تصفیه آب و رزین تعویض یونی

رزین تعویض یونی یا پلیمر تعویض یونی معمولا یک ماتریکس نامحلول (ساختار بستر) است که به طور طبیعی در شکل مهره­ های کوچک، معمولا به رنگ سفید یا زرد و از یک ماده پلیمری آلی ساخته شده است. مهره ­ها معمولا متخلخل بوده، منطقه سطحی بالایی را فراهم می­کنند. به دام انداختن یو ن­ها همزمان با آزادسازی سایر یو ن­ها اتفاق می افتد؛ بنابراین به این فرآیند تعویض یونی می­ گویند. انواع مختلفی از رزین­ های تعویض یونی وجود دارد. تجاری­ ترین رزین ­ها از جنس سولفانات پلی استیرن هستند.

رزین­ های تعویض آنیونی به طور گسترده در فرآیندهای مختلف جداسازی، تخلیص و ضدعفونی استفاده می­ شوند. رایج ترین مثال­ ها تخلیص و سختی گیری آب است. در بسیاری از موارد، رزین­ های تعویض یونی در چنین فرآیندهایی به عنوان انعطاف پذیرترین جایگزین برای استفاده از زئولیت­ های طبیعی یا مصنوعی هستند.

انواع رزین­ ها

رایج­ ترین رزین­ های تعویض یونی بر پایه پلی ­استیرن­ هایی با پیوندهای عرضی هستند. مکان­ های تعویض یون واقعی پس از پلیمریزاسیون وارد شده اند. به علاوه، در مورد پلی استیرن، اتصالات عرض از طریق پلیمریزاسیون همزمان استیرن و چند درصد معدود از دی ونیل بنزن (پلیمرهای بدون پیوند عرضی که در آب محلول هستند)، ایجاد شدند. اتصالات عرضی، توانایی تعویض یونی رزین را کاهش داده و زمان دستیابی به پروسه تعویض یون را طولانی تر کرده اما استحکام رزین را بهبود می­ بخشد. همچنین اندازه ذره پارامترهای رزین را تحت تاثیر قرار می­ دهد؛ ذرات کوچکتر سطح بیرونی بزرگتری را دارند اما موجب از دست رفته­ گی سر بزرگتر در فرآیندهای ستونی می­شوند.

رزین­ های تعویض یونی، علاوه بر اینکه به شکل مواد مهره مانند ساخته می­شوند، به صورت غشا نیز سنتز می­ شوند. غشاها، از رزین­ های تعویض یونی همراه با اتصالات عرضی فراوان ساخته شده اند که تنها به یون ­ها اجازه عبور داده و به آب اجازه عبور نمی­دهد که برای الکترولیز مورد استفاده قرار می­گیرند.

چهار رزین تعویض آنیونی مهم وجود دارند که تنها در گروه ­های عملکردی شان با هم تفاوت دارند و عبارتند از: 

    رزین­ های به شدت اسیدی که معمولا گروه­ های سولفونیک اسید را نشان می ­دهند مانند سولفانات پلی استیرن یا polyAMPS

    رزین­ های به شدت بازی که گروه­ های آمینو چهارگانه مانند گروه­ های تری متیل آمونیوم را نشان می­دهند. برای مثال polyAPTAC

  رزین­ های اسیدی ضعیف که معمولا گروه­ های کربوکسیلیک اسید را نشان می­دهند.

  رزین­ هایی با خاصیت بازی ضعیف که معمولا گروه­ های آمین نوع اول، نوع دوم و نوع سوم را نشان می­دهند مانند پلی اتیلن آمین

    رزین ­های تعویض یونی تخصصی نیز شناخته شده اند که از آن جمله می ­توان رزین­ های شلاته کننده (ایمینودی استیک اسید، رزین­ های مبتنی بر تیائورا و بسیاری دیگر)

رزین­ های آنیونی و کاتیونی دو مورد از رایج ­ترین انوع رزین­ های استفاده شده در فرآیند تعویض یونی هستند. در حالی که رزین ­های آنیونی یون ­هایی با بار منفی را جذب می کند، رزین­ های کاتیونی هم یون ­هایی با بار مثبت را به خود جذب می­کنند.

