سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک چیست؟ آشنایی با سختی گیر نیمه اتوماتیک
در ساختار تشکیل‌دهنده آب مقدار زیادی املاح معدنی و یون‌های کلسیم، روی، آلومینیوم، منیزیم و هزاران فلز سنگین دیگر وجود دارد. این فلزات سنگین و املاح معدنی سبب می‌شوند تا اصطلاحی با عنوان سختی آب به وجود آید. در واقع به هر اندازه که وجود این مواد معدنی در آب بیشتر باشد، شدت سختی آب نیز افزایش پیدا خواهد کرد. در ادامه با سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی آشنا خواهید شد:
آشنایی با سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
سختی آب سلامت بدن انسان را با بروز بیماری‌های مختلف، تهدید می‌کند. به همین دلیل مناطقی که سختی آب بیشتری دارند از دستگاه‌های تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌کنند. مقادیر بسیار زیادی از یون‌های موجود در آب سخت قابل شرب نبوده و حتماً باید تصفیه شوند.
همچنین شدت سختی آب آسیب‌های زیادی به دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی نیز وارد می‌کند. فلزات سنگین و املاح معدنی که منجر به افزایش سختی آب می‌شوند، توسط حرارت، لایه‌هایی از رسوب بر روی لوله‌های آب گرم یا اجزای داخلی تجهیزات صنعتی ایجاد می‌کنند.
دستگاه سختی گیر چیست؟
همان‌طور که اشاره کردیم در ساختار آب املاح معدنی و یون وجود دارد که مهمترین آن‌ها کلسیم و منیزیم هستند که منجر به سختی آب می‌شوند. دستگاه‌های مختلفی در برابر شدت سختی آب آسیب‌پذیر هستند.
به عنوان مثال پکیج‌های دیواری خانگی، رادیاتورها، برج‌های خنک‌کننده، دیگ‌های بخار و… همگی از تجهیزاتی هستند که در طولانی مدت بر اثر سختی آب، مستهلک می‌شوند. سختی آب در این تجهیزات منجر به ایجاد لایه‌هایی از رسوب، کاهش دمای آب و افت فشار آب خواهد شد.
برای جلوگیری از این آسیب‌ها، دستگاه‌هایی طراحی شده‌اند که میزان سختی آب در مصارف آشامیدنی و صنعتی را اندازه‌گیری می‌کنند. در اصطلاح به این وسیله سختی گیر می‌گویند که سختی آب را به اندازه مورد نیاز کاهش می‌دهد.
در واقع این دستگاه املاح معدنی و انواع یون موجود در آب را از بین می‌برد. در حال حاضر دو دستگاه آب‌شیرین‌کن یا اسمز معکوس RO و سختی گیر رزینی، برای کاهش سختی آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه به معرفی سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک و عملکرد آن می‌پردازیم.
سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک چیست؟
دستگاه آب‌شیرین‌کن یکی از تجهیزات مربوط به کاهش سختی آب است که تمام املاح موجود در آب را کاهش می‌دهد. برخلاف این دستگاه، سختی گیر رزینی تنها با املاح معدنی و انواع یون مانند کلسیم و منیزیم سروکار دارد. سختی گیر رزینی این یون‌ها را به طور کلی از بین برده و در مقابل یون‌هایی را جایگزین می‌کند که منجر به سختی آب نخواهند شد.
دستگاه سختی گیر رزینی در واقع یک سیستم تصفیه برای کاهش سختی آب است. این دستگاه باعث کاهش غلظت انواع یون کلسیم و منیزیم موجود در آب شده و سختی آب را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد.
انواع دستگاه سختی گیر رزینی
دستگاه سختی گیر رزینی به دو نوع سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک و سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک تقسیم می‌شود. عملکرد این دستگاه‌ها بر اساس مدل رفتاری یون‌ها مشخص می‌شود.
در واقع دو نوع رزین تبادل یونی وجود دارد؛ رزین آنیون و رزین کاتیون. کارکرد رزین آنیون به این شکل است که انواع یون منفی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در مقابل نیز رزین کاتیون، یون‌های مثبت را مبادله می‌کند.
