رزین تصفیه آب

امروزه آب مهمترین ماده محلول در صنعت و زندگی تلقی می شود و در امور بسیار زیادی ، از تولید برق گرفته تا خنک کردن پالایشگاه ها کاربرد دارد و عنصری ارزشمند در زندگی بشر محسوب می شود. اما به دلیل ترکیب شدن آب ها با مواد معدنی از جمله کلسیم و منیزیم و سایر رسوبات سطح زمین ، این ماده با برخی از یون محلول شده و باعث ایجاد مشکلاتی در خاصیت آب می شود و به اصطلاح آب سخت نام برده می شود.
تبادل یونی برای موارد صنعتی از سال 1910 و با معرفی واحدهای سختی گیر آب با استفاده از زئولیت های طبیعی و زئولیت های سنتزی استفاده می شود. برخی از کانی های طبیعی مانند زئولیت ها دارای قابلیت تبادل یونی هستند. زئولیت ها نوعی رزین معدنی به شمار می آیند که می توانند سختی آب (شامل یون های کلسیم و منیزیم) را حذف کرده و یون سدیم در محیط آزاد کند. به دلیل تبادل یونی سدیم با یون های سختی آور آب، این مواد به عنوان زئولیت های سدیمی نیز شناخته می شوند. زئولیت های طبیعی به عنوان نوعی رزین تبادل یونی معدنی و طبیعی از دیرباز برای تصفیه و حذف یون های آب استفاده شده است.

رزین تصفیه آب نوعی ترکیب ساخته شده بصورت طبیعی و مصنوعی چسبناک که از مولوکل های قطبی و بار دار تشکیل می شود.

یک رزین تبادل یونی بوسیله آب متورم می‌شود، اما در آن حل نمی‌شود. میزان این تورم یک فاکتور هست که چگونگی عملکرد رزین در کاربردهای خاصی را کنترل می‌کند. رزین سختی گیر به طور گسترده ای در فرآیند های جدا سازی، تصفیه و ضدعفونی کردن آب استفاده می‌شود. شایع ترین کاربردهای آن رسوب زدایی و تصفیه آب است.

رزین های تبادلی شامل دو دسته کلی رزین های تبادلی کاتیونی و رزین های تبادل آنیونی می باشند. رزین های حاوی کاتیون های قابل تبادل، رزین کاتیونی نامیده می شوند و رزین های حاوی آنیون های قابل تبادل، به عنوان رزین های آنیونی شناخته می شوند. رزین های آنیونی جذب یون های منفی و رزین های کاتیونی جذب یون های مثبت را بر عهده دارند.

رزین سختی گیر پرولایت (purolite) یا رزین کاتیونی را می توان چندین بار در طول سال های متوالی مورد استفاده قرار داد. به این صورت که بایستی رزین را با محلول آب و نمک جهت احیای مجدد شستشو دهید. این عمل را پس از اشباع رزین های سختی گیر انجام می دهند و در اصطلاح این عمل را احیا رزین کاتیونی نامیده می شود.

رزین تصفیه آب بعد از مدتی استفاده، به اصطلاح اشباع می‌شود و دیگر قادر به انجام تبادل یونی نمی‌باشد. در این حالت و برای استفاده مجدد از رزین، باید آن را احیا کنید. برای شارژ مجدد و احیای رزین باید از محلول آب و نمک استفاده کنید. محلول آب و نمک برای احیای رزین سختی گیر معمولا باید بین ۵۰ تا ۱۵۰ گرم در لیتر باشد. شما باید با استفاده از عمل بک واش، محلول آب و نمک را به داخل مخزن سختی گیر هدایت کنید. بعد از چندین بار انجام این کار، رزین دوباره احیا می‌شود و توانایی تبادل یونی و نرم کردن آب را پیدا می‌کند. در عمل بک واش، محلول آب و نمک از زیر مخزن استوانه ای دستگاه وارد می‌شود و با گذشت از صفحات مشبک، به رزین های سختی گیر می‌رسد.از خواص فیزیکی رزین مورد استفاده در سختی گیر، می توان به کروی بودن آن و همچنین قطر نیم میلیمتری اشاره نمود که ظاهری شفاف، مرطوب و به رنگ کهربایی دارد. خاصیت های فیزیکی این ماده تاثیر زیادی در کاهش سختی آب دارد و می توان با گذراندن آب از این ماده ، سختی آن را کم کرد ولی پس از استفاده چندین باره از رزین کاتیونی ، این ماده قدرت خود را در کم کردن سختی آب از دست می دهد و باید طی مراحلی رسوبات اضافی از آن جدا شده و دوباره قابل استفاده شود.رزین پرولایت یکی از بهترین و متداول ترین رزین های سختی گیر موجود در بازار ایران می‌باشد که توسط شرکت پرولایت انگلیس (Purelite) تولید می‌شود. این شرکت هر 3 نوع رزین کاتیونی، آنیونی و میکس بد را تولید می‌کند و محصولات تولیدی آن از کیفیت بسیار بالایی برخوردار هستند. رزین تصفیه آب کاتیونی و آنیونی پرولایت در بسته های 25 لیتری و رزین میکس بد پرولایت در بسته های 1 لیتری، 5 لیتری و 25 لیتری موجود است و به بازار عرضه می‌شود.
رزین پرولایت مدل C100