رزین­ های آنیونی

رزین ­های آنیونی ممکن است، به صورت شدید یا ضعیف بازی باشند. رزین­ های آنیونی به شدت بازی در طی یک محدوده گسترده pH بار مثبت خود را حفظ می­ کنند، در حالی که رزین­ های آنیونی بازی ضعیف در pHهای بالاتر خنثی می­شوند. رزین­ هایی با خاصیت بازی ضعیف از آنجایی که تحت فرآیند دپروتونه شدن قرار می­ گیرند نمی­ توانند بار خود را در pH­های بالاتر حفظ کنند. هر چند که انجام این عمل پایداری شیمیایی و مکانیکی برتری را پیشنهاد می­ دهد. این رویداد اخیر در ترکیب با سرعت بالای تعویض یون، رزین­ های آینونی بازی ضعیف را برای نمک­ های آلی مناسب می­ کند.

برای رزین­ های آنیونی بازیابی معمولا شامل تیمار رزین با محلول به شدت بازی مثلاً محلول­ های سدیم هیدروکسید است. در طول بازیابی، ماده شیمیایی بازیابی کننده از میان رزین عبور کرده و یون ­های باردار منفی به دام افتاده شسته شده و ظرفیت تعویض رزین­ ها بازسازی می­شود.

یک سختی گیر آب تعویض یونی چگونه کار می ­کند

ترکیب رزین

رزین­ های تعویض یونی معمولا به شکل مهره مانند بوده و از مواد پلیمری ساخته می­شوند (معمولا پلی استیرن و با احتمال کم پلیمرهای آکریلیک). در طول فرآیند پلیمریزاسیون استیرن به منظور ایجاد اتصالات عرضی با دی ونیل بنزن ترکیب می­شود. این ساختار مملو از اتصالات عرضی بوده و در مقایسه با مواد بدون اتصالات عرضی استحکام بیشتری دارند. گروه ­های فعال به منظور تعیین نوع تعویض یون دلخواه پس از پلیمریزاسیون به رزین متصل می­شوند. هر مهره رزین کوپلیمر یک ساختار ژل مانند داشته و این توانایی را دارد که در حضور مایعات منقبض و منبسط شود. این­ها شامل منافذ سطحی بیشمار برای به دام انداختن یون ­ها هستند.

کاربردها

رزین­ های تعویض یونی ابتدا به عنوان بخش­ های اصلی در فرآیند تصفیه آب در تاسیسات صنعتی و خانگی استفاده شده است. سیستم ­های سختی گیری آب از این رزین­ ها برای جابجایی دو عنصر رایج آب سخت؛ منیزیم و کلسیم با مولکول­ های سدیم استفاده می­کنند. رزین­ ها همچنین به منظور تخلیص آب توسط جابجایی فلزاتی مانند مس، کادمیوم و سرب با مولکول­ های سدیم یا پتاسیم استفاده می­ شوند.

فرآیند بازیابی برای رزین­ های آنیونی معمولا شامل تیمار رزین با یک محلول به شدت بازی مانند محلول آبی سدیم هیدروکسید است. در طول بازیابی، ماده شیمیایی بازیابی کننده از میان رزین عبور کرده و یون­ های منفی به دام افتاده شسته شده و به این ترتیب ظرفیت تعویض رزین احیا می ­شود.

دفع رزین استفاده شده

رزین ­های تعویض یونی مضر نیستند. اطلاعات موجود نشان می­دهد که رزین­ های تعویض یونی رتبه بندی صفر را برای سمیت، آتش زایی و واکنش ­پذیری دارند و این تنها برای رزین­ های جدید یا ضدعفونی شده، استفاده می­ شود.

موادی که در حین سرویس در مهره­ های رزین جمع شده اند می­ تواند رتبه بندی پر خطر بودن ماده را تغییر دهند. برای مثال، اگر رزین برای حذف فلزات سنگین از آب­های زاید استفاده شده باشد، پس می­ تواند به عنوان ماده سمی یا مضر تلقی شود. بسیار مهم است که شما قبل از دور ریختن، ریزینی که در تماس با فلزات سنگین یا سایر مواد مضر بوده را از طریق مراجع صحیح بررسی کنید

رزین­ های تعویض آنیونی که در فرآیندهای تصفیه آب شیر یا منابع آب آشامیدنی استفاده می ­شوند تنها در تماس با جامدات حل شده غیر مضر مانند سختی، قلیائیت، و سایر موارد هستند. بنابراین به راحتی مانند هر زباله دیگری می­ توانند دور ریخته شوند. ابتدا بررسی کنید!

