رزین های مبادله گر
رزین های مبادله گر براساس پایه پلیمری به رزین های کاتیونی قوی، رزین های کاتیونی ضعیف، رزین های آنیونی قوی و رزین های آنیونی ضعیف تقسیم بندی می شوند.
به طور کلی رزین های نوع قوی در یک محدوده ی وسیع PH و رزین های نوع ضعیف در یک محدوده ی کوچک از PH مناسب هستند.
به منظور تکمیل اطلاعات مشتریان عزیز، توضیحات جامع و تخصصی در ارتباط با رزین های مبادله گر با عناوین زیر به تفصیل بیان شده است.
- رزین (تعویض یونی)
- شیمی رزین ها
- طبقه بندی رزین ها
- برخی از کاربردهای رزین ها
- زئولیت برای حذف فلزات سنگین
همچنین کاربران عزیز می توانند جهت مشاهده برند های معتبر سختی گیر ، و مقایسه قابلیت های هر برند و کاربری هر یک از مدل های سختی گیر به لینک زیر مراجعه نمایند.
رزین (تعویض یونی)
پدیده ی تبادل یون برای اولین بار در سال ۱۸۵۰ و به دنبال مشاهده ی توانایی خاک های زراعتی در تعویض برخی از یون ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم گزارش شد.
در سال ۱۸۷۰ با انجام آزمایش های متعددی ثابت شد که بعضی از کانی های طبیعی به خصوص زئولیت ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند.
در واقع به رزین های معدنی زئولیت می گویند و این مواد یون های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می کنند.
از این رو به زئولیت های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت. چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.
اما زئولیت های سدیمی دارای محدودیت هایی بودند این زئولیت ها می توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیون هایی از قبیل سولفات ، کلراید و سیلیکات ها بدون تغییر باقی بمانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست.
به عنوان مثال بی کربنات سدیم محلول در آب می تواند مشکلاتی را در ادامه فرایند دیگ بخار به وجود آورد: زیرا در اثرحرارت سود و گاز دی اکسید کربن تبدیل می شود.
سود یکی از عوامل مهم خوردگی موضعی در نیروگاه ها محسوب می شود. در ضمن گاز دی اکسید کربن موجود در بخار آب در اثر میعان بخار به صورت اسید کربنیک در آمده که این امر موجب خوردگی لوله های برگشتی می شود.
یکی دیگر از ایرادات وارده برای استفاده از زئولیت های سدیمی عدم کاهش غلظت سیلیس در آب تصفیه شده می باشد که یکی از خطرناک ترین ناخالصی های آب ، تغذیه ی دیگ بخار آب در فشارهای زیاد محسوب می شود.
پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه ی ۱۹۳۰ در هلند ، زئولیت هایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند.از زئولیت ها به تعویض کننده های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند هم زمان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیایی بودن آب را کاهش دهند.
برای بهبود تکنولوژی تصفیه ی آب گام های اساسی در سال ۱۹۴۴ برداشته شدکه باعث تولید رزین های تعویض آنیونی شد.
رزین های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می کنند و رزین های آنیونی تمام آنیون های آب را از جمله سیلیس را حذف می نمایند.
در نتیجه می توان با استفاده از هر دونوع رزین ، آب بدون یون تولید کرد .
همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلسکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی است. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید .
بنابر این اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود و امروزه اکثر رزین های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می روند، رزین های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده اند.
شیمی رزین ها
رزین های موازنه کننده ی یون ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نا مطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند.
رزین های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می باشد.به گونه ای که از نظر الکتریکی خنثا هستند.
موازنه کننده ها با محلول های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است.
به عنوان مثال: یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکال های آنیونی۲–SO ۳ می باشد که کاتیون متحرکی مثل +H یا +Na به آن هستند.
این کاتیون های متحرک می توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند. به همین صورت یک تعویض کننده ی آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون های متحرکی مثل _c1 یا _OH به آن متصل می باشد.
در اثر تعویض یون کاتیون ها و آنیون های موجود در رزین تعویض می شود به گونه ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثا باقی می ماند .در اینجا با تعادل جامد و مایع سرو کار داریم،بدون آنکه جامد در محلول حل شود.
برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد.
- خود دارای یون باشد.
- در آب غیر محلول باشد.
- فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشدبه طوری که یون های بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد یا از آن خارج شوند.
در مورد رزین های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر تحرک و یون متحرک +H را می توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت ۲۵درصد فرض نمود.
این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می تواند از آن عبورنماید.
طبقه بندی رزین ها
رزین ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می شوند:
- رزین های کاتیونی قوی((SAC)strongacidis cation)
- رزین های کاتیونی ضعیف((WAC)weak acidis cation)
- رزین های آنیونی قوی((SBA)strongbasic anion)
- رزین های آنیونی ضعیف((WBA)Weak basic anion)
به طور کلی رزین های نوع قوی در یک محدوده ی وسیع PH و رزین های نوع ضعیف در یک محدوده ی کوچک از PH مناسب هستند.
ولکن استفاده از رزین های نوع ضعیف باعث صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیای رزین می شود.
رزین های کاتیونی قوی قادر به جذب تمامی کاتیون های موجود در آب می باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیون هایی هستند که به قلیای آب مرتبط است و محلول سیستم اسید کربنیک است.
مزیت رزین های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آن ها در مقایسه با رزین های کاتیونی قوی می باشد.در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مکرر می شود.
اصولا زمانی که هدف جداسازی تمامی کاتیون های آب است ، بکارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از بکارگیری رزین های کاتیونی قوی می باشد.
رزین های آنیونی قوی قادر به جذب تمامی آنیون های موجود در آب است ، ولی رزین های آنیون قادر به جذب آنیون اسید های قوی نظیر اسیدسولفوریک ،کلریدریک و نیتریک می باشد.
