احياي رزين ميكس بِد پس از اشباع شدن بستر رزيني مخلوط و براساس دستورالعمل تولید کننده رزین با اسید و باز انجام می شود. طراحی صحیح مخزن ميكس بِد و رعایت کامل دستورالعمل احیا شروط لازم برای اجرای با کیفیت عملیات احیای رزین ميكس بِد می باشد.
اگرچه از نظر تئوری با استفاده از ستونهای رزینی کاتیونی اسیدی قوی و آنیونی بازی قوی به صورت سری، امکان تولید آب دیونیزه یا آب فوق خالص وجود دارد. ولی در کابردهای عملی، امکان دستیابی به آب با هدایت الکتریکی کمتر از ۵ میکروزیمنس بر سانتیمتر در دو ستون مجزای کاتیونی و آنیونی امکان پذیر نمی باشد. این به آن علت است که واکنشهای تعویض یونی برگشت پذیر هستند.
ولی در صورتی که اسید تولید شده در همان لحظه از محیط حذف شود، واکنش تبادل یون می تواند یکطرفه شود. لذا برای تهیه آب بدون یون باید به جای استفاده از دو ستون مبادله یون کاتیونی و آنیونی، رزینهای آنیونی و کاتیونی را با هم و در کنار هم در یک ستون قرار داد.
پس از اتمام عملیات احیای رزینها، رزینهای کاتیونی و آنیونی با هوای فشرده مخلوط می شوند. در اثر اختلاط با هوا، رزینهای کاتیونی و آنیونی در کنار هم قرار گرفته و تشکیل مجموعه های متعدد از واحدهای تعویض یونی را می دهند.
رزین میکس بِد
بستر رزینی ميكس بِد متشکل از رزین کاتیونی و رزین آنیونی با نسبت مشخص می باشد. نسبت رزین کاتیونی به آنیونی ۳۵ به ۶۵، ۴۰ به ۶۰ یا ۶۵ به ۳۵ می باشد. کاهش درصد هر یکی از رزینهای آنیونی یا کاتیونی به کمتر از ۳۳ درصد منجر به کاهش کارایی بستر میکس بِد خواهد شد. استفاده از رزین کاتیونی با درصد بالاتر از ۵۰ درصد معمولاً برای پالایش جریان معیانات با محتوای آمین یا آمونیم به کار برده می شود.
در کاربری تولید آب دمین یا آب فوق خالص، کاتیونهای آب توسط دانه های رزین کاتیونی و آنیون های آب، توسط دانه های رزین آنیونی جذب می شوند که در نتیجه آب خروجی از چنین دستگاهی کاملاً خالص و بدون یــون خـواهـد بـود. نـشـت کاتیون و آنیون در ستون رزيني ميكس بِد کمتر شده و آب خالص تر از سیستم دو دستگاه جداگانه تولیــد خواهد شد.
شرکت مهندسی فران طراح و تولید کننده مخازن رزینی مبادله یون برای مصارف مختلف می باشد.
طراحی بستر رزین میکس بِد
رعایت شاخص های طراحی بستر میکس بِد برای دستیابی به کیفیت آب مورد انتظار در خروجی شرط لازم طراحی فرایند می باشد. مهمترین شاخص های طراحی بستر میکس بِد عبارتند از:
- انتخاب نوع رزین مناسب با کاربری
- محاسبه حجم رزین
- ارتفاع بستر رزینی
- طراحی مخزن براساس نیازمندیهای فرایندی
- دبی(سرعت) خطی آب
- دبی ویژه
- دبی سرویس(Service Flow Rate)
شکل روبرو تصویر شماتیک یک واحد مبادله یونی مختلط نشان داده شده است.
جدول زیر برخی از شاخصهای مهم طراحی بستر رزینی میکس بِد را نمایش می دهد.
