مهمترین ویژگی های رزین های تبادل یونی

سختی آب، عامل اصلی تشکیل رسوب در دیگ های بخار، برج های خنک کننده، مبدل های حرارتی، سیستم های سرد کننده و ... است. در صنایع نساجی و رنگرزی کیفیت پایین آب می تواند سبب افت رنگ شود. علاوه بر این، سختی بالای آب می تواند موجب سوء هاضمه و به ویژه بیماری های کلیوی در انسان شود. راه حل موثری که به منظور سختی گیری از آب های صنعتی به طور گسترده ای بکار می رود، استفاده از رزین های تعویض یونی می باشد. رزین های تبادل یونی جامداتی نامحلول در آب هستند که براساس فرایند تعویض یونی، کاتیون ها یا آنیون های (یا هر دو) مضر آب را حذف می کنند. امروزه از این رزین ها به طور وسیعی در فرایندهای جداسازی، رسوب زدایی و خالص سازی آب استفاده می شوند. 
سایت تصفیه آب آبین مجموعه کاملی از انواع رزین های تبادل یونی با برندهای معتبر را گردهم آورده است و به مشتریان خود در انتخاب رزینی متناسب با نیاز واحد صنعتی خود مشاوره می دهد. 

ویژگی های رزین های تبادل یونی

در انتخاب رزین به منظور نرم کردن و سختی گیر از آب لازم است که ویژگی های مهم آن را بشناسیم. از جمله مهمترین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی رزین های تبادل یونی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

•    ساختار و ساختمان رزین تبادل یونی

ساختمان ذرات رزین شامل شبکه ای پلیمری است که در برخی نقاط آن، گروه یونی غیر متحرک چسبیده و در فضای میان آنها یون های متحرک قرار دارند. رزین های تصفیه آب عمدتاً توسط پلیمریزاسیون ترکیبات آلی به شکل ماتریسی متخلخل در می آیند. پلیمرهایی که معمولاً در ساخت این رزین ها استفاده می شود، از نوع استایرن و اکریلیک هستند. با این وجود استفاده از  پلیمر به نام پلی استایرن با شبکه های DVP (دی وینیل بنزن) در ساختار رزین های تبادل یونی متداول تر می باشد. در این ساختار، ترکیب دی وینیل بنزن نوعی ترکیب شبکه ساز است که باعث ایجاد پیوندهای عرضی بین مولکول های استایرن شده است. این پیوندهای عرضی ایجاد شده منجر به پایداری بیشتر رزین و کاهش سرعت مبادله یونی رزین خواهد شد. 

•    دانه بندی رزین تبادل یونی

رزین های تصفیه آب در اندازه ذرات و اندازه بستر مختلف عرضه می شوند. این رزین ها به شکل دانه های کروی ژله ای هستند که معمولاً در محدوده اندازه 300 تا 1200 میکرومتر (0.3 تا 1.2 میلیمتر) تولید می شوند. اندازه ذرات رزین گاهی به نام مش نیز شناخته می شود که نشان دهنده میزان درشتی یا ریزی ذرات آن است. برای تعیین توزیع اندازه ذرات رزین تصفیه آب، عمدتاً اصطلاحاتی مانند: قطر موثر، ضریب یکنواختی (EC) و چگالی واقعی ذرات نیز بکار می روند که در ادامه به تعریف آنها می پردازیم.

•    قطر موثر رزین تبادل یونی

قطر موثر اصطلاحاً به قطری گفته می شود که درصد مشخصی از دانه های رزین بزرگتر از آن هستند و با نماد P و عدد نمایش داده می شود. برای مثال: قطر P10، قطری تعریف می شود که 10 درصد از ذرات رزین (از نظر وزنی) از آن کوچکتر باشند. بنابراین به قطری که 60 درصد از ذرات رزین (از نظر وزنی) دارای قطر کوچکتر باشند نیز P60 می گویند.  

•    ضریب یکنواختی رزین

ضریب یکنواختی رزین، به نسبت قطر موثر P60 به قطر P10 ذرات آن گفته می شود. همان طور که از آن مشخص است، ضریب یکنواختی در واقع بیانگر پراکندگی در قطر ذرات رزین است که هر چه این مقدار کمتر باشد، دانه های رزین یک دست ترند و هرچه عدد بزرگتری باشد، اندازه ذرات رزین پراکندگی بیشتری دارند. باید توجه داشت که عمدتاً استفاده از رزین هایی با اندازه (قطر) موثر حدود 700 میکرون و ضریب یکنواختی کمتر از 1.7 در تصفیه آب مناسبتر است، زیرا ذرات کوچکتر رزین، سینتیک (سرعت) واکنش مبادله یونی را بهبود می بخشند، اما این ویژگی می تواند سبب افزایش افت فشار و کاهش دبی آب نیز شود.

