رزین تبادل یونی و انواع آن

مهندس آب 24 اسفند 1400 · مهندس آب · خواندن 6 دقیقه

رزین های تبادل یونی

فناوری تبادل یونی اجازه می دهد تا از مواد مختلف به عنوان پایه استفاده شود. پیش از این، اینها زئولیت ها، آلومینات های سیلیکونی بودند، اما رزین تبادل یونی، به دلایلی، بیشترین استفاده را دارند.

ساختار رزین تبادل یونی

رزین های تبادل یونی که به رزین سختی گیر یا سختی گیر رزینی نیز نامیده می شوند ، مبدل های یونی به صورت دانه ای هستند. اینها ترکیبات آلی مصنوعی به شکل گرانول، توپ های کوچک با قطر 0.3 تا 1.5 میلی متر هستند. مواد اصلی برای تولید این رزین ها ، اکریلیک، پلی استایرن و فنل فرمالدئید می باشد. این قاب پلیمری مبدل یونی است که در حین پلیمریزاسیون (در دو مورد اول) یا پلی تراکم (در مورد دوم) تشکیل می شود.

در ساختار مولکولی رزین رادیکال هایی از نوع بازی یا اسیدی وجود دارد. یون های واقع بر روی آنها می توانند با یون هایی با همان علامت از محلول که در تماس با مبدل یونی است جایگزین شوند. در عین حال، ظاهر رزین و همچنین خواص آن تغییر نمی کند - فرآیند تحت شرایط خاص برگشت پذیر است، رزین را می توان به حالت اولیه خود بازگرداند.

این رادیکال ها هستند که تعیین می کنند رزین تبادل یونی چه خواصی خواهد داشت:

رزین آنیونی یا رزین تبادل آنیون - آنیون ها را مبادله می کند. رادیکال NH3+؛
رزین کاتیونی یا رزین تبادل کاتیونی - کاتیون ها را مبادله می کند. رادیکال های HCO2-, HSO3-.

ویژگی های کیفی رزین تبادل یونی

رزین های تبادل یونی دارای خواص متفاوتی هستند که این امکان را به شما می دهد تا بسته به ترکیب شیمیایی آب منبع، انتخاب آنها را برای اهداف خاص تصفیه آب تنظیم کنید. هنگام در نظر گرفتن ویژگی های مبدل های یونی، از اصطلاحات زیر استفاده می شود:

ظرفیت تبادل یونی

تعداد یون هایی که در واحد جرم یا حجم رزین تصفیه آب قابل تبادل هستند. بین ظرفیت کامل و مفید تمایز قائل شوید. کامل حداکثر نظری، مفید را مشخص می کند - با در نظر گرفتن تعداد مجاز پیشرفت های یونی و غیره، حد کاربرد عملی ماده را در شرایط خاص تعیین می کند.
بار فله نسبت حجم محلول به حجم رزین در واحد زمان. به شما امکان می دهد فرکانس بازسازی را تعیین کنید.
جریان یون حاصل ضرب بار حجمی روی شوری محلول؛
لغزش یون محتوای یون های قابل استخراج در آب تصفیه شده؛
تست یونیت لغزش مجاز یونها که پس از آن پردازش بیشتر غیرعملی است.
سایش رزین تبادل یونی سایش ذرات یونیت در اثر اصطکاک در برابر یکدیگر.

با در نظر گرفتن چندین گزینه برای رزین ها به عنوان یک مبدل یونی، باید به مواردی که شرایط زیر را برآورده می کنند اولویت داد:

استحکام مکانیکی ذرات یونیت این به مقاومت در برابر سایش، ترک خوردن و شکافتن اشاره دارد.
رزین باید کمترین اثر را روی سر محلول داشته باشد. برای انجام این کار، ماده ای با میکروسفرهایی با قطر 0.3-1.2 میلی متر انتخاب کنید. اگر حالت عملکرد ایستگاه جریان مخالف باشد و لایه‌های رزین ساکن باشند، کره‌هایی با همان قطر ترجیح داده می‌شوند.
ذرات رزین سختی گیر باید در برابر شوره شدن مقاوم باشند. آن ها مبدل یونی نباید منبع آلودگی ثانویه محلول با بقایای پلیمریزاسیون باشد. این امر به ویژه در صنایع غذایی و در مناطقی که آب بسیار تمیز مورد نیاز است صادق است.
در صورت وجود مواد زیر در آب تصفیه شده از رزین های تبادل یونی نباید استفاده کرد:

امولسیون ها، کلوئیدها، سوسپانسیون ها؛
مواد آلی محلول؛
مقدار زیادی گازهای محلول؛
عوامل اکسید کننده قوی، از جمله ازن و کلر.

انواع سختی گیر رزینی

همانطور که قبلاً گفتیم، بسته به علامت یون های درگیر در تبادل، رزین های کاتیونی و آنیونی متمایز می شوند. بیایید نگاهی دقیق تر به هر یک از این انواع بیندازیم.