رزین ­ها بایستی در شکل نمک یا شکل تخلیه شده خود دور ریخته شوند. که این امر ممکن است نیاز به تماس بستر با چندین حجم بستر از سدیم کلرید رقیق (15-5%) داشته باشد. در غیر اینصورت، رزین­ های کاتیونی در شکل هیدروژن ممکن است pH بسیار پایین و رزین­ های آنیونی در شکل هیدروکسید pH بسیار بالایی برای دور ریخته شدن داشته باشد.

برخی مواقع واژه ­های تعویض یونی، دیونیزاسیون و دمینرالیزاسیون ممکن است در همان معنی برای یک فرآیند در نظر گرفته بشوند. هر چند که دیونیزاسیون و دمینرالیزاسیون ممکن است در فرآیندی متفاوت از تعویض یونی به دست بیایند (مراجعه به اسمز معکوس). تعویض یونی فرآیندی است که به طور گسترده در تاسیسات هسته­ ای، فرآیندهای صنعتی و عملیات پزشکی و دارویی برای کنترلpHآب با حذف یون­ های نامطلوب و جایگزینی آن با یون­ های مورد قبول انجام می­شود. اختصاصاً این فرآیند، تعویض یون­ ها بین یک ماده جامد (که رزین خوانده می­ شود) و یک محلول آبی است که معمولاً آب شهری، آب نوشیدنی می ­باشد اما در برخی مواقع هم شامل آب فرآیند یا آب زائد نیز می باشد (برای مثال صنایع ورق کاری). بسته به ماهیت یونی که رزین به آب وارد می­ کند، فرآیند ممکن است منجر به تخلیص شود یا در کنترل غلظت یون خاص در یک محلول به کار رود. تعویض یونی تعویض برگشت ­پذیر یون­ ها بین یک مایع و یک جامد است.

این فرآیند عموما به منظور حذف یون­ های نامطلوب از یک مایع و جایگزینی آن با یون­ های قابل قبول از یک جامد (رزین) است. وسیله ­ای که تعویض یونی در آن اتفاق می­ افتد معمولا دمینرالیزه کننده نامیده می­ شوند. این نام از واژه دمینرالیز گرفته شده است که به معنی فرآیندی است که بر طبق آن ناخالصی­ های موجود در مایع ورودی (آب) توسط تعویض یون­ های ناخالص با یون ­های هیدروژن و هیدروکسید حذف شده و آب خالص را می­کنند. یون­ های +H و -OH در محل مهره­ های رزین موجود در تانک­ های دمینرالیزر یا ستون­ ها حاضر هستند.

رزین­ های تعویض کاتیونی در مقابل رزین­ های تعویض آنیونی

دو نوع اصلی از رزین­ های تعویض یونی وجود دارند: آن­هایی که یون­ های مثبت را تعویض می­کنند رزین ­های تعویض کاتیونی نامیده می ­شوند و آن­هایی که یون­ های منفی را تعویض می­ کنند، رزین ­های تعویض آنیونی نامیده می­ شوند. کاتیون یونی با بار مثبت است. از کاتیون ­های معمول می­ توان بهCa+2, Mg+2, Fe+2 و H+1 اشاره کرد. یک رزین کاتیونی آن است که یون­ های مثبت را تعویض می­کند. آنیونی یونی با بار منفی است. از جمله آنیون­ های رایج Cl-1, SO4-2 و OH-1 هستند. یک رزین آنیونی آن است که یون­ های منفی را جابجا می ­کند. از نظر شیمیایی هر دو این رزین­ ها مشابه بوده و به گروهی از ترکیبات که پلیمر خوانده می­ شوند تعلق دارند. پلیمرها مولکول­ های بسیار بزرگ بوده که با ترکیب تعداد زیادی از مولکول­ های یک یا دو ترکیب مختلف در ساختاری تکراری زنجیره ­های بلند را تشکیل می ­دهند. یک دمینرالیزر، معمولا یک معمولا با حجم چند فوت مکعب می­ باشد که محتوی رزین است.

یک مینرالیزر ممکن است محتوی ترکیبی دقیق از هر دو رزین­ های کاتیونی و آنیونی باشد که در این صورت بسترهای مختلط خوانده می­ شوند. دمینرالیزرهای دو بستری دو مجرا دارند اولی محتوی رزین کاتیونی است که با یک مجرای جدای دیگر که محتوی رزین آنیونی است دنبال می­شود.

