آشنایی با رزین کاتیونی

مبدل های یونی

مبدل های یونی جامدات نامحلول هستند که کاتیون ها و آنیون های قابل تعویض را حمل می کنند. این رزین های مصنوعی از دو بخش در ساختار تشکیل شده است. اولین مورد از یک شبکه هیدروکربنی سه بعدی (پلیمر) و بخش دیگر شامل گروه های اسیدی یا بازی قابل یونیزاسیون است که توسط پیوندهای شیمیایی به هیدروکربن متصل شده انددر ادامه به توضیحاتی برای رزین کاتیونی می پردازیم. .

سه گروه عمده از رزین های تبادل یونی وجود دارد

رزین های کاتیونی: این ها مبدل های کاتیونی هستند که گروه های عاملی آنها می توانند با کاتیون های محیط های آبی واکنش دهند.

رزین های آنیونی: مبدل های آنیونی که گروه های عاملی آنها می توانند با آنیون های محیط های آبی واکنش دهند.

رزین های MixBed: برخی از مواد توانایی تبادل آنیون و کاتیون ها را دارند و به آنها مبدل های یونی آمفوتریک می گویند.

رزین های تبادل یونی به طور کلی در سیستم های تصفیه آب در نرم کردن آب (حذف سختی) و تصفیه آب (دیونیزه کردن) استفاده می شود.

انواع رزین کاتیونی

رزین های نوع مبدل کاتیونی اسیدی قوی :مقاوم در برابر ترک های فیزیکی و شوک اسمزی و مقاوم در برابر آلودگی های آلی. در تامین آب معدنی، بستر مخلوط و آب تصفیه شده فوق العاده.

مبدل کاتیونی اسیدی ضعیف (درشت متخلخل): نوع رزین های مقاوم در برابر شکستگی فیزیکی و شوک اسمزی و مقاوم در برابر آلودگی های آلی. آنها رزین هایی با ظرفیت بالا برای مقاصد نرم کردن، دمینرالیزاسیون و قلیاسازی هستند.

کاربرد رزین های کاتیونی در نرم سازی آب

رزین های مورد استفاده در فرآیندهای نرم شدن آب، رزین های کاتیونی هستند.رزین کاتیونی در حین شستشوی معکوس که توسط سیستم های نرم کننده آب انجام می شود، یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب را با یون سدیم گرفته شده از آب نمک جایگزین می کند. بنابراین، یون های تشکیل دهنده آهک حذف می شوند. هنگامی که رزین به حد اشباع رسید، با نمک شسته شده و دوباره استفاده می شود. رزین های دییونیزاسیون آب را با حذف تمام یون های کاتیونی و آنیونی موجود در آب تصفیه می کنند. رزینی که به حد اشباع رسیده است با اسید و کاستیک شسته شده و دوباره استفاده می شود.

زمینه های اصلی استفاده از مبدل های یونی عبارتند از

حذف یون‌های Ca2+، Mg2+، Fe2+ و Mn2+ در آب در صنعت (نرم‌سازی آب)،

تصفیه شکر

جداسازی عناصر گرانبها مانند طلا، نقره و اورانیوم از مواد معدنی،

به عنوان یک کاتالیزور در واکنش های استری و هیدرولیز استفاده می شود.

ظرفیت تبادل کاتیونی به چه معناست؟

تبادل کاتیونی - توانایی خاک برای حفظ مواد مغذی در سطح خود. این ویژگی از شسته شدن مواد مغذی از ناحیه ریشه جلوگیری می کند. جابجایی غلظت یک کاتیون در محلول خاک با کاتیون های روی سطح کلوئیدهای دارای بار منفی (رس و مواد آلی) است.

سیستم های اصلی تبادل یونی

رزین های تبادل یونی به طور کلی در سیستم های تصفیه آب در نرم کردن آب (حذف سختی) و تصفیه آب (دیونیزه کردن) استفاده می شود. رزین های دییونیزاسیون آب را با حذف تمام یون های کاتیونی و آنیونی موجود در آب تصفیه می کنند. رزینی که به حد اشباع رسیده است با اسید و کاستیک شسته شده و دوباره استفاده می شود.