مبدل های کاتیونی

بسته به نوع رادیکال، مبدل های کاتیونی یا به شدت اسیدی یا ضعیف اسیدی هستند.
در رزین های تبادل کاتیونی بسیار اسیدی، رادیکال های HSO3- نقش مهمی ایفا می کنند. این ماده امروزه عمدتاً توسط رزین های سولفوپلی استایرن نشان داده می شود. مبدل های کاتیونی اسیدی قوی در رابطه با هر کاتیونی کار می کنند.

مبدل های کاتیونی اسید ضعیف بر اساس پلی اکریلیک ساخته می شوند. رادیکال ها - COOH-. چنین مبدل های یونی به دلایل زیر به طور گسترده در ایستگاه های نرم کننده آب مورد استفاده قرار می گیرند:
در ترکیب بی کربنات ها فقط با Ca2+، Mg2+ و Na+ متصل می شوند. در این حالت، برهمکنش با همان کاتیون ها، اما در حالت تعادل با آنیون های اسیدهای قوی، غیرممکن است. ما در مورد محلول هایی با سولفات ها، کلریدها و نیترات ها صحبت می کنیم.
با کمک راه حل های بازسازی به خوبی بازسازی می شوند.
تمام موارد فوق همچنین مبدل های کاتیونی با اسیدی ضعیف را از مبدل های بسیار اسیدی متمایز می کند.

مبدل های آنیونی

در بین رزین های تبادل آنیونی، رزین های ضعیف و قوی بازی نیز وجود دارد. اولی قادر به اتصال بقایای اسیدی فقط اسیدهای ضعیف مانند بوریک یا کربنیک است. در حالی که مبدل های آنیونی قوی بازی می توانند هر گونه باقی مانده اسیدی را متصل کنند.

رزین های تبادل یونی ضعیف بر پایه پلی استایرن یا پلی اکریلیک ساخته می شوند. اینها آمین های سوم هستند. چنین مبدل های یونی به راحتی قابل بازیابی هستند.رزین های تبادل آنیونی پایه قوی آمین های چهارتایی هستند. پلی استایرن یا پلی اکریل به عنوان پایه برای چنین موادی استفاده می شود. 2 نوع از این رزین ها وجود دارد:

نوع 1. گروه یونی - تری متیل آمونیوم. با پایه قوی، میل ترکیبی بالا برای CO2 و SiO2، ظرفیت کم و بازیابی ضعیف در طول بازسازی مشخص می شود.
نوع 2. گروه یونوژن دی متیل اتانول آمونیوم. نسبت به نوع 1 کمتر اساسی و از نظر شیمیایی مقاوم است، اما در بازیابی ظرفیت بیشتری دارد.

نکته : به ترکیب رزین های آنیونی و کاتیونی ، رزین میکسبد (میکس بد) یا رزین بستر مخلوط گفته می شود .

رزین های تبادل آنیونی پایه قوی آمین های چهارتایی هستند. پلی استایرن یا پلی اکریل به عنوان پایه برای چنین موادی استفاده می شود. 2 نوع از این رزین ها وجود دارد:

کاربرد های رزین سختی گیر :

برای نرم کردن و نمک زدایی آب در مهندسی برق حرارتی و سایر صنایع؛
برای جداسازی و جداسازی فلزات غیر آهنی و کمیاب در هیدرومتالورژی.
در تصفیه آب برگشتی و فاضلاب؛ ( رزین تصفیه آب )
برای رنگبری از شربت قند ( رزین رنگبر - رزین شربت قند )
برای بازسازی ضایعات حاصل از آبکاری و فلزکاری؛
برای جداسازی و خالص سازی مواد مختلف در صنایع شیمیایی؛
به عنوان یک کاتالیزور برای سنتز آلی.
رزین‌ های تبادل یونی در دیگ‌خانه‌ها، نیروگاه‌های حرارتی، نیروگاه‌های هسته‌ای، صنایع غذایی (در تولید شکر، الکل، کم الکل و سایر نوشیدنی‌ها، آبجو، آب بطری)، صنعت داروسازی و سایر صنایع استفاده می‌شود.

سختی گیر رزینی نه تنها به شکل گلوله، بلکه به صورت غشا نیز تولید می شود. غشاهای تبادل یونی ساخته شده از رزین های تبادل یونی با پیوند متقابل بالا که به یون ها اجازه عبور می دهند اما آب را نمی دهند برای الکترودیالیز استفاده می شوند.

رزین های تبادل یونی قیمت های متفاوتی دارند . قیمت رزین کاتیونی با آنیونی متفاوت است و پارامتر های زیادی در تعیین قیمت رزین تبادل یونی تاثیر گرار هستند . قیمت رزین میکسبد معمولا به نسبت رزین های آنیونی و کاتیونی آن بستگی دارد . شرکت پرولایت انگلستان تولید کننده انواع رزین های تبادل یونی می باشد . رزین پرولایت از کیفیت بسیار مطلوبی برخوردار است . اگر قصد خرید سختی گیر رزینی دارید ، پیسنهاد ما به شما رزین پرولایت می باشد.

0 0 اشتراک‌گذاری

217بازدید