•    چگالی واقعی رزین تبادل یونی

چگالی واقعی، از ویژگی های بسیار مهم ذرات رزین است که به میزان رطوبت و اندازه رزین موجود در بستر بستگی دارد. با این وجود چگالی رزین های اسیدی و بازی مورد استفاده در تصفیه آب معمولاً حدود 1.2 و 1.1 کیلوگرم بر لیتر است.

•    تورم پذیری رزین

رزین های تبادل یونی به دلیل ساختار متخلخل خود، تمایل بالای به جذب رطوبت دارند، این ویژگی به پیوندهای متقابل و گروه های فعال موجود در ساختار آنها بستگی دارد. برای مثال، رزین های ژله ای با پیوندهای متقابل کم و گروه های فعالی نظیر اسید سولفونیک یا آمونیوم حاوی مقدار زیادی آب هستند که موجب تورم آنها می شود. از طرفی تورم و انقباض مکرر نیز می تواند عمر رزین های تبادل یونی را کاهش دهد. 

از طرفی دیگر، حجم یون های مختلف به ویژه یون های هیدراته بسته به عوامل موثر متفاوت است، زیرا با ورود و خروج یون ها به ساختار رزین، شبکه بلوری آن به میزان حجم آنها دچار انبساط و انقباض خواهد شد. به این ویژگی رزین تبادل یونی اصطلاحاً تورم پذیری آن می گویند. در زمان سرویس و بهره برداری از رزین های تصفیه آب بستر آن فشرده و منقبض شده و پس از انجام عملیات احیا بستر منبسط شده و به حالت اولیه خود بر می گردد. میزان تورم پذیری بستر رزین عمدتاً به غلظت محیطی که رزین در آن قرار می گیرد بستگی دارد و برای انواع رزین های اسیدی ضعیف و قوی مقدار متفاوتی است.

در طراحی فیلتر سختی گیر رزینی (ظرف حاوی رزین) توجه به میزان تورم پذیری رزین اهمیت بسزایی دارد، زیرا اگر از تغییر حجم و تورم پذیری رزین در هنگام بهره برداری صرف نظر نشود، رزین در فیلتر سر بسته سختی گیر، فضای کافی برای انبساط نداشته و در اثر فشار وارد شده، بخشی از دانه های رزین شکسته می شوند.

•     پایداری رزین تبادل یونی

پایداری فیزیکی و مکانیکی رزین های تصفیه آب معمولاً تحت تاثیر مقاومت (سختی) ساختار پلیمری و تناوب سیکل های تورم و انقباض آن می باشد. علاوه بر این، عواملی مانند ته نشینی مواد (مانند هیدروکسید آهن) و انسداد حفره های رزین، شکستگی ساختار پلیمری رزین، تغییر شکل گروه های عاملی و درنتیجه کاهش ظرفیت مبادله یونی رزین می تواند باعث تجزیه شیمیایی رزین تبادل یونی شوند. در میان انواع رزین های تصفیه آب، رزین های کاتیونی عمداً پایدارتر از انواع دیگر هستند و از آنها می توان در دمای 150 درجه سانتی گراد نیز استفاده کرد.

•    ظرفیت کل مبادله رزین

دانه های رزین های تبادل یونی به دلیل ساختار متخلخل خود، مساحت سطح جانبی بالایی دارند و با به دام افتادن یون ها در ساختار رزین، یون های دیگری آزاد خواهند شد، به همین دلیل به آن فرایند تبادل یونی می گویند. ظرفیت تبادل یونی رزین برابر با تعداد یون هایی است که به وسیله یک واحد وزنی (وزن خشک / وزن تر) یا واحد حجمی (حجم ماده تر) از رزین جذب می شوند. این ویژگی رزین تبادل یونی به عواملی نظیر  تعداد گروه های فعالی که در طی فرایند فعال سازی در ساختار رزین قرار داده شده اند، نیز بستگی دارد. هر رزین، ظرفیت تبادل یونی مشخصی دارد. این ظرفیت را ظرفیت کل یا تئوریک رزین (Total capacity) می نامند که برابر وزن یون هایی است که در واحد حجم یا واحد وزن توسط رزین قابل مبادله می شود. 

این ظرفیت براساس حجم (وزن) رزین آب گرفته شده و به صورت ظرفیت حجمی (یا وزنی) گزارش می شود. ظرفیت رزین بر اساس ماده خشک اصولاً مقدار کمتری دارد، زیرا این ظرفیت به دلیل وجود پیوندهای متقابل در ساختار رزین و کاهش گروه های فعال چسبیده به سطح آن کاهش می یابد. با این وجود، ظرفیت عملی رزین (Operating capacity) از این مقدار کمتر است و تحت شرایط کاری مناسب تر این دو مقدار به یکدیگر نزدیکتر خواهند شد.

فروشگاه تصفیه آب آبین ارائه دهنده انواع رزین های تبادل یونی مرغوب و با کیفیت است که با مشاوره رایگان کارشناسان خود، مشتریان خود را در انتخاب نوع رزین مناسب یاری می دهد.