| شاخص طراحی | پالایش آب دمین | پالایش آب فوق خالص | جریان میعان |
|---|---|---|---|
| عمق بستر | |||
| مجموع عمق بستر | 915-1600mm | 1000-2000mm | 1000-1500mm |
| ظرفیتهای کوچک | 450mm ˃ | 500mm ˃ | 500mm ˃ |
| دبی ویژه | 20-50 BV/h | 15-40 BV/h | 30-120 BV/h |
| دبی (سرعت) خطی | 24m/h(10gpm/ft2) P ˂150 kpa(22 psi)∆ | 24m/h(10gpm/ft2) P ˂150 kpa(22 psi)∆ | 24m/h(10gpm/ft2) P ˂150 kpa(22 psi)∆ |
| دما | دمای محیط آب به جز برای کاربردهای مربوط به پالایش میعانات برای رزین های خاص به برگه اطلاعات فنی مراجعه کنید. |
||
احیای رزین میکس بد
احیای رزین میکس بِد مشتمل بر مراحل شستشوی معکوس ستون رزینی، احیای رزین کاتیونی، احیای رزین آنیونی، شستشوی سریع، تخلیه آب، اختلاط با هوای فشرده و شستشوی نهایی می باشد. مراحل مختلف احیای رزین میکس بِد در ادامه مطلب تشریح می شود.
۱- شستشوی معکوس بستر میکس بِد
فرایند احیای ستون میکس بِد با شستشوی معکوس رزینها از پایین بستر آغاز می شود. مدت زمان لازم برای عملیات شستشوی معکوس برای جداسازی کامل رزینهای آنیونی و کاتیونی ۲۰ تا ۲۵ است. البته شرکت دوپونت برای حصول اطمینان از جداسازی کامل رزینها، مدت زمان ۴۰ تا ۴۵ دقیقه را توصیه می کند.
پس از توقف جریان شستشوی معکوس، رزینهای کاتیونی و آنیونی با دانسیته متفاوت پس از چند دقیقه از یکدیگر جدا می شوند. رزینهای کاتیونی در پایین بستر و رزینهای آنیونی در بالای بستر از یکدیگر جدا می شوند. در واقع اختلاف دانسیته رزینهای کاتیونی و آنیونی به اندازه ای است که می توان با شستشوی معکوس، دو نوع رزین را کاملا از هم جدا کرد. به طوریکه بستر دو لایه ای متشکل از رزین کاتیونی در پایین و رزین آنیونی در بالا تشکیل شود. بعد از تفکیک رزینها امکان احیای هر نوع رزین به طور مستقل یا به طور همزمان وجود دارد.
۲- تزریق محلول اسید و باز
پس از اتمام عملیات شستشوی معکوس، جریان تزریق محلول اسید معمولاً در جهت بالا و محلول سود در جهت پایین انجام می شود. توصیه می شود که احیاء رزین کاتیونی قبل از آنیونی انجام شود. البته میتوان احیای دو رزین را همزمان هم انجام داد.
مهمترین مزیت احياء غير همزمان در این است که کاتیونهای کلسیم قبل از آزاد شدن آنیون ها توسط رزین آنیونی، حذف میشوند تا از تشکیل رسوب کربنات و یا هیدروکسید کلسیم که باعث آلودگی رزین های فصل مشترک میشود جلوگیری شود.
در زمان احیای رزین آنیونی برای آنکه سود تزریقی باعث تخریب رزین کاتیونی نشود، همزمان با تزریق سود، از لوله تزریق اسید، جریانی از آب دمین وارد شود تا به همراه سود مستعمل از محل خروجی در فصل مشترک دو رزین از بستر خارج شود.
احیای رزین میکس بد به صورت تزریق همزمان اسید و باز هم امکان پذیر است. مشروط به آنکه از نظر هیدرودینامیکی دبی و فشار جری
انها باید طوری تنظیم شود که تخریب فصل مشترک رزینها حداقل باشد.
حتی با رعایت کامل دستورالعمل احیای بستر رزین میکس بد، رزین های کاتیونی و آنیونی در فصل مشترک کاملاً احیا نمی شوند. برای رفع این نقیصه توصیه می شود که علاوه بر رزین کاتیونی و آنیونی، بستری از یک ماده یا رزین خنثی(Inert Resin) هم استفاده شود که دو بستر رزین را کاملاً از هم جدا کند.
دانسیته رزین خنثی بیشتر از دانسیته رزین آنیونی و کمتر از دانسیته رزین کاتیونی است. بنابراین از سه بستر کاتیونی، خنثی و آنیونی استفاده می شود که در آن لایه خنثی نقش حایل دو بستر رزینی را بازی میکند و در میانه بستر قرار می گیرد. تا در موقع احیا از ورود مواد شیمیایی به بسترها جلوگیری کند. استفاده از این روش حتی برای بسترهای میکس بد در حال کار هم موثر است. اما سؤال مهم این است که چگونه میتوان رزینهای آنیونی و نامطلوب مواد شیمیایی به بسترها جلوگیری کند. زمان تماس مورد نیاز احیای هر بستر رزینی حداقل ۳۰ دقیقه است.
