ستون های تبادل یون رزینی

تعریف ستون های تبادل یون رزینی

ستون های تبادل یون رزینی، دستگاهی است بسیار پر کاربرد. این سیستم برای رفع سختی آب و کاهش مقدار  TDS و دیگر فلزات سنگین درون آب استفاده می شود. این ستون ها به کمک ذرات آنیونی و کاتیونی رزین وارد عمل می شود. در این ستون ها فرآیند تبادل یون صورت می گیرد. نهایتا آب خروجی بهبود می یابد و آب بدون یون تولید خواهد شد.

سختی آب ها براساس مصارف صنعتی به چهار گروه تقسیم می شود. در این تقسیم بندی سختی آب بر اساس میزان کربنات کلسیم مشخص می شود.

۱)گروه اول: آب های نرم با سختی کمتر از mg/lit۵۰ کربنات کلسیم

۲)گروه دوم: آب های نسبتا سخت با سختی mg/lit ۱۵۰-۵۰  کربنات کلسیم

۳)گروه سوم: آب های سخت با سختیmg/lit  ۳۰۰-۱۵۰ کربنات کلسیم

۴)گروه چهارم: آب های بسیار سخت با سختی بیشتر از ۳۰۰ میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم

انواع ستون های تبادل یون رزینی و نحوه عملکرد آن

ستون های تبادل یون رزینی از نظر عملکرد و ساختار بر دو نوع ستون های مجزا ( دو بستری ) و یا یک ستون ( بستر مختلط ) وجود دارد. ستون های مجزا یا دو بستری دارای دو ستون مجزا برای کاتیون ها و آنیون ها هستند. ستون های تبادل یونی شامل یک استوانه فلزی یا فایبرگلاس می باشد. این ستون ها حاوی رزین های تبادل یونی هستند. رزین تبادل یونی به عنوان بستر جامد شناخته می شود. این رزین ها، یون سدیم را جایگزین یون کلسیم و منیزیم در آب کرده و آب سخت را به آب نرم بدل می کنند.

این تبادل یون در درون آب انجام می گیرد. نحوه عبور آب بدین صورت است که ابتدا آب از ستون کاتیونی عبور کرده، سپس از ستون آنیونی می گذرد. وقتی آب از درون ستون ها عبور می کند، آنیون های محلول با یون های هیدروکسید و کاتیون های محلول با یون های هیدروژن جایگزین می شوند. در درون ستون ها، یون های فاز مایع به سمت بستر جامد شروع به حرکت می کند.آب دارای تعادل بین یونی و تعادل بار الکتریکی است. در نتیجه از طرف فاز جامد نیز یون هایی به درون آب یا پساب حرکت می کند. سپس جای یون های حذف شده از آب را می گیرد.

انواع رزین های استفاده شده

رزین های استفاده شده در فاز جامد از جنس ترکیبات پلیمری می باشد. این ترکیبات پلیمری شامل رزین های اپوکسی، رزین های فنول فرمالدهید و پلی استایرن می باشد. ستون تبادل یونی از نوع بستر مختلط به صورت مخلوط کاتیون و آنیون عمل می کند. صنایعی که به آب خیلی خالص نیاز دارند، از این سیستم استفاده می کنند.

همه این ها جهت حذف یون های مزاحم آب و کاهش TDS‌ آب می باشد. اگر TDS آب بیشتر از  ۲۰۰۰ میلی گرم بر لیتر باشد، این فرآیند برای کاهش املاح، مناسب نیست. آب خارج شده از این دستگاه عاری از یون می باشد. معمولا میزان هدایت الکتریکی آن کمتر از ۰.۵ میلی اهم است.

تفاوت ستون های تبادل یون بستر مختلط و دو بستری

از نظر نحوه بهره برداری ستون های تبادل یونی، سیستم های بستر مختلط، کارکردی شبیه به رزین دو بستری دارد. بدین ترتیب که جریان آب از بالای محفظه وارد می شود. از میان بستر رزین عبور کرده و آب خالص از کف مخزن خارج می گردد.

ستون های بستر مختلط در صنایعی از تصفیه آب و فاضلاب استفاده می شود که میزان حجم آب کمتر باشد. در مقابل ستون های دوبستری برای سختی گیری آب در حجم بیشتر آب استفاده می گردد.

احیاء رزین های سختی گیر

فرآیند احیاء رزین های سختی گیر، متناوبا هر ۸ تا ۷۲ ساعت صورت می گیرد. برای انجام احیاء رزین های سختی گیر دو عمل زیر انجام می گیرد: ۱) احیای سختی گیر رزینی با محلول آب نمک  ۲) شستشوی معکوس سختی گیر

احیای سختی گیر رزینی، در دستگاه های بزرگ به کمک سنسور های اندازه گیری هدایت الکتریکی و فرمان به شیر های کنترلی اتوماتیک صورت می گیرد.

کاربرد ستون های تبادل یونی

۱)تامین آب برای صنعت نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع آرایشی و بهداشتی، شیمیایی و دارو سازی، نیروگاه ها، شیشه و سرامیک، رنگرزی و نساجی، مبدل های حرارتی

۲)پیش تصفیه آب، پیش از ورود به واحد های UF،NF،RO و …

۳)نرم کردن و سختی گیری آب جهت دیگ های بخار

۴)کاهش سختی آب های آشامیدنی

۵)کاهش یا حذف سختی آب در سیستم سرمایش و گرمایش

مشخصات فنی دستگاه های بستر مختلط

۱)مجهز به شیر هواگیری، شیر تخلیه و منهول

۲)مجهز به آب جمع کن  و آب پخش کن از مواد مقاوم PE

۳)مجهز بودن سیستم به شیر تمام اتوماتیک

۴)قابلیت ساخت و طراحی در ظرفیت های مختلف

۵)قابلیت تحمل فشار بدنه تا ۶ بار برای بدنه با جنس فایبرگلاس و برای بدنه فلزی با توجه به نوع طراحی تا ۱۶ بار

۶)جنس بدنه از فایبرگلاس، استنلس استیل، کربن استیل با پوشش خارجی مشتمل بر یک لایه رنگ روغنی و یک لایه رنگ ضد زنگ و پوشش دو لایه اپوکسی

نحوه تعویض رزین سختی گیر

رزین سختی گیر به مرور زمان رنگ خود را از دست می دهد و از حالت استاندارد قهوه ای روشن به حالت کرم یا نخودی تبدیل می گردد. در نتیجه خاصیت این ماده نیز از بین می رود. از طرف دیگر در برخی مواقع رزین سختی گیر، املاح سخت را به خود جذب می کند. در نتیجه آن، انعطاف پذیری خود را از دست می دهد. سپس سفت و سخت می گردد.

در صورت عدم تعویض به موقع رزین ها، لوله های جانبی موتور خانه و یا دیگر تجهیزات، دچار رسوبات شده و آسیب های جبران ناپذیری به مجموعه وارد می کند.