سختی گیر رزینی یا water softner به تجهیزاتی گفته میشود که به طور خلاصه، کلسیم و منیزیم موجود در آب با یون های سدیم موجود در لایه های رزین تبادل یون پیدا نموده و حذف میشوند. با توجه به اینکه وجود کلسیم و منیزیم تاثیر مستقیم بر افزایش سختی آب داشته و مشکلات متعددی از قبیل آسیب وارد کردن به تجهیزات صنعتی از قبیل بویلر و دیگ ها بخار و همچنین تهدید سلامت انسان را به همراه دارد، لذا استفاده از سختی گیر رزینی در فرآیند تصفیه آب از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. در ادامه به معرفی کامل سختی گیر آب، اجزای آن و تاثیر حذف سختی بر کیفیت آب خواهیم پرداخت.
یکی از بزرگترین و رایج ترین مشکلات موجود در آب، وجود کلسیم و منیزیم در آن می باشد که اصطلاحا سختی آب (Water Hardness) را افزایش می دهند. این املاح با افزایش دمای آب بر روی سطوح لوله و اتصالات دیگ های بخار و بویلرها و همچنین کتری و سماور ایجاد رسوب خواهند نمود و باعث گرفتگی لوله ها خواهد شد. علاوه براین، استفاده مداوم از آب با درجه سختی بالا به شدت به دستگاه گوارش و کلیه ها آسیب وارد می کند. به همین دلیل، لازم است با روش های مختلف نسبت به کاهش سختی آب اقدام گردد. سختی گیر رزینی یکی از روش های معمول برای کاهش سختی آب و حذف کلسیم و منیزیم موجود در آب می باشد که بر پایه تبادل یون (Ion Exchange) این کار را انجام می دهد. در این روش، با عبور آب از بستر سیلیس که لایه رزین بر روی آن قرار گرفته است، کلسیم و منیزیم موجود در آب با یون سدیم موجود روی رزین جایگزین می گردد.
همان طور که از نام سختی گیر رزینی مشخص است، بخش اعظم فرآیند حذف کلسیم و منیزیم موجود در آب به کمک لایه ی رزینی موجود در بستر سیلیس صورت میگیرد. رزین به ساختاری هیدروکربنی گفته میشود که در طبیعت از صمغ درختان تولید می گردد. نوع شیمیایی و آزمایشگاهی این ماده بسیار کاربردی، با دانه های پتاسیم و سدیم پوشانده شده و به عنوان رزین های تبادل یونی در فرآیندهای تصفیه آب مورد استفاده قرار میگیرند.
در حالت کلی رزین های تبادل یونی به کار رفته در دستگاه سختی گیر رزینی را می توان در دو نوع کاتیونی و آنیونی تقسیم بندی نمود. نکته بسیار مهم در استفاده از لایه های رزینی در فرآیند سختی گیر آب، تبادل کاتیون های رزین با آنیون های موجود در آب و بالعکس می باشد. در نهایت بار الکتریکی هر دو خنثی شده و ترکیبات مضر موجود در آب بر روی لایه رزین و سیلیس ته نشین خواهند شد. به همین دلیل لازم است به صورت مرتب و دوره ای نسبت به شستشو یا تعویض لایه های رزین و سیلیس اقدام شود.
سختی گیرهای رزینی را می توان بر اساس نحوه عملکرد به دو گروه کلی تقسیم بندی نمود که عبارتند از:
احیا و تمیز کردن رزین یکی از مهم ترین عملیاتی می باشد که لازم است پس از حذف سختی آب در دستگاه های سختی گیر انجام شود. انجام این عمل در برخی از تجهیزات و تشخیص زمان آن به صورت اتوماتیک و بدون دخالت اپراتور انسانی صورت می گیرد. به این دستگاه ها اصطلاحا سختی گیر تمام اتوماتیک گفته میشود.
در سختی گیر نیمه اتوماتیک، به دلیل استفاده از شیر سولو ولو، فرآیند تشخیص زمان شستشو و تعویض رزین به صورت خودکار صورت نگرفته و نیاز به اپراتور انسانی برای انجام این کار می باشد.
علاوه بر نحوه عملکرد دستگاه برای تعویض و شستشو رزین، سختی گیر رزینی را می توان بر اساس ساختار و شکل کلی آنها نیز به دو گروه تقسیم بندی نمود که عبارتند از:
در ساختار این دستگاه تنها یک منبع در نظر گرفته شده است که آب سخت وارد آن شده و پس از عبور از لایه های رزینی، به آب نرم تبدیل شده و در نهایت از مخزن خارج میشود. عملکرد دستگاه در مرحله تعویض و شستشو رزین مختل شده و پس از اتمام این فرآیند، مجدد کار آن شروع خواهد شد.