جدول زیر مقدار اسید و باز مورد نیاز برای احیای انواع مختلف میکس بد برای کاربریهای مختلف را نشان می دهد.
| پالایش آب دمین | پالایش آب RO | آب فوق خالص | جریان میعان | |
|---|---|---|---|---|
| حجم مورد نیاز اسید کلریدریک | 75-150 g/L | 75-100 g/L | 100-150 g/L | 185˷ g/L |
| حجم مورد نیاز اسید سولفوریک | 90-240 g/L | 90-128 g/L | 140-180 g/L | 240˷ g/L |
| حجم مورد نیاز سود | 80-160 g/L | 75-128 g/L | 120-180 g/L | 160˷ g/L |
| غلظت اسید کلریدریک | 5% | 5% | 5-6% | 5-6% |
| غلظت اسید سولفوریک | %5 در غیاب حضور کلسیم در آب خوراک | |||
| غلظت سود | 4% | 4-5% | 4-5% | 4-5% |
| دبی | دبی براساس حجم ماده احیا کننده و زمان تماس تعیین می شود | |||
| زمان تماس | زمان تماس برای هر ماده احیا کننده بیشتر از 30 دقیقه می باشد | |||
۳- شستشوی بستر با آب دمین
پس از اتمام عملیات احیای رزینهای کاتیونی و آنیونی با اسید و باز، شستشوی بستر با آب دمین برای خروج باقیمانده اسید و باز از بستر ضروری است. شستشوی رزینها برای مدت زمانی انجام می شود که PH آب خروجی از بستر میکس بد خنثی شود.
به عنوان یک قانون سرانگشتی حجم آب شستشو حداقل باید سه برابر حجم رزین بستر مبادله یون باشد.
۴- تخلیه آب شستشو
قبل از اختلاط رزینها با هوای فشرده، آب شستشو باید تا حداقل ۵ سانتی متر بالای بستر رزینی تخلیه شود. تخلیه آب به منظور اختلاط همگن رزینها برای عملیات تبادل یون ضروری است. رزینهای کاتیونی و آنیونی به دلیل دانسیته متفاوت تمایل دارند که از یکدیگر جدا شوند.
توجه: در مرحله تخلیه آب باید توجه شود که رزینها هیچوقت بدون آب نباشند. بنابراین حتی در مرحله تخلیه هم بستر رزینی خالی از آب نمیشود. آب تنها تا ۵ سانتیمتر بالای بستر رزینی تخلیه می شود.
۵- اختلاط با هوای فشرده یا نیتروژن
پس از تخلیه آب، بستر میکس بِد با هوای فشرده یا گاز نیتروژن مخلوط می شود. هوای مورد استفاده برای اختلاط باید عاری از روغن بوده و دمای آن در محدوده کارکرد رزینهای
تبادل یونی باشد.
قسمتهای مختلف بسترها در فیلتر رزین مختلط نشان داده شده است.
۶- پر کردن بستر با آب دمین
بعد از اختلاط بستر میکس بد، مخزن مبادله یون با آب دمین از بالا به طور کامل پر می شود. پر شدن مخزن در چند دقیقه انجام می شود. برای جلوگیری از آشفتگی در بستر رزینی، افزودن محلول رقیق کاستیک در دقایق اول توصیه می شود.
۷- شستشوی نهایی
در محله آخر بستر میکس بد با آب ورودی برای تصفیه، شستشو می شود. شستشوی نهایی با آب سرویس تا زمانی که هدایت الکتریکی آب خروجی از بستر میکس بد به مقدار طراحی برسد، ادامه پیدا می کند. حجم آب مصرفی برای شستشوی نهایی نباید از ۱۰ برابر حجم رزین میکس بد تجاوز کند.
توجه: راهبري اتوماتيك عمليات احياي رزين بد با كاهش خطاهاي انساني، كارايي عمليات احيا را بالا برده و كاهش مصرف مواد شيميايي را به دنبال دارد.
شرکت مهندسی فران طراح و تولید کننده مخازن رزینی مبادله یون و تأمین کننده رزینهای کاتیونی، آنیونی و میکس بِد از تولید کنندگان معتبر می باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان شرکت فران تماس بگیرید.
یک پاسخ
اختلاط با هوای فشرده بای در چند مرحله صورت گیرد که رزین ها کامل مختلط گردد