از لحاظ فیزیکی رزین ­های تعویض یونی به شکل مهره­ های بسیار ریز که مهره های رزین خوانده می­ شوند، تشکیل شده است که قطری در حدود نیم میلیمتر دارند. رزین مرطوب ظاهری مانند شن زرد رنگ شفاف و لزج دارد و در آب، اسیدها و بازها نامحلول است. نسبت این ها به صورت دو بخش رزین کاتیونی و 3 بخش از رزین آنیونی است.

رزین تعویض آنیونی در یک مجرا با حجم چند فوت مکعب در بر گرفته شده است. المان­ های حفظ در بالا و پایین مجرا شامل صفحات نمایش، استوانه­ های سوراخ دار، یا سایر وسایل مناسبی با منفذ کوچکتری از مهره ­های رزین که از در رفتن رزین از مجرا جلوگیری می­ کنند، می ­باشد. زمانی که بستر رزین مخلوطی یکپارچه از رزین ­های کاتیونی و آنیونی در یک حجم است (معمولا دو قسمت رزین کاتیونی به 3قسمت رزین آنیونی) این سازمان بندی “رزین بستر مختلط” نامیده می­ شود. که برخلاف آرایش رزین­ های کاتیونی و آنیونی در لایه­ های گسسته یا مخزن­ های جداگانه است.

دلیل استفاده از نسبت­ های متفاوت رزین­ های آنیونی و کاتیونی، ظرفیت تعویض متفاوت بین آن­هاست. توانایی تعویض، میزان ناخالصی است که مقدار مشخصی از رزین قادر به حذف آن، می ­باشد و واحد آن مول بر میلی لیتر، اکی والان­ ها بر میلی لیتر یا مول­ ها بر gm است. رزین آنیونی چگالی کمتری نسبت به رزین کاتیونی دارد بنابراین توانایی تعویض کمتری دارد و حجم بالاتری برای رزین­ های آنیونی در مقایسه با رزین­ های کاتیونی به منظور دستیابی به توانایی تعویض کلی یکسان مورد نیاز است.

فرآیند فعالیت مجدد بازیابی خوانده می­شود و با استفاده از محلول­ های به شدت اسیدی برای کاتیون (به عنوان منبع یون­ های هیدرونیوم) و یا مایع سود سوزآوز (سدیم هیدروکسید) به عنوان منبع یون­ های هیدروکسیل برای رزین آنیونی، صورت می ­پذیرد. رزین یونی با استفاده از هیدروکلریک یا سولفوریک اسید و سدیم هیدروکسی غلیلظ به ترتیب برای بازیابی رزین ­های کاتیونی و آنیونی در محل، بازیابی می­ شود. کنترل­ ها موجب می­شوند تا رزین شستشوی معکوس شده و سپس یک مجموعه از مواد شیمیایی بازیابی کننده را برای مدت زمان خاصی و نیز در سرعت جریان ­های مشخصی به خود جلب کرده و سپس با آبکشی آرام و سریع ادامه یابد. در مورد رزین بستر مختلط، شستشوی معکوس کنترل شده موجب می­شود تا رزین جدا شده و دو عملکرد چند ظرفیتی برای هدایت اسید به کاتیون و سود به آنیون استفاده می­شود. در روشی دیگر رزین می­ تواند در مجراها تهیه شوند.

اساس تعویض یونی

تعویض یونی فرآیندی برگشت پذیری از تعویض یون ­ها بین یک سطح جامد (ماده تعویض یونی) و یک مایع می ­باشد که طی آن تغییر دائمی در ساختار جامد رخ نمی ­دهد. تعویض یونی در تصفیه آب استفاده می­ شود و همچنین یک روش جداسازی در بسیاری از فرآیندهای غیرآبی را فراهم می­ کند. کاربرد بسیاری در سنتز مواد شیمیایی، تحقیقات پزشکی، پردازش مواد غذایی، معدن و کشاورزی و بسیاری از زمینه­ های دیگر دارد. به کار گیری تعویض یونی به دلیل استفاده و استفاده مجدد از مواد تعویض آنیونی صورت می­ گیرد. برای مثال در فرآیند سختی گیری آب واکنش زیر انجام می­ گیرد:

2RNa + + Ca 2+ $ R 2 Ca 2+ + 2Na +

تعویض کننده به شکل یون سدیم قادر است تا با کلیسیم تعویض شود بنابراین می­ تواند کلسیم را از آب حذف کرده و آن را با مقدار هم ارزی از سدیم جایگزین کند. متعاقبا کلسیم بارگذاری شده در رزین ممکن است با یک محلول سدیم کلرید تیمار شود و آن را دوباره به شکل سدیم بازیابی کند بنابراین برای آن را برای چرخه دیگری از عملیات آماده سازد. واکنش بازیابی برگشت پذیر است. تعویض کننده یونی به طور دائمی تغییر نکرده است. میلیون­ ها لیتر آب می­ تواند به ازای هر متر مکعب رزین در دوره چندین ساله تعویض شود.

تعویض یونی در مورد طیفی از مواد صورت می­گیرد و در بسیاری از پایه های صنعت با معرفی سختی گیر آب توسط کیرکا در سال 1910با استفاده از زئولیت­ های طبیعی و سنتزی، استفاده شد. زغال سولفوناته که برای تصفیه آب صنعتی ایجاد شده بود، یکی از اولین مواد تعویض آنیونی پایدار در pH پایین بود.

معرفی رزین­ های تعویض آنیون آلی سنتزی در سال 1935از سنتز محصولات تراکمی فنولی محتوی گروه­ های آمین و سولفونی حاصل شد که می­ توانست برای تعویض برگشت پذیر کاتیون ­ها و آنیون­ ها استفاده شود. طیف وسیعی از گروه­ های عملکردی به پلیمرهای اضافی یا تراکمی استفاده شده به عنوان چارچوب ساختاری، افزوده شدند. تخلخل و اندازه ذره توسط شرایط پلیمریزاسیون و تکنولوزی یکپارچه سازی اندازه ذره، کنترل شده است. پایداری مکانیکی و شیمیایی تغییر داده شده و بهبود یافت. در نتیجه این پیشرفت­ ها تعویض کننده ­های غیرآلی (معدنی، شن سبز و زئولیت) به جز در مورد برخی کاربردهای تخصصی و تحلیلی تقریبا به طور کامل با انواع رزینی جایگزین شدند. زئولیت­ های سنتزی هم اکنون به عنوان الک­ های مولکولی استفاده می­ شوند.

ویژگی­ های فیزیکی رزین­ ها

عموما رزین­ های تعویض آنیونی از ماتریکس پلیمری با اتصالات عرضی و توزیع نسبتاً یکپارچه از جایگاه­ های فعال یونی در تمام طول ساختار، تشکیل شده ­اند. مواد تعویض کننده یونی همانند کره ها یا برخی مواد گرانولی سفت و سخت بوده و اندازه خاص و اتخاد شکلی آن برای دستیابی به الزامات موجود در هر کاربرد خاصی نیاز می­ باشد. اکثر رزین ­ها در شکل کروی (مهره­ ها) ساخته شده اند که می ­تواند به صورت رزین معمول با توزیع اندازه ذره پراکنده از حدود 3/0 میلی متر تا 2/1 میلی متر (16-50 مش) یا به صورت رزینی با انداره ذره متحد الشکل بوده و تمام ذرات آن در گستره اندازه ذره محدود، باشند. در حالت متورم شده با آب، رزین­ های تعویض یونی معمولا گرانش خاصی در حدود 5/1-1/1 نشان می ­دهند. چگالی حجیم که در ستون نصب شد شامل 35 تا 40% از حجم حفره برای یک محصول حفره­ای هستند. چگالی­ های حجیم در محدوده 960-560 گرم بر لیتر برای محصولات رزینی تر،طبیعی هستند.

ویژگی­ های شیمیایی رزین ­ها

ظرفیت؛ ظرفیت تعویض یونی می­ تواند از چند طریق نشان داده شود. ظرفیت کلی که تعداد مکان­ های موجود برای تعویض است که معمولا پس از تبدیل رزین به شکل یونی خاص توسط روش ­های بازیابی شیمیایی تعیین می ­شود. سپس یون به طور شیمیایی از یک کمیت اندازه­ گیری شده رزین حذف شده و به طور کمی در محلول با روش­ های تحلیلی تبدیلی محاسبه می­ شود. ظرفیت کلی به شکل وزن خشک، وزن خیس یا حجم خیس، بیان می­شود. در شکل 1 طرح شماتیک رزین تعویض کاتیونی ماتریکسی با بار منفی و قابل تعویض با پایه­ های یونی مثبت را نشان می­ دهد. جذب آب توسط رزین و بنابراین وزن تر و ظرفیت­ های حجم تر به طبیعت چارچوب پلیمری و نیز محیطی که نمونه در آن قرار گرفته است، بستگی دارد.