رزین های آنیونی ضعیف مقاوم تر از رزین های آنیونی قوی بوده و به همین دلیل در سیستم های تصفیه آب رزین های آنیونی قوی تر در پایین دست رزین های آنیونی ضعیف تر قرار می گیرند.
برخی از کاربردهای رزین ها
رزین های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون های سختی آور آب ، بلکه همه ی یون های فلزی را با سدیم تعویض می کنند.
برای احیای این نوع رزین ها کافی است که رزین را با آب نمک شست و شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد.
با رزین های کاتیونی چه نوع هیدروژنی چه نوع سدیمی می توان آهن و منگنز را همچون بقیه کاتیون ها حذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین ها ،معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد.
اولا باید دقت کرد که قبل از حذف یون آهن توسط رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد. چون در اثر مجاورت با هوا آهن و منگنز محلول در آب اکسید شده ،غیر محلول در می آیند و در نتیجه ،روی ذرات رزین رسوب کرده و باعث آلوده شدن رزین می شود.
با استفاده از رزین های تبادل یونی ، می توان لیزین را که جزاسید آمینه ضروری مورد نیاز غذای خوک ها، ماکیان و سایر گونه های حیوانی می باشد را تخلیص کرد.
دلیل اهمیت تخلیص اسید آمینه نزدیک تر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندی های آن ها در مصرف مواد خام و...است.با توجه به اینکه مقدار لیزین در دانه ها ، بخصوص غلات ناچیز می باشد.
حذف سیلیکا از آب های صنعتی با استفاده از رزین های آنیونی قوی
حذف آمونیاک از هوا به وسیله ی زئولیت های طبیعی اصلاح شده(کلینوتپلولیت)
زئولیت برای حذف فلزات سنگین
فلزات از طریق نفوذ پساب سنگین در آب آشامیدنی به انسان منتقل می شود.فلزات سنگین با توجه به توسعه شهر نشینی و صنایع که منجر به افزایش میزان فاضلاب و پساب تولید گردیده است عمدتا از طریق دفع نادرست و غیر بهداشتی فاضلاب شهری و پساب صنعتی وارد محیط زیست می شود.
مرگ و میرهای آبزیان در اثر تخلیه پساب های محتوی فلزات سنگین در دنیا و ایران بی سابقه نیست. سبزیجات اطراف تهران که با فاضلاب آبیاری می شود از این آلودگی ها بی بهره نمی باشد.
فلزات سنگین شامل سرب ، جیوه ، روی ، نیکل ،کرم ، کادمیوم و غیره می باشد. وجود فلزات سنگین در غلظت بیش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظیر مسمومیت ، حساسیت شدید ، ضایعات کروموزومی ، عقب افتادگی ذهنی ، فراموشی ، پارکینسن ، سنگ کلیه ، نرمی استخوان و انواع سرطان از جمله سرطان پروستات می شود. یکی از کارشناسان محیط زیست ، آلودگی محیط مخصوصا آب با فلزات سنگین را به عنوان بزرگترین گناهی که بشردر طبیعت انجام می دهد ارزیابی نموده است.
زئولیت ها رزین های طبیعی هستندکه دارای خاصیت مبادله ی کاتیونی و حذف فلزات سنگین می باشند.
از جمله موارد مهم کاربری زئولیت ها ،حذف کاتیون های ارسنیک ، تیتان ، آلومینیوم کوبالت ،کرم ، آلومینیوم ، سرب ،روی و غیره می باشد.
فیلتر های سرامیکی برای حذف مواد معلق ، باکتری ها و انگل ها فیلتر های سرامیکی با منفذ های عبور آب حدود ۵/۰ میکرون ، مانع عبور مواد معلق و تمامی انگل ها و میکروب ها گردیده و با اطمینان کامل آلاینده های بیماری زای آب را حذف می نمایند. حتی آب های آلوده و مشکوک پس از عبور از این صافی ها کاملا شفاف ، بهداشتی و قابل شرب می گردند .
تصفیه با فیلتر های سرامیکی تنها روش غیر شیمیایی می باشد که بدون نیاز به برق ، آلودگی های میکروبی آب را حذف می نماید.
فیلتر های سرامیک مرغوب در مواقع شیوع بیماری های اپیدمی نیز بهترین شیوه ی تامین آب شرب سالم در محل مصرف می باشند.
نتیجه گیری
مزایای روش تبادل یونی به اختصار شامل موارد زیر می شود:
- بهره برداری آسان ،عدم نیاز به تخصص بالا و تجهیزات پیچیده
- عدم نیاز به فضای زیاد برای احداث و سرمایه گذاری اولیه کمتر نسبت به اسمز معکوس می باشد.
معایب آن عبارتند از:
- یک روش تصفیه شیمیایی است و نیاز به مواد شیمیایی برای راهبری دارد.
- مشکل دفع یا تصفیه پساب خروجی وجود داد .حدود ۲ تا ۱۵ درصد آب ورودی صرف شست وشوی معکوس و احیا رزین می شود.
- قادربه حذف ذرات ، میکروارگانیسم ها و سایر آلاینده های آب نمی باشد.
- هزینه ی بهره برداری از آن در دراز مدت زیاد است.
با تشکر از اعتماد شما،فروشگاه اینترنتی بامین تهویه با ارائه ی تصاویر،اطلاعات فنی و مشخصات انواع مشعل ، مشعل گازی ، مشعل دوگانه سوز ، مشعل گازوئیلی ، مشعل دیگ بخار امکان مقایسه و خریدی مطمئن در اختیار مشتریان محترم قرار داده است. مشاورین بامین تهویه آماده ی پاسخ گویی به سوالات فنی شما می باشند.
بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات
