سیستم های تبادل یون Ion Exchange System

جهت تصفیه آب های در گردش صنایع از روش های گوناگونی بهره گرفته می شود. امروزه علاوه بر اسمز معکوسRO ، استفاده از روش تبادل یونی توسط رزین های تبادل یون به یکی از متداول ترین روش های تصفیه آب تبدیل شده است.

ناخالصی های نامحلول موجود در آب بسته به اندازه ذرات توسط انواع فیلترها(فیلتر شنی، کربن فیلتر، میکروفیلتر، اولترافیلتر، نانو فیلتر) حذف می شوند اما برای حذف ناخالصی های محلول آب از روش های متفاوتی استفاده می گردد. یکی از این روش ها روش تبادل یون می باشد که جهت تفکیک یون های باردار محلول مورد استفاده قرار می گیرد.

 

رزین های تبادل یونی

رزین ها دانه های ریز پلیمری غیرقابل حل در آب می باشند که جهت تبادل یون های خود با یون های محلول در آب استفاده می گردند. این دانه های پلیمری تا زمانی که دیگر هیچ یونی داخل آنها باقی نماند، به تبادل یون و از دست دادن یون ادامه می دهند. در این زمان اقدام به احیا گردیده و دوباره در مدار قرار می گیرند.

مزایای استفاده از رزین تبادل یون

کاهش موثر سختی آب

سهولت بهره برداری و عدم نیاز به اپراتور ثابت

مدت زمان کوتاه برای تصفیه آب

قدرت تبادل یون بسیار بالا

عدم تولید محصولات مضر

امکان جداسازی مواد شیمیایی

حذف فلزات سنگین و جامدات محلول در پساب

 

انواع رزین در سیستم های تبادل یون

به طور کلی می توان رزین ها را به سه دسته اصلی رزین های کاتیونی، آنیونی یا ترکیبی تقسیم بندی نمود. هر کدام از این رزین ها خود به گروه های قوی و ضعیف طبقه بندی می شوند:

 

*رزین های کاتیونی

رزین های کاتیونی خاصیت اسیدی داشته و دارای گروه های عاملی نظیر سولفونیک می باشند.

• رزین تبادل یونی کاتیونی اسیدی قوی(Strong Acid Cation Ion Exchange Resin)

رزین کاتیونی اسیدی قوی (SAC) در دو شکل سدیمی و هیدروژنی می باشند به این صورت که یون هیدروژن(در سیکل هیدروژنی) و سدیم(در سیکل سدیمی) جایگزین کاتیون های موجود در آب(شامل کلسیم و منیزیم) می شوند. لازم به ذکر است رزین تبادل یون کاتیون قوی قادر به جذب کلیه کاتیون های موجود در آب می‌باشد. این دسته از رزین های کاتیونی نیامند PH مشخصی نمی باشند و در کل محدوده به کار برده می شود.

• رزین تبادل یونی کاتیونی اسیدی ضعیف(Weak Acid Cation Ion Exchange Resin)

رزین کاتیونی اسیدی ضعیف (WAC) قادر به حذف بخشی از کاتیون های موجود در آب می باشند به گونه ای که تنها کاتیون های مرتبط با قلیاییت آب را جذب می نمایند. این دسته از رزین های کاتیونی دارای ظرفیت دو برابری نسبت به رزین کاتیونی قوی می باشند و در PH بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

با توجه به ویژگی های آب خروجی مد نظر می توان از هردو رزین کاتیونی درکنار هم استفاه نمود.

 

*رزین های آنیونی

این رزین ها خاصیت بازی داشته و دارای گروه های عامل بازی نظیر … می باشند.

• رزین تبادل یونی آنیونی بازی قوی(Strong Base Anion Ion Exchange Resin)

رزین آنیونی بازی قوی (SBA) قادر به حذف تمامی آنیون های داخل آب می باشد. اما بیشتر برای کاهش کلر به کار می روند. این دسته از رزین آنیونی به دو نوع ۱ و ۲ تقسیم می‌شود. نوع یک یون کلراید (Cl-) و نوع ۲ یون هیدروکسید (OH-) را با آنیون‌های موجود در آب تبادل می‌کند.

• رزین تبادل یونی آنیونی بازی ضعیف(Weak Base Anion Ion Exchange Resin)

رزین‌های آنیونی ضعیف (WBA) قادر به حذف همه همه آنیون ها نمی باشند و جهت حذف اسیدهای معدنی مانند نیتریک اسید، هیدروکلریک‌اسید و سولفوریک اسید مورد استفاده قرار می گیرند. از تفاوت های این نوع رزین‌های آنیونی نسبت به نوع قوی آن، می توان به توانایی تبادل یونی کمتر، ظرفیت بالاتر و مقاومت بیشتر اشاره نمود. به همین دلیل در سیستم‌های تصفیه بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

*رزین بستر مختلط (Mixed Bed Ion Exchange Resin)

رزین میکس بد Mixed bed دارای خواص هر دو نوع رزین آنیونی و کاتیونی است به صورتی که 60% شامل رزین آنیونی و 40% رزین کاتیونی می باشد. رزین بستر مختلط در مواردی که یون زدایی کامل آب (آب فوق خالص) یا آب خروجی با کیفیت بالا مدنظر می باشد مورد استفاده قرار می گیرد.