رزینهای تبادل یونی در صنعت تصفیه آب به چهار گروه اسید کاتیونی ضعیف یا قوی و باز آنیونی ضعیف یا قوی طبقه بندی می شوند. شناخت طبقه بندی رزینهای تبادل یونی برای طراحی صحیح فرایند تبادل یون و بهره برداری اصولی ضروری است.
رزین های تبادل یونی یا مبدل های یونی یکی از فرایندهای با سابقه در صنعت تصفیه آّب به شمار می رود. ولی طراحی و انتخاب رزین مناسب برای کاربردهای مختلف و همچنین نحوه نگهداری آن نیازمند تخصص مهندسی و تجربه است. شرکت مهندسی فران ارائه کننده خدمات متنوع در زمینه طراحی، تأمین و نگهداری از واحدهای تبادل یونی در صنایع مختلف می باشد.
شرکت مهندسی فران طراح و سازنده پکیج های پالایش آب با فرایند تبادل یون و تأمین کننده های رزینهای تبادل یونی Dupont آمریکا می باشد.
طبقه بندي رزين هاي تبادل يوني
گروههاي يونيزه شونده اي كه بر روي دانه هاي رزين چسبيده اند، توانايي گروهاي فعال رزين را مشخص مي كنند. رزينهاي صنعتي، در تصفيه آب به چهار دسته تقسيم مي شوند:
رزین كاتيوني اسيدي قوي(SAC)
رزينهاي SAC قادرند بازهاي قوي را خنثي نموده و نمكهاي خنثي را به اسيدهاي معادلشان تبديل نمايند. رزينهاي SAC وقتي براي نمك زدايي به كارگرفته مي شوند، با استفاده از گروه فعال (HSO3) كليه كاتيونهاي آب خام را حذف نموده و با يون هيدروژن جايگزين مي كنند. واكنش تبادلي برگشت پذير است. در زماني كه ظرفيت تبادل تقليل پيدا كند، رزين را مي توان با يك اسيد معدني دوباره احيا كرد. این رزین ها معمولا پس از رزینهای کاتیونی ضعیف و به همراه آنها برای کاهش یونهای محلول آب تا نزدیک صفر برای تولید آب فوق خالص(Ultra pure water) و گهگاه بعد از واحد آب شیرین کن صنعتی با فرایند اسمز معکوس مورد استفاده قرار می گیرند..
تبادل كننده هاي يوني از نوع كاتيوني اسيدي قوي در كليه محدوده هاي PH عملكرد خوبي دارند. اين رزينها دامنه وسيعي از كاربردها را پيدا كرده اند، به عنوان مثال در حالتي كه به صورت سيكل سديم هستند (سديم به عنوان يون متحرك) براي سختي زدايي و در حالتي كه سيكل هيدروژني دارند براي كاتيون زدايي به كار ميروند.
رزین كاتيوني اسيدي ضعيف(WAC)
رزينهاي تبادل كننده يوني از نوع كاتيوني اسيدي ضعيف، فعاليت خود را مديون گروه كربوكسيليك (-COOH) هستند. در زماني كه در سيكل هيدروژني عمل ميكنند رزينهاي كاتيوني را كه با قلياييت جمع شده اند حذف كرده و اسيدكربنيك توليد مي كنند. اين واكنشها نيز برگشت پذيرند و اجازه ميدهند WAC را پس از اشباع به حالت احيا شده باز گرداند. رزينهاي WAC قادر نيستند تا كليه كاتيونها را در بيشتر آبها حذف كنند. نقطه قوت اين رزينها، بازده بالاي احياي اين رزينها در مقايسه با رزينهاي SAC است. اين بازده بالا مقدار اسيد مورد نياز براي احياي رزين را كاهش مي دهد و بنابراين مشكلات مربوط به اسيد دورريز را به حداقل مي رساند.
رزينهاي كاتيوني اسيدي ضعيف در مرحله اوليه تصفيه و به همراه رزينهاي كاتيوني قوي كه داري سيكل سديم هستند براي سختي زدايي و قلياييت زدايي آبهايي كه قلياييت و سختي زيادي دارند به كار ميروند. در سيستمهاي نمك زدايي كامل استفاده از WAC و SAC به صورت توأم مجموع مزايايي بازده و صرفه اقتصادي بالاي استفاده از WAC و توانايي زياد تبادل يوني SAC را در بر خواهد داشت.
رزین آنيوني بازي قوي(SBA)
رزينهاي SBA قادرند اسيدهاي قوي را خنثي كنند و نمكهاي خنثي را به باز مربوط تبديل نمايند. اين رزينها در بسياري از كاربردهاي سختي زدايي و يا نمك زدايي كامل آب، به كار گرفته مي شوند.
رزينهاي SBA فعاليت خود را مديون گروههاي فعال آمونيوم چهار ظرفيتي هستند. دو نوع از گروههاي آمونيوم چهار ظرفيتي با نامهاي نوع (I) و نوع (II) به كار برده ميشوند. نوع (I) مواضعي با سه گروه متيل دارد:
CH3
(R – N – CH3)+
CH3
در نوع (II) يك گروه متيل با گروه اتانول جايگزين شده است. رزين نوع (I) پايداري بيشتري از رزين نوع (II) داشته و قادر است اسيدهاي ضعيف يونيزه شده بيشتري را حذف نمايد رزين نوع (II) بازده احياي بالاتري داشته و ظرفيت بالاتري براي مقدار مشابه مواد شيميايي احيا كننده دارد.
در حالت هيدروكسيدي، رزينهاي SBA كليه آنيونهايي را كه عموماً به حساب آورده ميشوند، حذف مي كنند. همانند رزينهاي كاتيوني، اين واكنش نيز برگشت پذير است و اين امكان را به وجود ميآورد كه رزين با يك باز قوي مثل سود، احيا شده و به شكل و حالت هيدروكسيدي باز گردد. فعاليت رزينهاي بازي ضعيف از گروهاي آمينهاي نوع اول (R-NH2)، نوع دوم (R-NH-R) و نوع سوم (R-N-R2) ناشي ميگردد. رزينهاي (WBA) به راحتي، اسيد سولفوريك، اسيدنيتريك و اسيد هيدروكلريك را با حذف ميكنند.
رزین آنيوني بازي ضعيف(WBA)
رزينهاي WBA مشخصه هاي كارايي مشابهي با رزين هاي WAC دارند و با سود يا آمونياك احيا مي شوند. رزين هاي WBA نسبت به رزين هاي SBA در مقابل آلودگي هاي آلي كه در بيشتر آبهاي آشاميدني وجود دارند مقاومترند. آنها را مي توان در بالادست رزينهاي SBA براي بالابردن كارايي احيا و همچنين حفاظت از رزينهاي SBA به كار برد.
کارشناسان شرکت مهندسی فران آماده ارائه خدمات مشاوره در خصوص رزینهای تبادل یونی به مشتریان محترم هستند.