوندنی بالاتری دارند و ممکن است در فرآیندهای پلیمریزاسیون، و تجزیه رزین مواد حل شوند.

• درجه انبساط رزین تبادل یونی
  

رزین تبادل یونی حاوی تعداد زیادی گروه آبدوست است و رابطه مستقیم با انبساط آب دارد. هنگامی که تبدیل یون در رزین کاتیونی از H+ به Na+ و در رزین آنیونی از Cl- به OH- می باشد و به دلیل افزایش قطر یون و انبساط، حجم رزین را افزایش می دهد. به صورت کلی رزین هایی با درجه اتصال عرضی پایین دارای درجه تورم بالاتری هستند. از این رو، باید انبساط رزین در طراحی دستگاه تبادل یونی لحاظ شود تا با تغییر حجم ناشی از تبدیل یون در رزین ها بتواند سازگار باشد و مشکلی پیش نیایید.

• دوام رزین

مهره های رزین تبادل یونی در زمان انبساط و انقباض، انتقال و اصطحکاک دائماً تغییر می کنند. از این رو، داشتن استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر سایش در انتخاب رزین ها مهم است. زیرا از رزین ها به مدت طولانی استفاده می شود و باید آنها دوام مکانیکی بالایی داشته باشند تا مقرون به صرفه باشند. هر چقدر رزین ها درجه اتصال کمتری داشته باشند بیشتر در معرض شکستگی قرار می گیرند. دوام و مقاومت رزین های تبادل یونی به دو عامل وابسته است میزان یکنواختی رزین، استحکام ساختار اتصال عرضی آن که هر چقدر این دو پارامتر بالاتر باشند دوام رزین بیشتر است.

مراحل عملیات رزین سختی گیر تصفیه آب

عملیات کار با رزین سختی گیر تصفیه آب شامل مراحل زیر است که عبارتند از:

• مرحله اول فرآیند قبل از تصفیه (پیش‌تصفیه) :

قبل از اینکه آب وارد دستگاه سختی گیر شود باید ذرات و مواد معلق موجود در آب حذف شوند. این کار می تواند با استفاده زا فیلترهای کربن فعال یا روش های دیگر پیش تصفیه اتفاق بیفتد.

• مرحله دوم مبادله یونی:

در این مرحله آب از طریق ستون های رزین تبادل یونی عبور داده می شود و به کمک یون های کاتیونی و آنیونی یون‌های مضر مانند کلسیم (Ca2+)، منیزیم (Mg2+)، آهن (Fe2+/Fe3+) و یون‌های دیگر را جذب می‌کنند و به جای آن‌ها یون‌های مفید مانند سدیم (Na+) و پتاسیم (K+) را آزاد می‌کنند.

• مرحله سوم شستشو به منظور احیا رزین:
  

رزین های سختی گیر تصفیه اب بعد از مدتی کارکرد اشباع می شوند و لازم است بازسازی شوند. در این مرحله رزین ها باید با محلول شستشویی (معمولاً حاوی نمک‌های مخصوص) شستشو داده شوند تا یون های جذب شده را آزاد کنند و دوباره احیا شوند.

• مرحله چهارم حذف پسماند رزین سختی گیر:

در این مرحله یون های جدا شده از رزین باید از سیستم خارج شوند که به عنوان پسماند از سیستم خارج می شوند.

•  مرحله پنجم تمیز کردن رزین تصفیه آب:

نظافت رزین ها باید به صورت دوره ای انجام شود این مساله می تواند به دلیل کاهش کارایی رزین ها یا به دلیل انبساط ، رسوبات مواد آلی باشد. به همین دلیل لازم است به صورت دوره ای رزین ها تمیز شوند.

مرحله ششم تقویت pH :

برخی از دستگاه های رزین تبادل یونی نیازمند به تنظیم ph خاصی دارند. این مساله باید در دستگاه سختی گیر به درستی اتفاق بیفتد و در صورت لزوم، pH آب به مقدار مناسب تنظیم شود تا به عملکرد بهتر رزین‌های سختی‌گیر کمک شود.

• مرحله ششم پس‌تصفیه:

در مرحله آخر بعد از انجام مراحل اصلیبه منظور حذف باقی‌ مانده‌های یون ها یا مواد آلی، تقویت طعم و بو، یا بهبودهای دیگر تصفیه آب لازم است از پس تصفیه استفاده شود. این مساله باعث می شود آب تصفیه شده با استانداردهای مورد نیاز برای مصارف مختلف قابل استفاده باشد.

مزایای رزین تصفیه آب در صنایع

رزین های تصفیه آب در صنایع مختلف کاربردهای فراوان دارند که عبارتند از:

• تصفیه آب: یکی از کاربردهای اصلی رزین‌های سختی‌گیر، تصفیه آب است. این رزین‌ها به عنوان یکی از مراحل اصلی در فرآیند تصفیه آب برای حذف یون‌های مضر مانند کلسیم، منیزیم، و سایر یون‌های فلزی استفاده می‌شوند، که منجر به تولید آب نرم و پاک می‌شود.
• نرم‌شدن آب: رزین‌های سختی‌گیر به عنوان یک روش مؤثر برای نرم‌شدن آب عمل می‌کنند، چرا که یون‌های کلسیم و منیزیم را که مسئول بیشتر مشکلات سختی آب هستند، از آب حذف می‌کنند.
• کاربردهای صنعتی: رزین‌های سختی‌گیر در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی، پتروشیمی، غذایی، دارویی، آب‌شیرین‌کنی، و تصفیه فاضلاب استفاده می‌شوند. آن‌ها به منظور حذف یون‌های مضر، پالایش مواد و تصفیه فاضلاب در این صنایع استفاده می‌شوند.
• صنایع غذایی: در برخی از صنایع غذایی، مانند تولید آبمیوه، نانوایی، آشامیدنی‌ها و غیره، نرم‌شدن آب با استفاده از رزین‌های سختی‌گیر می‌تواند مواد اولیه با کیفیت بهتر و محصولات با مشخصات بهتری را فراهم کند.
• کاهش هزینه‌ها: استفاده از رزین‌های سختی‌گیر می‌تواند به کاهش هزینه‌های مربوط به تصفیه آب و نگهداری تجهیزات کمک کند. این رزین‌ها می‌توانند عمر تجهیزات را افزایش داده و هزینه‌های نگهداری و تعمیرات را کاهش دهند.
• حفظ تجهیزات: حذف یون‌های مضر از آب با استفاده از رزین‌های سختی‌گیر می‌تواند از آسیب به تجهیزاتی که با آب در تماس هستند مانند لوله‌ها، مبادله‌گرهای حرارتی، و تجهیزات الکترونیکی جلوگیری کند، که باعث افزایش عمر مفید آنها می‌شود.
  به طور کلی، رزین‌های سختی‌گیر به عنوان یکی از ابزارهای مؤثر در تصفیه آب و بهبود کیفیت آب در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، که به بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کنند.

منبع: linkedin.com