1. سیستم های نرم کننده آب
2. سیستم های دییونیزاسیون
3. سیستم های دکلالیزاسیون
4. حذف آهن – منگنز
5. حذف آرسنیک
6. سیستم های نرم کننده
7. سیستم های مختلط

فیلترهای تبادل یونی

اینها سیستم های فیلتراسیونی هستند که با اصل تبادل یونی با ستون های رزین آنیونی و/یا کاتیونی کار می کنند.

سیستم های نرم کننده آب

فرآیند نرم شدن آب به روش تبادل یونی انجام می شود. تبادل یونی با عبور آب حاوی یون های کلسیم و منیزیم که باعث سختی می شوند از یک رزین کاتیونی به شکل سدیم صورت می گیرد. در حالی که آب سخت از رزین کاتیونی مبتنی بر سدیم عبور می‌کند، یون‌های سختی (Ca+2 و Mg+2). با یون های Na+ متصل به رزین جایگزین می شود. در این واحدها از 90 گرم نمک برای احیای یک لیتر رزین استفاده می شود. کنترل دوره‌های بازسازی ستون‌های نرم‌کننده می‌تواند حجمی، تنظیم‌شده با زمان باشد، یا می‌توان آن را به طور خودکار با توجه به کیفیت آب از یک آنالایزر سختی واقع در خط آب نرم کنترل کرد.

فیلترهای آهن، منگنز و گوگرد

فیلترهای آهن و منگنز به لطف مواد معدنی خاص. می تواند میزان آهن و منگنز آب را تا 5 پی پی ام به استانداردهای آب آشامیدنی و آب مصرفی کاهش دهد (Fe=0.2ppm - Mn=O.O5ppm). برای این مواد معدنی خاص نیازی به مواد احیا کننده اضافی نیست. همچنین سولفید هیدروژن، متان، دی اکسید کربن آزاد و بقایای آلی را با غلظت بالا در آب حذف می کند. از آنجایی که سلامت انسان در سیستم های فیلتراسیون TECHNO در اولویت قرار دارد، مواد معدنی مورد استفاده در سیستم های ما با هنجارهای غذایی جهانی مطابقت دارند.

فیلترهای حذف نیترات و آمونیاک

از نظر فنی، 2 نوع فن آوری تصفیه برای حذف نمک های نیترات از آب وجود دارد. فیلتراسیون غشایی اسمز معکوس و رزین های طبیعی یا مصنوعی. واحدهای اسمز معکوس سیستم های بسیار موثری هستند اما به دلایل زیادی مفید نیستند. رزین های طبیعی زئولیت هستند و به حجم فیلتر بسیار بیشتری نسبت به رزین های مصنوعی نیاز دارند. این امر باعث ایجاد فضا و ضرر هزینه ای می شود، اما با توجه به مزایای آن از نظر جذب و فیلتراسیون رسوب، در برخی موارد بهترین انتخاب است. محبوب ترین نوع زئولیت کلینوپتیلولیت است.

سیستم های دییونیزاسیون

رزین های تبادل کاتیونی و آنیونی با جایگزینی کاتیون ها و آنیون های موجود در آب با یون های H و OH در رزین های تبادل یونی برای دمینرالیزاسیون آب استفاده می شوند. تاسیسات آب غیر معدنی، طراحی شده بر اساس فناوری "بستر سیال" تحت مجوز Lanxess (Bayer)، آب غیر معدنی با کیفیت بالا را با هزینه های عملیاتی کم، با استفاده از مواد شیمیایی و آب بسیار کمتر نسبت به سیستم های معمولی تولید می کند. با استفاده از هواگیر که در خروجی مبدل های کاتیونی قرار دارد، اسیدهای ضعیف و ناپایدار تشکیل شده در آب به دی اکسید کربن و آب تجزیه شده و دی اکسید کربن تبخیر می شود.