احیای رزین آنیونی و کاتیونی به مجموعه فعالیت هایی گفته میشود که هدف آنها جایگزین کردن یون های از دست رفته رزین با یون های جدید و انباشته شده روی آن است. با توجه به اینکه رزین قدرت بسیار بالایی در تبادل یون دارد، با گذشت زمان کاتیون و آنیون های آن با یون های جدید جایگزین شده و به مرور قدرت واکنش پذیری آن کاهش می یابد. به همین دلیل لازم است با روش های مختلف نسبت به احیای رزین آنیونی و کاتیونی با اسید، نمک و شستشوی معکوس و احیای نرم قدرت تبادل یون را در آن بهبود داد. در ادامه کاربردی ترین روش های احیای رزین آنیونی و کاتیونی را معرفی خواهیم کرد.
احیای رزین آنیونی و کاتیونی چیست؟
رزین از کاربردی ترین دانه های پلیمری مورد استفاده در تصفیه آب می باشد که به دلیل وجود یون های آزاد، قدرت زیادی در تبادل یون و جذب آنها دارد. این ویژگی رزین نه تنها منجر به خاصیت چسبندگی بالای آن به سطوح مختلف میشود، بلکه می تواند یون های موجود در آب را جذب و از این طریق منجر به کاهش درجه سختی آن شود. با تجمع زیاد یون های مختلف روی رزین، به مرور قدرت تبادل یون و واکنش پذیری آن تا حد زیادی کاهش پیدا می کند. به همین دلیل کارایی آن کمتر شده و نمی تواند به صورت موفق در کاهش درجه سختی آب عمل کند.
احیای رزین آنیونی و کاتیونی به روش هایی گفته میشود که در آنها یون های انباشته شده روی رزین را حذف و در نهایت منجر به افزایش کارایی این دانه های زرد رنگ پلیمری میشوند. مساله بسیار مهم در احیای رزین آنیونی و کاتیونی تناسب مواد استفاده شده در آنها با نوع رزین و یون های فعال روی آن است. به طوریکه روش احیای رزین آنیونی با روش های مناسب برای احیای رزین کاتیونی متفاوت است. برای درک بهتر این مساله، ابتدا باید بدانید که رزین چیست و تفاوت نوع آنیونی و کاتیونی آن در چه چیزی می باشد.
مزایای احیای رزین آنیونی و کاتیونی
یکی از اصلی ترین دلایل استفاده از رزین در تصفیه آب، قیمت ارزان و قابلیت استفاده از آنها به طور مداوم و طولانی مدت است. در واقع امکان احیای رزین آنیونی و کاتیونی دلیل اصلی کاربرد این دانه های پلیمری می باشد. به احیای دانه های رزین می توان مجدد قدرت تبادل یون آنها را افزایش داد و در بازه های زمانی طولانی و زیاد سختی آب را از این طریق کاهش داد. این قبیل اقدامات تاثیر زیادی بر کاهش هزینه های خرید مواد شیمیایی تصفیه آب خواهد داشت که در صنعت اهمیت بسیار زیادی دارد.
روش های احیای رزین آنیونی و کاتیونی
در انتخاب روش احیای رزین آنیونی و کاتیونی ابتدا باید به چند سوال مهم پاسخ داده شود که عبارتند از:
- میزان مواد ذائد انباشته شده روی دانه های رزین چقدر است؟ آیا رزین به طور کامل کارایی خود را از دست داده است؟
- رزین مورد استفاده در دستگاه از چه نوعی است؟ آنیونی یا کاتیونی؟
بعد از پاسخ دادن به این سوال، برای هر یک از انواع رزین می توان روش های خاصی را انتخاب کرد. بهترین روش های احیای رزین آنیونی و کاتیونی سختی گیر در صنعت عبارتند از:
احیای رزین آنیونی و کاتیونی با روش نرم
همان طور که از نام این روش مشخص است، فرآیند احیا با سرعت و فشار کم و بدون مواد شیمیایی قوی انجام میشود. این روش شامل مراحل زیر است:
- ابتدا آب در خلاف جهت با فشار کم و سرعت پایین از روی بستر رزین عبور می کند. حرکت در خلاف جهت آب گرم باعث جداسازی و تمیز کردن مواد و آلاینده های انباشته شده روی دانه های رزین خواهد شد. این فرایند اصطلاحا بک واش یا شستشوی معکوس می باشد. دقت داشته باشید که این روش تنها گل و لای و آلاینده های روی رزین را می تواند از بین ببرد و تاثیری در یون ها نخواهد داشت.
