زئولیت، یک ماده طبیعی یا یک ماده مصنوعی با چسبندگی بالا است که در شرایط خاص سخت می شود. هر دو نمونه هایی از رزین تبادل یونی هستند. رزین یک ماده آبگریز است که فقط در الکل حل می شود و در آب حل نمی شود. زیرگروه های اصلی آن عبارتند از: رزین آنیونی، رزین کاتیونی و رزین میکسبد یا بستر مخلوط. یکی از مهمترین کاربردهای رزین، به عنوان سختیگیر در تصفیه آب برای از بین بردن یون های آب به ویژه سختی آب است.
یون ها ، بین فاز جامد که به عنوان ماده تبادل یونی عمل می کند و فاز مایع در طی فرآیند تبادل یونی که برگشت پذیر است، مبادله می شوند. در نتیجه یون مربوطه از فاز مایع حذف می شود.
رزین های تبادل یونی کاتیونی، آنیونی و میکسبد ، سه دسته اصلی رزین ها هستند.
در فرآیند ساخت رزین، ترکیبات آلی در حضور ماده ای مانند دی وینیل بنزن به عنوان کاتالیزور برای ایجاد پیوندهای عرضی پلیمریزه می شوند و ساختار متخلخل سه بعدی را تشکیل می دهند. پس از آن، یک ترکیب شیمیایی با یک گروه عاملی یونی با این ساختار یا ماتریس پلیمری واکنش می دهد تا از نظر شیمیایی فعال شود (مثلاً اسید سولفوریک دارای یک گروه عاملی سولفونیک است).
برای تبادل یون ها با کاتیون های موجود در آب مانند کلسیم، منیزیم، پتاسیم، آهن و ... از رزین های کاتیونی استفاده می شود. و این یون ها را خارج کنید. دو گروه قوی و ضعیف رزین های کاتیونی به شرح زیر است.
رزین کاتیونی اسیدی قوی: (SAC) رزین های کاتیونی قوی توانایی بیشتری در حذف یون ها دارند، اما ظرفیت کمتری برای این کار دارند.
رزین کاتیونی اسیدی ضعیف: (WAC) رزین های کاتیونی قوی با وجود ظرفیت حذف یون پایین، گاهی اوقات می توانند دو برابر یون های قوی نسبت به کاتیون های قوی حذف کنند. علاوه بر این، مواد شیمیایی کمتری برای بازیابی و استفاده مجدد از رزین های ضعیف مورد نیاز است.
آنیون های موجود در آب مانند سولفات، کلرید و نیترات توسط رزین های آنیونی از طریق تبادل یونی مبادله می شوند. سپس این یون ها را از بین ببرید.
رزین آنیونی قوی آنیون پایه قوی (SBA) : رزین های آنیونی قوی توانایی بیشتری در حذف یون ها دارند اما ظرفیت کمتری برای این کار دارند.
رزین آنیونی پایه ضعیف (WBA) : رزین های آنیونی قوی گاهی اوقات می توانند دو برابر یون های قوی نسبت به کاتیون های قوی حذف کنند در حالی که راندمان حذف یون کمتری دارند. علاوه بر این، مواد شیمیایی کمتری برای بازیابی و استفاده مجدد از رزین های ضعیف مورد نیاز است.
هنگامی که به آب خروجی با کیفیت بسیار بالایی نیاز است، رزین میکسبد که به عنوان بستر مخلوط نیز شناخته می‌شود، معمولاً مخلوطی از رزین اسیدی کاتیونی قوی به شکل هیدروژن و رزین آنیونی قوی به شکل هیدروکسید است. به طور معمول، خروجی سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس یا فیلترهای قدرتمند رزین آنیونی به منظور افزایش کیفیت آب وارد رزین بستر مخلوط می شود.
رزین های حذف انتخابی قابلیت تبادل با یک یون خاص و حذف آن یون را از محلول مورد نظر دارند.
یکی از مهم ترین رزین های طبیعی شیره درخت کاج است که از قدیم الایام برای مصارف متعددی از جمله ساخت جواهرات، مرکب، عطر و سایر کالاها استفاده می شده است. با ترکیب مواد شیمیایی، رزین های مصنوعی ایجاد می شود.
ظرفیت رزین، که به میزان خوبی می تواند یون ها را با محیط تبادل کند، معمولاً با استفاده از معادل میلی گرم کربنات در واحد حجم رزین یا معادل یون های قابل تعویض محاسبه می شود.
رزین ها به حالت اشباع رسیده اند و پس از یک دوره طولانی تبادل یونی، دیگر فضای خالی برای تبادل یونی ندارند. رزین در این مورد باید بازسازی شود. یک ماده شیمیایی که حاوی یون پایه رزین است در طی فرآیند احیا با رزین تبادل یونی تماس پیدا می کند و یون اصلی رزین جایگزین یون مبادله شده می شود. این باعث کاهش رزین می شود.
رزین تبادل یونی معمولاً برای اهداف زیر استفاده می شود:
