کربن اکتیو یا زغال اکتیو

رزین تبادل یونی چیست؟

رزین تبادل یونی یک ترکیبی طبیعی به نام زئولیت یا یک ترکیب مصنوعی است که دارای چسبندگی زیادی بوده و در شرایط خاصی سخت می شود. رزین ماده ای آب گریز بوده که در آب حل نمی شود اما در الکل حل می گردد. از انواع اصلی آن می توان رزین آنیونی ، رزین کاتیونی ، رزین میکس بد یا رزین بستر مختلط را نام برد. یکی از مهمترین کاربرد های رزین به عنوان فیلتر رزینی در تصفیه آب و به منظور حذف یون های آب و به خصوص سختی آب می باشد.

فرآیند تبادل یونی

فرآیند تبادل یونی یک فرآیند برگشت پذیر است که طی آن یون ها ما بین فاز جامد به عنوان ماده تبادل یون و فاز مایع مبادله می شوند و به این ترتیب یون مربوطه از فاز مایع حذف می شود.

انواع رزین تبادل یونی از لحاظ نوع یون ها

رزین های تبادل یونی از لحاظ یون تبادل شونده به سه گروه اصلی رزین کاتیونی ، آنیونی و میکس بد تقسیم می شوند.

تولید رزین تبادل یونی

در پروسه تولید رزین ترکیبات آلی در حضور یک ماده شیمیایی مانند دی وینیل بنزن به عنوان عامل به وجود آمدن پیوند های متقابل پلیمریزه می گردند تا یک ساختار سه بعدی متخلخل تشکیل گردد. سپس این ساختار یا ماتریکس پلیمری با یک ترکیب شیمیایی که حاوی گروه عاملی با قابلیت یونی است (مثل اسید سولفوریک که گروه عاملی سولفونیک را همراه دارد) واکنش پیدا می کند تا به صورت شیمیایی فعال شود.

رزین کاتیونی تبادل یونی

رزین های کاتیونی با کاتیون های موجود در آب همچون کلسیم ، منیزیوم ، پتاسیم ، آهن و غیره تبادل یون انجام داده و این یون ها را حذف می نماید. رزین های کاتیونی به دو گروه قوی و ضعیف تقسیم می شوند :

رزین کاتیونی قوی Strong Acidic cation (SAC) : رزین های کاتیونی قوی دارای توانایی بیشتری در حذف یون ها هستند اما ظرفیت آن ها در حذف یون ها پایین تر است.

رزین کاتیونی ضعیف Weak Acidic Cation (WAC) : رزین های کاتیونی قوی دارای توانایی کمتری در حذف یون ها هستند اما ظرفیت آن ها در حذف یون ها بالا تر است به صورتی که گاهی ظرفیت آن ها تا دو برابر کاتیون های قوی است. همچنین رزین‌های ضعیف به منظور احیا و استفاده مجدد نیاز به میزان کمتری از مواد شیمیایی دارند.

رزین آنیونی تبادل یونی

رزین های آنیونی با آنیون های موجود در آب همچون سولفات ، کلراید ، نیترات و غیره تبادل یون انجام داده و این یون ها را حذف می نماید.

رزین آنیونی قوی Strong Basic Anion (SBA) : رزین های آنیونی قوی دارای توانایی بیشتری در حذف یون ها هستند اما ظرفیت آن ها در حذف یون ها پایین تر است.

رزین آنیونی ضعیف Weak Basic Anion (WBA) : رزین های آنیونی قوی دارای توانایی کمتری در حذف یون ها هستند اما ظرفیت آن ها در حذف یون ها بالا تر است به صورتی که گاهی ظرفیت آن ها تا دو برابر کاتیون های قوی است. همچنین رزین‌های ضعیف به منظور احیا و استفاده مجدد نیاز به میزان کمتری از مواد شیمیایی دارند.

رزین میکس بد تبادل یونی یا رزین بستر مختلط تبادل یونی

رزین میکس بد یا بستر مختلط معمولا مخلوطی از رزین اسیدی کاتیونی قوی به فرم هیدروژنی و رزین بازی آنیونی قوی به فرم هیدروکسید می باشد که در شرایطی که کیفیت بسیار زیادی از آب خروجی مورد انتظار است استفاده می شوند. عموما خروجی سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس ویا فیلتر رزینی آنیونی قوی وارد رزین بستر مختلط می شود تا کیفیت آب بهبود پیدا کند.

رزین انتخابی تبادل یونی

رزین های انتخابی دارای این ویژگی هستند که با یک یون خاص تبادل برقرار کرده و می توانند یک یون خاص را از محلول مورد نظر حذف نمایند.

رزین طبیعی و مصنوعی

شیره درخت کاج یکی از مهمترین رزین های طبیعی می باشد که از گذشته دور در مصارف گوناگونی از جمله ساخت عطر ، جواهر ، جوهر ، مومیایی کردن و موارد بسیار دیگری مورد استفاده قرار می گرفته است. رزین ‌های مصنوعی به وسیله ترکیب مواد شیمیایی تولید می شوند.

ظرفیت تبادل یونی رزین

ظرفیت یک رزین به مقدار توانایی تبادل یونی آن با محیط می باشد و عموما بر اساس میلی گرم معادل کربناتی به ازای واحد حجم رزین و یا اکی والان از یون های تعویض شونده سنجیده می شود.

روش احیای رزین های کاتیونی و آنیونی

رزین ها پس از گذشت مدت مشخصی از فرایند تبادل یونی به حالت اشباع رسیده و در واقع دیگر ظرفیت خالی جهت تبادل یونی را دارا نیستند. در این حالت می بایست رزین را احیا نمود. در فرایند احیا یک ماده شیمیایی که حاوی یون پایه رزین می باشد با رزین در تماس قرار داده می شود و یون تبادل شده در رزین با یون اصلی رزین مجددا جایگزین و از این طریق احیا رزین صورت می گیرد.

کاربرد رزین تبادل یونی

مهمترین موارد کاربرد رزین تبادل یونی شامل موارد زیر می باشد:

• حذف یون های کاتیونی و مهم تر از همه سختی آب در رزین های آنیونی و سیستم های سختی گیری آب
• حذف یون های آنیونی از آب توسط رزین های آنیونی
• حذف توامان رزین کاتیونی و آنیونی به های وسیله استفاده توامان از رزین های کاتیونی و آنیونی
• دی یونیزه کردن کامل آب با استفاده از رزین میکس بد
• حذف مواد معدنی همراه و یا بدون حذف سیلیکا
• حذف نیترات و فلوراید از آب
• حذف فلزات سنگین از آب
• حذف رنگ و مواد آلی
• صنایع غذایی مانند قند و شکر و نوشیدنی
• حذف و بازیافت رنگ در صنعت نساجی
• فرایند تصفیه بیو دیزل