توضیحات
رزین چیست؟
منابع آب موجود و قابل مصرف در صنایع مختلف و شرب در کشور ما دارای املاح زیادی هستند. حائز اهمیت ترین آنها کلسیم و منیزیم می باشد. برای از بین بردن این املاح موجود در آب از زئولیت هایی با نام رزین Resin استفاده می شود. رزین ها با خاصیت تبادلی که دارند املاح کلسیم و منیزیم با سدیم جایگزین می کنند در نهایت باعث از بین رفتن سختی موجود در آب می شوند.
رزین ها به دو دسته کاتیونی و آنیونی تقسیم می شوند.
ویژگی رزین آنیونی:
- شکل: معمولاً به صورت مرغوبه‌های کروی یا دانه‌های زیانه‌ای است.
- رنگ: معمولاً به رنگ سفید یا زرد طبیعی است.
- حالت: معمولاً در حالت جامد و یا به صورت گرانول‌های رزینی یافت می‌شود.
- نوع: آنیونی (منفی‌ٔ بار)، یعنی گروه‌های عملکردی منفی روی ذرات رزین آنیونی حاکم است.
- عملکرد: قابلیت جذب یون‌های منفی از محلول‌ها را دارد.
ویژگی رزین کاتیونی:
- شکل: معمولاً به صورت دانه‌های گرانولی یا مرغوبه‌های کروی است.
- رنگ: معمولاً به رنگ زرد یا سفید است.
- حالت: معمولاً در حالت جامد یا گرانولی یافت می‌شود.
- نوع: کاتیونی (مثبت‌ٔ بار)، یعنی گروه‌های عملکردی مثبت روی ذرات رزین کاتیونی حاکم است.
- عملکرد: قابلیت جذب یون‌های مثبت (کاتیون‌ها) از محلول‌ها را دارد.
تفاوت رزین کاتیونی و آنیونی
1- نوع یون‌های مختصراً حذف شده:
رزین کاتیونی: این نوع رزین‌ها یون‌های کاتیونی (یون‌های مثبت) را از آب حذف می‌کنند.
به عبارت دیگر، آنها معمولاً برای حذف یون‌های فلزی مثل کلسیم، منیزیم، سدیم، و غیره از آب استفاده می‌شوند.
رزین آنیونی: این نوع رزین‌ها به عنوان تبادل‌گرهای یون‌های آنیونی (یون‌های منفی) عمل می‌کنند.
آنها به طور عمده برای حذف یون‌های مواد آلی، نیترات، سولفات، فسفات و دیگر یون‌های آنیونی از آب استفاده می‌شوند.
2- عملکرد تبادل یونی:
رزین کاتیونی: این نوع رزین‌ها در فرآیندهای تبادل یونی یون‌های فلزی مثل Ca2+، Mg2+ را با یون‌های هیدروژن (H+) جایگزین می‌کنند.
رزین آنیونی: این نوع رزین‌ها در فرآیندهای تبادل یونی یون‌های آنیونی مانند NO3-, SO42- را با یون‌های هیدروکسید (OH-) جایگزین می‌کنند.
3- خصوصیات سطحی:
رزین کاتیونی معمولاً با گروه‌های اسیدی تنظیم شده روی سطح آنها تولید می‌شوند.
رزین آنیونی معمولاً گروه‌های با طبیعت آلی تنظیم شده روی سطح آنها دارند.
4- نوع کاربردها:
رزین کاتیونی معمولاً برای نرم‌کردن آب، حذف یون‌های فلزی از آب سخت، و بهبود کیفیت آب شرب استفاده می‌شود.
رزین آنیونی برای حذف یون‌های آلی و آنیونی مانند نیترات، سولفات، و فسفات از آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد یون کاتیونی در تصفیه آب و فاضلاب:
_ تصفیه آب شیرین کننده: در فرآیندهای تصفیه آب، این رزین‌ها به عنوان مبدل‌های یونی برای حذف یون‌های فلزی از آب استفاده می‌شوند.
