احیای رزین آنیونی و کاتیونی پس از استفاده مداوم از این دانه های پلیمری در تجهیزات و صنایع مختلف، منجر به بهبود کارایی و افزایش بازدهی و سرعت تبادل یون در آنها می شود. یون های فعال در سطح دانه های پلیمری رزین با سرعت بسیار زیاد با یون های موجود در سیال اطراف آن شده و به همین دلیل به مرور این یون ها کاهش پیدا می کنند. هر اندازه یون های فعل روی رزین کمتر باشد، به همان نسبت نیز قدرت تبادل یون در آن کمتر میشود و نیاز به احیا و بازیابی خواهد بود. برای آشنایی با نحوه و مراحل عملیات احیای رزین های آنیونی و کاتیونی با نمک و اسید در سختی گیر و سایر تجهیزات در ادامه با ما همراه باشید.
احیای رزین آنیونی و کاتیونی چیست؟
رزین به دانه های بسیار کوچک و زرد رنگ پلیمری گفته میشود که دارای قطب های ناهمنام هستند. بر روی سطح این دانه ها یون های فعال کاتیونی و آنیونی وجود داشته و بر همین اساس یون های ناهمنام را جذب می کنند. به عنوان مثال در اغلب دانه های رزین یون سدیم فعال وجود دارد و قدرت بالایی در جذب یون های کلسیم موجود در آب خواهند داشت. با تبادل یون به مرور تعداد یون های فعال رزین کاسته شده و کارایی آن کاهش پیدا می کند.
احیای رزین کاتیونی و آنیونی به مجموعه فعلیت هایی گفته میشود که هدف همگی کاهش یون های مبادله شده و انباشته شده روی رزین و افزایش یون های فعال اولیه می باشد. به عنوان مثال، اگر یون فعال اولیه رزین سدیم باشد، با احیا تلاش میشود تا مجدد مقدار سدیم را در سطح رزین افزایش داد.
بهترین زمان احیای رزین تبادل یونی
احیای مداوم و بی رویه دانه های پلیمری رزین با استفاده از مواد شیمیایی تصفیه آب و غیره به مرور آسیب زیادی به آن وارد نموده و منجر به تخریب آنها خواهد شد. به همین دلیل لازم است زمان مناسب برای انجام اینکار شناسایی و در نهایت اقدامات لازم انجام شود. یکی از بهترین روش ها برای پی بردن به زمان احیا، اندازه گیری یون های موجود در آب خروجی از دستگاه است. به عنوان مثال، اگر هدف این است که یون های کلسیم موجود در آب با دانه های رزین کاهش یابند، در خروجی دستگاه میزان کلسیم باید اندازه گیری شود. اگر این میزان با مقدار کلسیم موجود در آب ورودی تفاوت زیادی نداشت، به معنای کاهش کارایی دانه های رزین خواهد بود.
مزایای روش های احیای رزین آنیونی و کاتیونی چیست؟
علاوه بر ویژگی های منحصر به فردی که دانه های رزین نسبت به سایر مواد دارد، استفاده مداوم و طول عمر بالای آنها از مهم ترین دلایل برای کاربرد زیاد در صنعت می باشد. به عبارت دیگر، به دلیل امکان بازگرداندن یون های مبادله شده در فرآیندهای بازیابی و احیا، استفاده از رزین کاملا مقرون به صرفه است. در غیر این صورت استفاده از این مواد پلیمری در بسیاری از صنایع توجیه اقتصادی نخواهد داشت. علاوه براین، عملیات احیای رزین آنیونی و کاتیونی به ندرت منجر به آسیب های جدی به رزین و از بین رفتن آنها میشود.
انواع روش های احیای رزین کاتیونی و آنیونی
با توجه به ویژگی ها و مزایای متعدد این دانه های پلیمری، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد. به همین دلیل روش های احیا نیز متفاوت بوده و با توجه به نوع یون های آزاد اولیه روی رزین، شرایط محیط، میزان آلودگی های انباشته شده روی پلیمرها در نهایت روش مناسب را می توان انتخاب نمود. از جمله روش های کاربردی برای احیای رزین تبادل یونی می توان به موارد زیر اشاره نمود:
احیای رزین آنیونی و کاتیونی با روش نرم
یکی از کاربردی ترین روش های احیای رزین که شامل سه مرحله می باشد، به روش های نرم یا softing معروف می باشد. در این روش ها از سه مرحله شستشو استفاده شده و بدون مواد اسیدی قوی می توان مواد آلاینده انباشته شده را از روی دانه های رزین جدا نمود. علاوه براین، از مواد جانبی برای بهبود یون های از دست رفته نیز در این روش ها استفاده میشود. عملیات احیای رزین با روش های نرم ساده به صورت زیر می باشد:
شستشوی معکوس
در این روش ابتدا خلاف جهت همیشگی ورود آب به بستر رزینی، آب گرم با فشار متعادل وارد میشود. عبور آب منجر به جداسازی آلاینده های انباشته شده روی دانه های رزین شده و می تواند تا حد کمی کارایی آنها را افزایش دهد. در این مرحله از آب های بدون گاز و یون باید استفاده شود تا تاثیر منفی بر فرآیند احیای رزین های آنیونی و کاتیونی ایجاد نکنند.