ظرفیت عملکردی اندازه گیری عملکرد مفید به دست آمده با ماده تعویض یونی در زمان عملیات در یک ستون تحت مجموعه شرایط تعریف شده، می ­باشد. این پارامتر به تعدادی از فاکتورها از جمله ظرفبت ذاتی (کلی) رزین، سطح بازیابی، ترکیب تیمار محلولی، سرعت جریان عبوری از میان ستون، دما، اندازه ذره و توزیع بستگی دارد. مثالی در این رابطه در مورد سختی گیری اب با رزین استاندارد سولفونیک در سطوح مختلف بازیابی نشان داده شده است. تورم.

تورم آب یک تعویض کننده یونی اساساً، هیدراسیون گروه ­های یونی تثبیت شده است و تورم با افزایش در ظرفیت برای محدودیت­ های روبرو شده ناشی از شبکه پلیمر، افزایش می­ یابد. حجم­ های رزین با تبدیل به اشکال یونی با درجه هیدراسیون متفاوت، تغییر می­ کنند بنابراین برای یک تعویض کننده کاتیونی، تغییر حجم با گونه­ های یون­ های تک ظرفیتی به صورت, Li + > Na + > K + > Cs + > Ag + وجود دارد. با یون­ های چند ظرفیتی، هیدراسیون با عمل ایجاد پیوند عرضی، کاهش می ­یابد. بنابراین، , Na + > Ca2 + > Al 3+ است. در محلول­ هایی با غلظت بالا به دلیل وجود فشار اسمزی بیشتر، آب کمتری جذب می­شود.

انتحاب پذیری؛ واکنش­ های تعویض یونی برگشت پذیر هستند. با تماس یک رزین با الکترولیت مازاد (+B در واکنش زیر )، رزین می­ تواند به طور کامل به نمک دلخواه تبدیل شود: RA + + B + ! RB + +A +. هر چند که با مقدار محدود در محفظه تماس، موازنه قابل تجدید برقرار می­ شود که به نسبت­ های +A و+B  انتخاب پذیری ، ظرفیت کل در مقابل اتصالات عرضی رزین پلی استیرن سولفونیک اسید شکل+H شکل 3 ، ظرفیت عملکردی در برابر سطح بازیابی کننده برای عملیات چرخه سدیم، رزین سولفونیک اسید بستگی دارد.K B K ضریب انتخاب پذیری برای این واکنش به دست می­ آید : جاییکه m و ؟ به ترتیب به غلظت یونی در محلول و فاز رزین اشاره می­ کند. ضرایب انتخاب پذیری رزین برای طیفی از گونه­ های یونی تعیین شده و با+H برای کاتیون­ ها و OH- برای آنیون­ ها در ارتباط است که مقدار انتخاب پذیری 00/1 را تعیین می­ کنند. سینتیک؛ سرعتی که در آن تعویض یونی اتفاق می ­افتد.

فرآیند تعویض یونی شامل انتشار از لایه نازک محلول است که در تماس نزدیک با رزین­ ها بوده و انتشار درون ذره رزین است. انتشار لایه نازک در غلظت­ های پایین کنترل کننده سرعت بوده و انتشار ذزه در غلظت­ های بالا کنترل کننده سرعت است. خواه انتشار لایه نازک کنترل کننده سرعت باشد یا انتشار ذره، اندازه ذره رزین نیز فاکتور تعیین کننده است. رزین­ هایی با اندازه ذرات هم شکل، عملکرد سینتیکی بهبود یافته ای را نسبت به رزین­ هایی با توزیع چند جهتی ناشی از ذرات بزرگ که از نظر سینتیکی آهسته هستند، نشان می­ دهند.