با توجه به محدودیت های موجود در نوع تک مخزن سختی گیرهای آب در فرآیند تعویض رزین، نوع دو مخزن آن طراحی شده است. در این نوع سختی گیر رزینی، دو مخزن در نظر گرفته شده است، به طوریکه در مرحله تعویض یا شستشو لایه های رزین، مخزن جایگزین فرآیند سختی گیری آب را انجام می دهد. در نتیجه می توان گفت، سختی گیرهای دو مخزن کارکرد بهتری داشته و راندمان بالاتری در فرآیند حذف سختی آب دارند.
از اصلی ترین اجزای موجود در سختی گیر رزینی می توان به موارد زیر اشاره نمود:
مخزن و منبع در نظر گرفته شده برای قرار گرفتن لایه های رزین و ورود آب برای عبور از این لایه ها، از مهم ترین اجزای سختی گیر می باشد. شکل و اندازه و ظرفیت مخزن بر اساس میزان آب ورودی به آن در بازه های زمانی مشخص تعیین می گردد و در سختی گیرهای رزینی مورد استفاده در محیط های صنعتی، مخازن بزرگ و استوانه ای و برای تصفیه خانه های کوچکتر از مخزن با حجم کمتر استفاده میشود. نکته بسیار مهم در مخزن سختی گیر، مقاومت بسیار بالای آن در برابر ضربه و همچنین خوردگی می باشد. به همین دلیل از ورقه های استیل استنلس در اغلب مواقع برای تولید آن استفاده میشود.
دانه های رزین از دیگر اجزای مهم در تجهیزات سختی گیر آب می باشند که در انواع کاتیونی و آنیونی در پایین ترین سطح از مخزن قرار میگیرند. دانه های رزین در اثر تمام با آب ممکن است در آن شناور شوند، به همین دلیل آنها را بر روی بستری از سیلیس قرار می دهند. با استفاده زیاد از سختی گیر رزینی و وجود املاحی از قبیل مس و منگنز در آب به مرور به کارایی رزین آسیب زیادی وارد نموده و به همین دلیل لازم است لایه های رزینی تعویض شوند.
پس از حذف کلسیم و منیزیم موجود در آب و تولید آن به آب نرم، آب تصفیه شده توسط نازل جمع آوری میشود.
به منظور احیای لایه های رزین و افزایش کارایی آنها پس از تماس با منگنز و آهن موجود در آب، مخزن کوچکی در کنار مخزن اصلی سختی گیر رزینی در نظر گرفته میشود. آب و نمک موجود در این مخزن می تواند در احیای رزین و شستشو نازل تاثیر بسیار زیادی داشته باشد.
در سختی گیر نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک، فرآیند شستشو معکوس یا بک واش لایه های رزین صورت می گیرد. این عمل با تنظیم کردن حالت شیر سلویید ولو انجام میشود که در سختی گیرهای اتوماتیک به صورت خودکار انجام شده و اپراتور انسانی تنظیمات شیر سولو ولو را به صورت دستی انجام می دهد
فرآیند حذف سختی آب توسط سختی گیرهای رزینی شامل مراحل زیر می باشد:
با توجه به تاثیرات منفی سختی آب بر سلامت انسان و همچنین تجهیزات صنعتی، از سختی گیر رزینی در محیط های مختلفی استفاده می گردد. از جمله موارد کاربرد سختی گیر می توان به گزینه های زیر اشاره نمود:
کاربرد سختی گیر رزینی بسیار گسترده بوده و موارد فوق تنها چند نمونه می باشند. نکته بسیار مهم در این تجهیزات رعایت استانداردها در فرآیند طراحی آنها می باشد. شرکتهای تولید کننده سیستمهای تصفیه آب که در زمینه طراحی و ساخت سختی گیر رزینی فعالیت دارند، به منظور افزایش کیفیت دستگاه به مواردی از قبیل جنس مناسب مخزن، محل دقیق شیرهای ورودی و خروجی، اندازه و ابعاد مخزن و کیفیت اتصالات و سایر تجهیزات موجود در آن توجه دارند. عدم توجه به این مسئله می تواند به مرور منجر به خوردگی مخزن شده و خسارت های متعددی را به همراه داشته باشد.
