سختی گیر رزینی

سختی گیر رزینی  چیست و چه کاربردی دارد؟

سختی گیر رزینی یک رزین تبادل یون است که به عنوان سختی گیر برای دستگاه تصفیه آب صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. سختی گیر رزینی  به حذف فلزات ، سولفات ها ، کربنات ها و بسیاری از ترکیبات دیگری که باعث سختی آب می شوند ، کمک می کند.املاح موجود در آب معمولا دارای بارهای منفی و مثبتی هستند که می توان با استفاده از سیستم های رزینی کاتیونی یا آنیونی با مکانیسم تبادل یون آنها را حذف کرد و سختی گیری آب را کاهش داد. رزین های تعویض یون پس از مدتی با جذب آنیون ها و کاتیون ها اشباع می شوند و باید با روش احیاء رزین آنها را مجددا به حالت اول برگرداند.رزین هایی که به منظور رفع سختی آب استفاده می شوند شامل رزین آنیونی، رزین کاتیونی و رزین میکس بد هستند. در حین کار سیستم های نرم کننده ، به ویژه در مواردی که آب بسیار معدنی داشته و مقدار زیادی نمک آهن و ترکیبات آلی دارد ، رزین تبادل یونی با مولکول های آلی پوشانده شده و آهن سه ظرفیتی و سایر نمک ها روی رزین رسوب می کنند. در نتیجه ، ظرفیت تبادل یونی به طور قابل توجهی کاهش یافته و نمک  سختی گیر بیشتری برای بازسازی طبیعی استفاده می شود. رزین یک رسانه تبادل یونی است که معمولاً در کاربردهای نرم کننده آب استفاده می شود. رزین پرکاربرد در صنعت رزین ژل نوع پلی استایرن است. این رزین دارای ساختار اسکلتی بسیار متخلخل است و اندازه هر مهره از 0.3-1.2 میلی 3بهتر عملکرد مهره رزین و مکانیسم های خرابی مرتبط با آن ، قیاس زیر را در نظر بگیرید که در آن اسفنج کروی نشان دهنده پلی استایرن و نوارهای الاستیک نمایانگر DVB هستند.

 

 

 

سازوکارهای شکست چیست؟

بسیاری از مکانیسم های خرابی در ارتباط با مهره رزین وجود دارد و موارد زیر شرح مختصر برخی از رایج ترین ها است:

چکش آب (شوک هیدرولیکی)

قطع ناگهانی جریان آب فشار بالا باعث می شود که دانه های رزین به کنار مخزن برخورد کرده و منجر به ترک خوردگی و یا شکستگی دانه ها شود. برای به حداقل رساندن این خطر توصیه می شود از جلوگیری از شیرهای برقی سریع در طراحی سیستم استفاده کنید.

اکسیداسیون (حمله کلر)

در نظر بگیرید که حمله کلر مشابه "جدا کردن" نوارهای الاستیک اطراف اسفنج کروی است که باعث از بین رفتن قدرت ، مهره و حفظ رطوبت بالاتر مهره می شود. تعداد سایتهای تبادل یونی با تورم بدون تغییر خواهد ماند اما دانه های رزین اکنون حجم بیشتری از مخزن را اشغال می کنند. این می تواند منجر به ترک و شکسته شدن مهره ها شود.

شوک اسموتیک

ذات رزین به دلیل ذات و تجزیه و بازسازی ، متورم و منقبض می شوند. با گذشت زمان ، این دانه ها در نهایت ترک خورده و یا می شکنند. سرعت انبساط در طی مرحله بازسازی شستشو تابعی از سرعت جریان و دمای ورودی است. به همین ترتیب ، استرس اسمز در دستگاه اسمز معکوس در سیستم های با دمای پایین و سرعت شستشوی بالا بیشتر است.

 

رزین های تبادل یونی یا رزین های تعویض یونی :

بطور گسترده در سراسر دنیا مورد استفاده هستند. اساس کار دستگاه های سختی گیر رزینی بدین صورت است که یون سدیم رزین کاتیونی با یون های موجود در آب از قبیل کلسیم و منیزیم جابجا می شود.

به کلیه ناخالصی های موجود در آب اصطلاحاTDS گفته می شود TDS آب مقطر صفر است .