رزین سختی گیر پرولایت مدل C100 از متداول ترین رزین های کاتیونی مورد استفاده در سختی گیرهای صنعتی می باشد. این رزین تصفیه آب ساخت شرکت انگلیسی Purolite است که از کیفیت بسیار بالا جهت حذف سختی آب برخوردار می باشد؛ این رزین سختی گیر دارای استانداردهای جهانی مانند استاندارد WQA و NSF/ANSI-61 می باشد.
دانه های رزین سختی گیر پرولایت مدل C100 در تبادل یون با آب، یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب را که باعث سختی آن می شوند، جذب کرده و به جای آنها یون سدیم را وارد آب می کنند. به همین دلیل به رزین سختی گیر C100 پرولایت، رزین تبادل کاتیونی سدیمی نیز گفته می شود که پرکاربردترین رزین در صنعت آب و فاضلاب می باشد.
رزین سختی گیر کاتیونی C100 پرولایت یک رزین تصفیه آب سطح استاندارد با توزیع گاسین اندازه ذرات در محدوده بین 300 تا 1200 میکرو متر می باشد. این رزین در گروه عملکردی رزین های اسید سولفونیک می باشد که یک رزین اسیدی قوی است و از دانه های کروی شکل تشکیل شده است.
رزین تبادل کاتیونی Purolite مدل C100 با جایگزینی یون های سدیم با یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب، رسوب گذاری کربنات کلسیم و منیزیم بر روی سطوح و داخل تجهیزات را به مقدار زیادی کاهش می دهد و از خسارات ناشی از این رسوبات جلوگیری می کند.
کاربرد رزین برای سختی زدایی آب
یکی از کاربردهای رایج رزین تبادل یونی، از بین بردن سختی آب یا Softening است. این عمل با حذف یونهای کاتیونی کلسیم و منیزیم از آب سخت انجام می شود. رزین تصفیه آب مورد استفاده در سختی گیر، رزین کاتیونی با سیکل سدیمی است. در سختی گیر رزینی، یونهای سدیم موجود در ساختار رزین کاتیونی، جای خود را به یونهای کلسیم و منیزیوم می دهند. از اینرو یونهای کلسیم و منیزیم که باعث سختی آب هستند حذف و به ساختار رزین متصل می شوند. پس از مدتی رزین تعویض یونی خاصیت جذب خود را از دست داده و نیاز به احیا پیدا می کند. احیای رزین تبادل یونی در این حالت توسط محلول آب و نمک انجام می شود. دوباره یونهای سدیم در جای خود قرار گرفته و فعالیت تکرار میگردد.
مشخصات هیدرولیکی رزین پرولایت C100

در این بخش به عوامل موثر در افت فشار سیستم رزین تبادل یونی و هم چنین بک واش فیلتر حاوی رزین برای احیا و استفاده مجدد از آن می پردازیم.

افت فشار: افت فشار در بستر رزین تبادل یونی، به توزیع اندازه ذرات، عمق بستر و حجم خالی فیلتر حاوی رزین و هم چنین نرخ جریان و گرانروی محلول ورودی به رزین بستگی دارد. فاکتورهایی که هر کدام از این پارامترها را تحت تاثیر قرار می دهد شامل: نوع ذرات فیلتر شده توسط بستر، تراکم غیر طبیعی رزین یا طبقه بندی ناقص بستر می باشد، که می تواند اثر معکوس در عملکرد رزین داشته باشد. وابسته به کیفیت آب ورودی و هم چنین کاربرد و طراحی رزین، نرخ جریان می تواند بین 10 تا 40 گالن در هر دقیقه بر فوت مکعب متغیر باشد.

شستشوی معکوس (بک واش): در طول عملیات بک واش از بالا به پایین در محفظه فیلتر حاوی رزین، باید بستر رزین به حجمی بین 50 تا 70% کل مخزن در مدت زمان حداقل 10 تا 15 دقیقه برسد. عملیات Backwash باعث آزاد کردن ذرات باقی مانده در میان دانه های رزین شده و حداقل مقاومت در برابر ورود جریان آب به سیستم رزین سختی گیر را اطیمنان می دهد.
مدت زمان 30 دقیقه برای انجام عملیات بک واش در اولین سرویس، باعث طبقه بندی سطح رزین داخل فیلتر می شود. نکته مهم این است که گسترش بستر رزین با افزایش سرعت جریان افزایش می یابد و با کاهش دمای مایع ورودی کاهش می یابد. برای ممانعت از خروج رزین از انتهای بالایی فیلتر، باید از انبساط و گسترش بیش از حد بستر جلوگیری کنید.