پایداری؛ عوامل اکسید کننده قوی مانند نیتریک یا کرومیک اسید به سرعت رزین­ های تعویض یونی را تجزیه می­ کنند. تجزیه آهسته تر با اکسیژن و کلرین می­ تواند به طور کاتالیتیکی القا شود. به همین دلیل، یون­ های فلزی خاص، برای مثال آهن، منگنز و مس بایستی در یک محلول اکسید کننده به حداقل برسند. با تعویض کننده های کاتیونی، اساساً حمله در چارچوب پلیمری است. رزین­ هایی با اتصالات عرضی فراوان طول عمر مفید گسترده تری دارند زیرا جایگاه­ های زیاد دارند که بایستی قبل از اینکه تورم موجب کاهش ظرفیت مبتنی بر حجم مفید آن شده و ویژگی ­های غیر قابل قبولی مانند کاهش قدرت و افزایش افت فشار را ایجاد کند، مورد حمله قرار بگیرند.

در مورد تعویض کننده های آنیونی حمله ابتدا در گروه ­های عملکردی آسیب پذیر صورت می گیرد که منجر به از دست دادن ظرفیت کلی و یا تبدیل ظرفیت باز قوی به باز ضعیف می ­شود. محدودیت­ های پایداری دمایی توسط قدرت پیوند کربن نیتروژن در مورد رزین ­های آنیونی اعمال شده است. این قدرت بهpH حساس است و pH بالا پایداری آن را افزایش می دهد. محدودیت دمایی 60 درجه سانتی گراد (140 فارنهایت) برای عملیات چرخه هیدروکسید پیشنهاد می ­شود. پایداری رزین کاتیونی نیز به pH وابسته است.  پایداری برای هیدرولیز پیوند کربن- سولفور با کاهش دادن pH کاهش می ­یابد. رزین­ های کاتیونی پایدارتر از انواع آنیونی می­ باشند هر چند که آن­ها می­ توانند تا 150 درجه سانتی گراد هم فعالیت کنند.

 ساختار و ساختمان رزین؛ ساخت رزین­ های تعویض یونی شامل تهیه کوپلیمر مهره ای با اتصالات عرضی است که با سولفاناسیون در مورد رزین­ های کاتیونی اسیدی قوی یا کلرومتیلاسیون و آمیناسیون کوپلیمر برای رزین­ های آنیونی، ادامه می ­یابند. رزین­ های تعویض کاتیونی؛ رزین­ های تعویض کاتیونی اسید ضعیف ابتداً بر پایه آکریلیک یا آکریلیک اسید هستند که با یک مونومر دو عاملی اتصال عرضی ایجاد کرده اند (معمولا دی ونیل بنزن). فرآیند ساخت ممکن است با استر اسید در سوسپانسیون پلیمریزاسیون آغاز شود که با هیدرولیز محصول تولید شده به منظور ایجاد گروه اسیدی عملکردی ادامه می­ یابد. رزین­ های اسیدی ضعیف تمایل بالایی به یون­ های هیدروژن دارند و بنابراین به راحتی با اسیدهای قوی بازیابی می ­شوند. رزین بازیابی شده با اسید ظرفیت بالایی برای فلزات قلیایی خاکی در ارتباط با قلیائیت و ظرفیت محدود شده تری برای فلزات قلیایی با قلیائیت را نشان می دهد. هیچ تفکیک نمکی برای نمک ­های خنثی رخ نمی ­دهد.

هر چند که زمانی که رزین پروتونه نیست (برای مثال اگر با سدیم هیدروکسید خنثی شده باشد)، سختی گیری حتی در حضور پس زمینه ایی با نمک بالا هم می­ تواند رخ دهد. رزین­ های اسیدی قوی کوپلیمرهای سولفوناته استیرن و DVB هستند. این مواد با توانایی آن­ها برای تعویض کاتیونی یا جداسازی  نمک­ های خنثی شناخته می­ شوند و در تمام محدوده pHمفید هستند. رزین­ های تعویض آنیونی؛ رزین­ های بازی ضعیف محتوی جایگاه­ های قابل تعویض یونی نبوده و به عنوان جاذب­ های اسید عمل می­ کنند. این رزین­ ها قادر به جذب اسیدهای قوی با توانایی بالا بوده و به راحتی با سود قابل بازیابی هستند. بنابراین زمانی که در ترکیب با آنیون­ های بازی قوی استفاده می ­شوند با فراهم کردن ظرفیت عملکردی بالا و کارایی بازیابی، می توانند مفید باشند.

سیستم­ های یونی رزین PC-200  آزمایش شده و توسط WQA تحت نظارت شرکت رزین خالص LTD در مقابل ANSI/NSF 44 و 61، تایید شده است.

گردآورنده:  سیستم های تصفیه آب بهاب

بازدیدها: 10