آب از بالا بر روی بستر رزینی ریخته میشود .تبادل یون تا تعویض تمام سدیم های رزین با کلسیم و منیزیم آب ادامه دارد تا رزین به حد اشباع برسد.رزین ها می بایست با آب و نمک احیاء شوند سدیم موجود در آب و نمک دوباره بر روی رزین قرار میگیرند .رزین ها تعویض یونی برحسب گروه عامل قابل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به سه گروه تقسیم می شوند :

1- رزین کاتیونی

2- رزین آنیونی

3-  رزین میکس بد یا میکس پد جهت تولید آب مقطر در آزمایشگاه ها با TDS صفر است. رزین های کاتیونی و آنیونی و میکس بد بعد اشباع شدن قابل احیاء مجدد هستند.

انواع جذب سطحی :

1- جذب فیزیکی : در این حالت هیچ گونه الکترونی تبادل نمی شود و نیروهای بین مولکولی مؤثر می باشند؛ بنابراین این نوع جذب مستقل از خواص الکترونیکی مولکول های درگیر است.
گرمای جذب یا همان انرژی اکتیو اسیون کم بوده و از این رو این نوع جذب فقط در دماهای پایین پایدار است.

2- جذب شیمیایی : در جذب شیمیایی تبادل الکترون بین مولکولهای جاذب و جذب شونده رخ میدهد و در نتیجه پیوند شیمیایی تشکیل می شود. از این رو این نوع جذب در دمای بالا هم پایدار است.

3- جذب الکترواستاتیکی (تعویض یونی) : در این حالت بین یونها و گروه های فعال در رزین، نیروی جاذبه الکترواستاتیکی وجود دارد. از این رو به عنوان تبادل یونی شناخته میشود.
تعادل بین جاذب و ماده جذب شونده معمولا با منحنی های ایزوترم جذب تعریف می شود.

 

ژله یا جامد بودن رزین تبادل یونی (کاتیونی – آنیونی):

اگر رزین سختی گیر آب ژله مانند باشد در اثر تماس با آب، به مرور زمان حداقل قسمتی از رزین توسط آب شسته شده و به صورت ذرات معلق در می آید و در نتیجه باعث افزایش ناخالصی ذرات معلق آب میگردد که البته مطلوب نیست.
اما اگر دانه های رزین خیلی خشک باشند، ترد و شکننده خواهند شد و به مرور زمان در اثر فشار اعمال شده (مثل فشار آب یا فشار ناشی از حمل ونقل) شکسته شده و از بین خواهند رفت.
از معایب دیگر جامد بودن بیش از حد ذرات رزین این است که ورود و خروج یون هاى مختلف با مشکل همراه خواهد بود چون ابعاد یونهای محلول یکسان نیستند.
از این رو مطلوب آن است که رزین، جامد ولی نرم و انعطاف پذیر باشد تا در اثر انقباض و انبساط نشکند. خوشبختانه می توان در زمان سنتز رزین، ویژگی ژله یا جامد بودن آن را کنترل کرد.
در کوپلیمریزاسیون استیرن و دی وینیل بنزن، این غلظت دیوینیل بنزن است که باعث ژله یا جامد بودن رزین می شود. در واقع دی وینیل بنزن باعث پیوند عرضی در شبکه رزین می شود و افزایش غلظت آن در زمان سنتز، رزین را جامد و غیر انعطاف پذیرتر می سازد .

به طور تقریبی می توان گفت که هزینه سرمایه گذاری دستگاه اسمز معکوس با روش تعویض یونی متناسب با مقدار رزین است. در حالی که رزین آنیونی گران تر از رزین کاتیونی و رزین نوع ضعیف معمولا گران تر از نوع قوی است. عموماً هزینه سرمایه گذاری اولیه (ثابت) در واحدهای تعویض یونی با هزینه سرمایه در گردش این واحدها نسبت عکس دارد.
برای تصفیه در دستگاه تصفیه آب صنعتی حجم معینی از آب، هر چه سرمایه گذاری اولیه بیشتر باشد هزینه روزانه کمتر است.