- بعد از تمیز شدن گل و لای روی دانه های رزین، محلول آب و نمک از روی بستر رزین عبور داده میشود. سدیم موجود در آب و نمک با کلسیم های تجمع یافته روی دانه های رزین جایگزین شده و از این طریق رزین احیا میشود. در واقع کلسیم های تجمع یافته روی رزین منجر به کاهش قدرت تبادل یون میشوند و با روش های احیا این یون ها باید تا حد امکان حذف شوند.
- در آخرین مرحله، آب با فشار زیاد از روی بستر رزین عبور داده میشود تا تمام مواد تجمع یافته روی آنها کاملا تمیز شوند.
احیای رزین آنیونی با سود
یکی دیگر از روش های احیای رزین آنیونی و کاتیونی، استفاده از مواد شیمیایی می باشد. برای احیای رزین های آنیونی به مواد قلیایی بسیار قوی مانند سود سوز آور نیاز است تا بتوان آنیون های روی رزین را با هیدروکسید سود جایگزین کرد. برای انجام این کار لازم است مراحل زیر طی شوند:
- مانند روش بالا، ابتدا با شستشوی معکوس تمام گل و لای روی یون ها باید تمیز شوند تا مواد شیمیایی مراحل بعد روی رزین اثرگذار شوند.
- سود سوزآور یا سدیم هیدروکسید از روی بستر رزین عبور داده میشود تا هیدروکسید آن با آنیون های روی رزین جایگزین شوند.
- آب با فشار کم و آهسته از روی رزین عبور داده میشود تا آلاینده های روی آن شستشو داده شوند.
- آب با فشار زیاد از روی بستر رزین عبور داده میشود و تمام آلاینده ها و مواد شیمیایی و سود باقی مانده روی آن از بین می رود.
احیای رزین کاتیونی با اسید
در احیای رزین کاتیونی نیاز به مواد اسیدی رقیق مانند اسید کلریک و اسید سولفوریک وجود دارد. این مواد می توانند کاتیون های روی رزین را جذب و از این طریق دانه های رزین قدرت تبادل یون خود را بدست خواهند آورد. روند احیای رزین کاتیونی با اسید به صورت زیر می باشد:
- شستشوی معکوس یا بک واش برای حذف گل و لای روی بستر رزین انجام میشود.
- مواد اسیدی مورد نظر از روی رزین عبور داده شده و کاتیون ها حذف میشوند.
- با شستشوی آهسته آلاینده های باقی مانده روی رزین جدا میشوند.
- با شستشوی سریع و فشار بالا تمام مواد اسیدی روی رزین و سایر آلاینده ها کاملا از بین می روند.
جمع بندی
روش های احیای رزین آنیونی و کاتیونی با توجه به نوع دانه های رزین و یون های تجمع یافته روی آن متفاوت خواهند بود. کافیست ابتدا نوع رزین و میزان آلاینده های روی آن با تست و آزمایش بررسی و سپس روی احیا انتخاب شود. دقت داشته باشید که احیای بیش از اندازه می تواند به رزین ها آسیب وارد کند. به همین دلیل ابتدا باید بررسی کنید که ایا میزان یون مورد نظر در آب ورودی به دستگاه و خروجی آن در یک سطح هستند یا خیر؟ اگر تفاوت زیادی میان آنها وجود ندارد به معنای کاهش کارایی دانه های رزین بوده و نیاز به احیا وجود دارد. شستشوی معکوس و استفاده از محلول آب و نمک، استفاده از مواد اسیدی و قلیایی از جمله روش های کاربردی برای احیای رزین آنیونی و کاتیونی محسوب میشوند.