_ نرم‌کنندگی آب: از رزین‌های کاتیونی در تجهیزات نرم‌کننده آب استفاده می‌شود تا یون‌های کاتیونی مانند Ca²⁺ و Mg²⁺ را از آب حذف کرده و آب را نرم کنند.
_ تبدیل یون‌های معدنی: رزین‌های کاتیونی به عنوان مبدل‌های یونی عمل می‌کنند و می‌توانند یون‌های معدنی مثل کلسیم، منیزیم، و سایر یون‌ها را از آب حذف کنند.
کاربرد یون آنیونی در تصفیه آب و فاضلاب:
_ حذف رنگ و بوی آب: از رزین‌های آنیونی در فرآیندهای حذف رنگ و بوی آب استفاده می‌شود.
_ تصفیه آب شیرین کننده: این رزین‌ها در فرآیندهای تصفیه آب به عنوان مبدل‌های یونی برای حذف یون‌های آنیونی از آب به کار می‌روند.
_ پالایش آب و فاضلاب: در فرآیندهای پالایش آب و فاضلاب، از رزین‌های آنیونی برای حذف آلاینده‌های آلی و یون‌های مخرب استفاده می‌شود.
_ حذف یون‌های مخرب: رزین‌های آنیونی به عنوان مبدل‌های یونی برای حذف یون‌های آنیونی از آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شامل یون‌های نیترات، سولفات، کلرید، و… است.
نحوه تولید و ساخت رزین
تولید رزین‌های آنیونی و کاتیونی، که به طور گسترده در فرآیندهای تصفیه آب و صنایع مختلف استفاده می‌شوند، از روش‌ها و فرایندهای مختلفی تبعیت می‌کند. در ادامه به توضیح مختصری از این فرآیندها می‌پردازم:
تولید رزین آنیونی:
_ استفاده از پلیمرها: اغلب رزین‌های آنیونی از پلیمرهایی مانند استایرن دیواین‌بنزن (SDBS) تولید می‌شوند. در این فرآیند، پلیمرها به ترتیب از گروه‌های آنیونی جذب می‌کنند.
_ فرآیند سولفوناسیون: پس از تولید پلیمر آنیونی، فرآیند سولفوناسیون به کار می‌رود تا گروه‌های آنیونی به وسیلهٔ گروه‌های سولفونات (SO3H) جایگزین شوند. این فرآیند باعث افزایش قدرت جذب رزین آنیونی می‌شود.
تولید رزین کاتیونی:
_ استفاده از پلیمرها: همچنان که در تولید رزین آنیونی از پلیمرها استفاده می‌شود، اما در این حالت، پلیمرها به گروه‌های آمینی (NH2) تبدیل می‌شوند.
_ فرآیند مونومریزه شدن: در این مرحله، پلیمرها به مونومرها تجزیه می‌شوند، که گروه‌های آمینی را در خود دارند.
_ فرآیند کاتیونی کردن: در این مرحله، گروه‌های آمینی مونومرها به کاتیون‌ها تبدیل می‌شوند، اغلب با استفاده از اسیدها یا بازهای مخصوص.
توجه داشته باشید که این فرآیندها تا حد زیادی بستگی به نوع و کاربرد رزین دارند و ممکن است با توجه به نیازهای خاص صنعتی یا کاربردی تغییر کنند.
نکته
_ در صورت انجام عملیات احیاء و یا Back wash رزین ها در زمان مناسب عمر مفید آنها بین 5 تا 10 سال می باشد.
_ برای احیاء رزین ها استفاده از منابع آبی رایج (مثل: آب چاه، آب ورودی به کارخانه و یا شیر آب) برای تهیه آب و نمک صحیح نمی باشد زیرا باعث می شود ناخالصی های موجود در آب مجددا به رزین ها انتقال یابد و احیاء مناسب صورت نگیرد و عمر رزین ها نیز کاش یابد. لذا توصیه می شود برای مرحله اول احیاء رزین ها از آب مقطر و نیز برای مراحل بعدی از آب تولیدی دستگاه سختی گیر استفاده گردد.