 

کاربرد سختی گیر رزینی  چیست؟

بیشترین کاربرد سیستم های رزینی در صنایع دستگاه تصفیه آب صنعتی و یا دستگاه اسمز معکوس است ولی آنها در صنایع دیگری از جمله داروسازی ، صنایع غذایی ، بیوتکنولوژی نیز برای دستگاه تصفیه آب صنعتی و رفع املاح موجود در آن که ممکن است در فرآیندهای تولیدی اختلال ایجاد کنند، مورد استفاده قرار می گیرد.

بطورکلی از مهمترین کاربردهای رزین های تبادل یونی می توان به رفع سختی آب ، حذف سیلیکا ، از بین بردن رنگ و فلزات محلول در آب اشاره کرد.

در برخی صنایع برای دستگاه تصفیه آب صنعتی ابتدا از دستگاه تصفیه آب صنعتی و یا دستگاه اسمز معکوس استفاده می شود تا بیشتر املاح از این طریق حذف شود و آب تصفیه شده  سپس با رزین های تبادل یون مجددا با دستگاه تصفیه آب صنعتی نیز تصفیه می شود تا سختی زدایی آب به بهترین نحو برای کاربردهای حساس مانند داروسازی صورت بگیرد.

رزین تبادل یونی سختی گیر در انواع رزین کاتیونی ،  رزین آنیونی و میکس بد در دسترس است و به عنوان بهترین مارک رزین در ایران خرید و فروش می شود.

 

 

رزین کاتیونی

رزین تبادل یون کاتیونی  بر اساس نوع عملکرد به دو نوع تقسیم می شود که نوع اول دارای سیکل هیدروژنی است و یونهیدروژن H⁺ ، بطور فعال در مکانیسم تبادل یون درگیر است. در رزین تبادل یون کانیونی با آزاد شدن یون هیدروژن PH محلول کاهش می یابد.  نوع دیگر رزین کاتیونی دارای سیکل سدیمی است که در آن یون سدیم Na⁺ فعالانه در سیستم عمل می کند و سختی آب را برطرف می کند.

رزین آنیونی

رزین تبادل یون آنیونی نیز دو دسته هستند. نوع اول دارای سیکل هیدروکسیدی است که در  گروه OH^– ماده فعال در سیستم تعویض یون است و در نوع دیگر این رزین حاوی سیکل کلر است و کلر منفی فعالانه  در واکنش شرکت کرده و سختی آب را برطرف می کند.

زین میکس بد

رزین میکس بد (Mixed bed)همانطور که از نام آن پیداست  دارای هر دو نوع خواص رزین آنیونی و کاتیونی است و معمولا شامل 60% رزین آنیونی و 40% رزین کاتیونی می باشد. این رزین برای یون زدایی کامل آب و تهیه آب دیونیزه و فوق خالص جهت کاربردهای خاص استفاده می شود.

سختی گیر رزینی  جزء باکیفیت ترین رزین های موجود در ایران است که در انواع ذکر شده عرضه شده و  به صورت لیتری و در کیسه های 25 لیتری به فروش می رسد . این رزین ها قابلیت احیا دارند و با نگهداری درست و شستشوی به موقع آنها می تواند برای مدت طولانی تری از آنها استفاده کرد

 

مشکلات ناشی از عملکرد مبدلهای کاتیونی

یکی از مشکلات اساسی در بهره برداری از مبدل های کاتیونی ، آلودگی آنها در حین کار با ترکیبات منبت ، ترکیبات آهن و منگنز است. این امر منجر به کاهش ظرفیت تبادل یونی ، کاهش چرخه فیلتر شنی و خرابی مبدل های کاتیونی با جایگزینی بعدی می شود. یک ترکیب خاتم ترکیبی از نمکهای نامحلول است که در سطح متخلخل مبدلهای کاتیونی ایجاد می شود. اغلب ، آنها در طول دستگاه تصفیه آب صنعتی و یا دستگاه اسمز معکوس با مواد معدنی بالا در فیلتر شنی تشکیل می شوند. به عنوان یک قاعده ، این ترکیبات در طی تولید مجدد با نمک قرص ، که در آینده منجر به کاهش ظرفیت تبادل یونی و در نتیجه ، در چرخه فیلتر شنی می شود ، حذف نمی شوند.ترکیبات آهن و منگنز و کلر به ویژه در آب از منابع زیرزمینی رایج است. آنها می توانند رزین تبادل کاتیونی را با ترکیبات محلول ضعیف مانند هیدروکسید آهن آلوده کنند. آلودگی مبدل کاتیونی با آهن می تواند منجر به یک فرآیند خرابی برگشت ناپذیر شود. آهن فریک به منافذ مبدل کاتیونی نفوذ می کند و در هنگام بازسازی شسته نمی شود.کلر نیز در این کارها تاثیر منفی داردپس باید با فیلتر شنی فیلتر شود .برای این کار انواع مدل فیلتر شنی رایج است.

 

 

ویژگی ها و مزایای سختی گیر رزینی

• مقدار زیادی از مواد را به طور همزمان از سطح رزین تبادل یونی حذف می کند: ترکیبات آلی ، لجن ، آهن ، منگنز، کلر و سایر نمک ها که ظرفیت تبادل یونی را کاهش می دهند
• منحصراً در حین بازسازی کار می کند
• علاوه بر این توزیع کننده های شیر و نرم کننده را تمیز می کند
• خنثی تقریباً برای تمام سطوح
• این می تواند برای از بین بردن سختی و نمک آهن و کلر در سیستم های ضد عفونی کننده UV ، در دستگاه های تقطیر ، یخ سازها ، دستگاه های رطوبت ساز ، ماشین های ظرفشویی (با علامت گذاری شده با نور) استفاده شود.

 

 

نحوه استفاده از سختی گیر رزینی

• برای بازسازی مجدد ، بسته به اندازه نرم کننده از 0.5 تا 1 لیتر سختی گیر رزینی داخل آن بریزید . وقتی سطح آب نمک پایین است باید محلول را در شافت نمک ریخته و سپس بازسازی اجباری را شروع کرد.
• عمل احتیاطی. برای هر 15-20 کیلوگرم نمک 5 لیتر سختی گیر رزینی اضافه کنید. سختی گیر رزینی  را در یک ظرف مخصوص (فیدر) بریزید ، پاک کننده رزین مویرگی اضافه می شود.

اطلاعات فنی در مورد سختی گیر رزینی

• شکل ظاهری - مایع قرمز یا بی رنگ (سبک) ، بدون بو است.
• حجم - 5 لیتر
• شرایط نگهداری: از +2 تا +45 درجه سانتیگراد
• بسته بمانید

عمر کاری متوسط رزین ها

 عمر کاری متوسط رزین ها (به شرط یک بار احیا در روز) در شرایطی که آلودگی رزین مطرح نباشد به صورت زیر است:

رزین اسیدی قوی 10-8 سال

رزین بازی قوی 5-4 سال

رزین اسیدی ضعیف 10-8 سال

رزین بازی ضعیف 5-4 سال
به طور تقریبی می توان گفت که هزینه سرمایه گذاری دستگاه تصفیه آب صنعتی با روش تعویض یونی متناسب با مقدار رزین است.  در حالی که رزین آنیونی گران تر از رزین کاتیونی و رزین نوع ضعیف معمولا گران تر از نوع قوی است.برای تصفیه حجم معینی از آب، هر چه سرمایه گذاری اولیه بیشتر باشد هزینه روزانه کمتر است.

 فرسایش رزین

افت فشار در سطح بستر رزین را اغلب می توان به درصد بالایی از مهره های ترک خورده و / یا شکسته نسبت داد. ذرات مهره شکسته با پر کردن فضاهای خالی از ذرات مهره ، سطح بستر را محکم می کنند. "جریمه" درنهایت سیستم را در مرحله شستشوی معکوس رها می کند و به دلیل کاهش محل های تبادل ، ظرفیت کمتری در نرم کننده مشاهده می شود.

خط و فلز

اکسیژن با آب نمک در طول هر چرخه تولید مجدد وارد می شود ، بنابراین انتظار می رود در هر سیستمی که سطح آهن بالا در آب ورودی است ، رسوب آهن وجود داشته باشد. این رسوب اکسید آهن را نمی توان با بازسازی منظم نمک از بین برد و به طور موثر مکان های تبادل رزین را که در غیر این صورت برای نرم شدن در دسترس هستند ، متصل می کند و در نتیجه ظرفیت کمتری ایجاد می شود.