تولید آب خالص با استفاده از رزین تبادل یونی

رزین تبادل یونی

آب لوله کشی که برای زندگی روزمره و مصارف صنعتی ضروری است، بسیار شفاف و تمیز است. اما این آب شفاف حاوی یون هایی مانند سدیم، کلسیم و کلر و همچنین سیلیس کلوئیدی است که بار سطحی منفی دارد.

یون های دارای بار مثبت مانند یون های کلسیم، منیزیم و سدیم را کاتیون و یون های دارای بار منفی مانند سولفات، کلرید و بی کربنات را آنیون می نامند.

یون های موجود در آب های زیرزمینی را نمی توان با فیلتراسیون فیزیکی مانند آنتراسیت حذف کرد. با این حال، رزین تبادل یونی یک محیط فیلتر است که می تواند این اجزا را با تبادل این یون ها حذف کند.

رزین در حال مبادله یک مبدل یونی است که پدیده تبادل یونی را نشان می دهد. بسته به گروه (گروه عملکردی) متصل به رزین مصنوعی ، انواع مختلفی از تبادل یونی استفاده می شود.آنهایی که دارای گروه های اسیدی مانند گروه های هیدروکسیل اسیدی و گروه های کربوکسیل هستند و قادر به تبادل کاتیون ها هستند، رزین کاتیونی (یا کاتیونی) نامیده می شوند و بالعکس رزین های تبادل آنیونی (یا رزین های تبادل آنیونی) می نامند.

مکانیسم تبادل یونی رزین های تبادل یونی، همانطور که از نام آن پیداست، تبادل یون در آب خام با یون های متصل به گروه های عاملی رزین تبادل یونی است.

به عنوان مثال، در مورد رزین تبادل کاتیونی که در نرم‌کننده‌های آب استفاده می‌شود، می‌توان سختی آب خام را با تبادل یون‌های سدیم متصل به رزین با یون‌های کلسیم و یون‌های منیزیم در آب خام حذف کرد. . بسته به کاربرد مورد نظر آب تصفیه شده، گاهی اوقات از رزین های کاتیونی که یون های هیدروژن را متصل می کنند استفاده می شود. در مورد رزین تبادل آنیونی، آنیون هایی مانند یون های کلرید و یون های هیدروکسیل متصل به گروه های عاملی با آنیون هایی مبادله می شوند تا حذف شوند.

کاربرد رزین تبادل یونی

رزین های تبادل یونی برای تصفیه آب استفاده می شود. به عنوان مثال، آب دریا دارای املاح است، یعنی یون های مختلفی مانند یون های کلرید و سدیم. علاوه بر این، آب مورد استفاده در کارخانه ها ممکن است حاوی یون های فلزات سنگین باشد. برای حذف این یون ها از رزین های تبادل یونی استفاده می شود. کاربردهای ویژه رزین‌های تبادل یونی شامل تصفیه آب خالص، پردازش آب سخت حاوی یون‌های کلسیم زیادی به آب نرم، جداسازی و بازیابی یون‌های فلزات سنگین و خالص‌سازی مواد دارویی است.

اصل رزین تبادل یونی

رزین تبادل یونی یک رزین کروی با قطر حدود 0.5 میلی متر است و سطح آن با گروه های عملکردی مختلف اصلاح شده است. بخش های اصلاح شده در حالت یونی وجود دارند و دارای بار مثبت یا منفی هستند. هنگامی که آب حاوی یون ها از طریق این رزین جریان می یابد، یون های موجود در رزین بسته به قدرت بار یونی با یون های موجود در آب مبادله می شوند به عبارت دیگر یون های موجود در آب توسط رزین حذف می شوند. دو نوع رزین تبادل یونی وجود دارد.

• رزین تبادل کاتیونی

گروه های عاملی اسیدی روی سطح رزین وارد می شوند و کاتیون های موجود در آب را می توان حذف کرد. گروه سولفو که یک اسید قوی است و یا گروه اسید کربوکسیلیک که یک اسید ضعیف است اصلاح شده و بسته به قدرت یونی که باید حذف شود از آن استفاده می شود.

• رزین تبادل آنیونی

یک گروه عملکردی پایه روی سطح رزین معرفی می شود و برای حذف آنیون های موجود در آب استفاده می شود. یون های آمونیوم و گروه های دی اتیل آمینو اصلاح شده و برای حذف آنیون هایی مانند یون های کلرید استفاده می شوند.

دفع رزین تبادل یونی

رزین تبادل یونی را می توان بازیافت و مجدداً مورد استفاده قرار داد همانطور که در بالا توضیح داده شد. از طرف دیگر، اگر خود رزین خراب شود، گروه‌های تبادل یونی اصلاح‌شده تجزیه شوند یا کثیفی روی سطح رزین جمع شود و گروه‌های تبادل یونی پوشیده شوند، بازسازی غیرممکن می‌شود.

هنگام دفع رزین تبادل یونی که عملکرد آن بدتر شده و دیگر قابل استفاده نیست، سوزاندن آن معمول است. با این حال، گروه های عاملی اصلاح شده مانند گروه های سولفو و یون های کلرید موجود در آب ممکن است در طی سوزاندن تجزیه شوند یا به اکسید تبدیل شوند که ممکن است باعث آلودگی هوا شود. دفع رزین تبادل یونی باید مطابق با قوانین باشد.

تولید آب خالص با استفاده از رزین تبادل یونی

رزین های تبادل یونی در تجهیزات تولید آب خالص استفاده می شوند. با این حال، رزین های تبادل یونی نمی توانند ناخالصی های دیگری به جز یون های موجود در آب را حذف کنند. به منظور حذف این گونه ناخالصی ها، دستگاه های تصفیه آب علاوه بر رزین تبادل یونی حاوی ماسه و کربن فعال هستند. ابتدا ناخالصی هایی مانند مواد جامد با فیلتراسیون شنی، تصفیه کربن فعال و فیلتر پیش تصفیه حذف می شوند و پس از تصفیه ساده، آب خالص با پردازش با رزین تبادل یونی تولید می شود.