علاوه بر آب خالص، برای بهبود یون های فعال روی رزین از محلول های مناسب و ضعیف از قبیل آب نمک نیز همزمان استفاده میشود. با توجه به مقدار آلودگی های انباشته شده روی دانه های رزین مدت زمان بک واش می تواند در بازه 30 تا 60 دقیقه متغیر باشد. توجه داشته باشید که برای جلوگیری از انبساط زیاد و تغییر دانستیه و ویسکوزیته دانه های رزین، دمای آب باید یکنواخت باشد. علاوه براین، استفاده از آب نسبتا گرم اما نه خیلی داغ می تواند روند احیا را بهبود دهد.
شستشوی آهسته
محلول آب نمک و سایر مواد استفاده شده برای احیای دانه های رزین با شستشوی آهسته کمی جا به جا میشوند. این جا به جایی می تواند روند احیا را بهبود دهد و با سرعت بیشتری یون ها جایگزین شوند.
شستشوی سریع
در آخرین مرحله آب با فشار نسبتا زیاد از روی بستر رزین عبور می کند. علاوه بر پاکسازی آلاینده های باقی مانده روی رزین، هرگونه ماده شیمیایی و محلول هایی که برای احیای استفاده شده اند نیز در این مرحله شستشو داده میشوند. پس از انجام این مرحله، رزین ها کارایی بسیار بالایی داشته و می توان از آنها در صنایع مختلف استفاده نمود.
عملیات احیای رزین آنیونی با سود
از دیگر روش های کاربردی برای احیای رزین می توان به استفاده از اسید اشاره نمود. این روش بیشتر برای تجهیزاتی از قبیل دیونیزه سازها کاربرد شده و از مواد شیمیایی بسیار قوی برای بهبود کارایی و راندمان رزین استفاده میشود. علملیات احیای رزین با اسید برخلاف روش قبل شامل 4 مرحله بوده و فرآیندی زمان بر است. گام های مختلف در بازیابی و احیا به صورت زیر می باشند:
- شستشوی معکوس: مانند روش های قبل، ابتدا آب گرم و بدون گاز در جهت عکس از روی بستر رزین عبور می کند. با انجام اینکار لایه های خاک و آهن و غیره از رزین جدا میشود. علاوه بر بهبود کارایی رزین با جدا شدن لایه های انباشته شده روی سطح آن، انجام این کار باعث میشود مواد شیمیایی روی تمام بخش های آن تاثیرگذار باشند. به عبارت دیگر، این لایه ها مانع از برخورد مواد شیمیایی احیا کننده با سطح رزین شده و به همین دلیل باید ابتدا کاملا جدا و حذف شوند.
- احیا با سود سوزآور: کاربردی ترین ماده شیمیایی برای احیای یون های از دست رفته روی رزین، سود سوز آور می باشد. در احیای رزین آنیونی تماس با سود سوزآور منجر به جا به جا شدن آنیون ها با هیدروکسید میشود.
- شستشوی آهسته: برای جا به جایی سود سوزآور در تمام سطح بستر رزین شستشوی بسیار آهسته انجام میشود.
- شستشوی سریع: در آخرین مرحله، آب با فشار زیاد تمام آلاینده های باقی مانده و سود و مواد شیمیایی را شستشو داده و از بین میبرد.
احیای رزین کاتیونی با اسید
برای احیای رزین با اسید که برای کاتیون ها کاربرد دارد، از کلریک اسید و یا سولفوریک اسید می توان استفاده نمود. روند کلی کار مانند احیا یا سود می باشد و تنها تفاوت در نوع رزین ها و ماده شیمیایی به کار رفته در آنها خواهد بود. توجه داشته باشید که برای رقیق کردن اسید قبل از شروع عملیات احیا، یون های موجود در آب باید حذف شوند.
نحوه احیای رزین سختی گیر
با توجه به اینکه رزین نقش بسیار مهمی در کاهش درجه سختی آب دارد، به همین دلیل بخشی از این تجهیزات برای احیای آن در نظر گرفته شده است. در داخل یا خارج از مخزن سختی گیر رزینی، مخزن محلول آب نمک در نظر گرفته شده و برای احیا از آن استفاده میشود. احیای رزین با نمک مانند روش اول بوده و از سه مرحله تشکیل شده است. ابتدا شستشوی معکوس همراه با آب و نمک انجام شده و سپس شستشوی آهسته و سریع عملیات احیای رزین را تکمیل می کند.
نکات مهم در احیای رزین آنیونی و کاتیونی
علاوه بر دقت در نحوه احیای رزین و اجرای هر یک از گام ها به ترتیب، لازم است نکات مهمی را مد نظر قرار دهید که عبارتند از:
- دمای آب تاثیر بسیار زیادی بر روند احیا و نشت سیلیکای تجمع یافته روی رزین ها دارد. لذا بهتر است دمای آب حدود 40 درجه و یکنواخت باشد.
- مقدار اسید و سود مورد استفاده برای احیا به مقدار آلاینده های انباشته شده و مقدار رزین ها بستگی دارد.
- مدت زمان تماس مواد شیمیایی با دانه های رزین باید با دقت بر اساس دمای آب، نوع و مقدار آلاینده ها و یون های از دسته رفته تعیین گردد.