انواع رزین تبادل یونی در فرایندهای متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد معمول رزین نیز از بین بردن رسوب و نرم کردن آب است.
معمولاً در دستگاه‌های تصفیه آب از رزین‌های آنیونی ضعیف استفاده می‌شود. به این دلیل که رزین آنیونی ضعیف عملکرد بهتری نسبت به رزین آنیونی قوی دارد. همچنین این معادله در رزین کاتیونی نیز صدق می‌کند. رزین کاتیونی ضعیف نسبت به رزین کاتیونی قوی، کارایی و بازدهی بیشتری دارد.
عملکرد دستگاه سختی گیر رزینی
دستگاه سختی گیر رزینی، مخازنی از جنس فلز و فایبرگلاس دارند. این دستگاه با کمک رزین تبادل یونی که نقش عمده‌ای در عملکرد این دستگاه دارد، آب را از یون‌های سخت‌کننده پاک کرده و در اصطلاح آب را تصفیه شده و بدون رسوب تحویل می‌دهد.
انواع دستگاه‌های سختی گیر آب بر اساس میزان ظرفیتی که قرار است مبادله شود، طراحی می‌شوند. رزین تبادل یونی هم با حجم آب ارتباط متقابلی دارد و ظرفیت آن بر این اساس تعیین می‌شود. برای محاسبه حجم رزین مواردی همچون مصرف آب، میزان سختی آب، مدت زمان شستشو، فاصله زمانی بین دو احیا باید مورد بررسی قرار بگیرد.
سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک چگونه کار می‌کند؟
آب سختی که از دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک عبور می‌کند، دارای مولکول‌هایی با بار مثبت است، درون دستگاه سختی گیر نیز فیلتری با مهره‌های رزین که بار منفی دارند، وجود دارد. به این ترتیب آب سخت، هنگام عبور از دستگاه سختی گیر و برخورد با رزین، واکنش مثبت در منفی دارد. در نهایت نیز یون‌هایی مانند منیزیم و کلسیم که توسط مهره‌های رزین با بار منفی، حمل شده‌اند، از آن جدا شده و خارج می‌شوند.
از آنجا که در این فرایند یون‌های مثبت و منفی مبادله می‌شوند، رزین به بازسازی یا احیا نیاز پیدا می‌کند. سیستم دستگاه در اصطلاح با محلول آب و نمک، بکواش شده تا عملیات احیا رزین انجام شود.
طی عمل بکواش، جریان آب وارد شده به داخل مخزن قطع شده و باعث خارج شدن سختی گیر از مدار می‌شود. عملیات احیا نیز توسط سنگ نمک انجام می‌شود. عملیات بکواش باید در فواصل زمانی منظم انجام شود تا به حفظ کارایی رزین کمک کرده و از ته نشین شدن املاح جلوگیری کند. عملیات احیا نیز معمولاً حدود 2 ساعت زمان می‌برد.
دستگاه‌های سختی گیر رزینی در دو نوع تک مخزن و دوبلکس طراحی و ساخته می‌شوند. مدل تک مخزن زمانی کاربرد دارد که زمان لازم برای بکواش وجود داشته باشد. در غیر این صورت از مدل دوبلکس استفاده می‌شود. در واقع هنگام قطع آب از دو مخزن رزین یا همان مدل دوبلکس استفاده می‌شود که هنگام انجام عملیات احیا در یک سیستم، آب از سیستم بعدی عبور می‌کند.
همان‌طور که از نام دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک مشخص است، کارکرد این دستگاه به اپراتور نیاز دارد. شخصی به عنوان اپراتور دستگاه باید در فواصل زمانی مشخصی با استفاده از شیر نیمه اتوماتیک، عملیات بکواش را راه‌اندازی کند.
دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک برای عملکرد بهتر از رزین با ظرفیتی بالا استفاده می‌کند. شیری نیز که در این دستگاه تعبیه شده در حالت‌های بکواش، احیا و تخلیه سریع، به کاهش سختی آب کمک می‌کند. همچنین انتخاب رزین در انواع دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک به میزان و نوع سختی آب بستگی دارد.
تفاوت دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک
عملکرد این دو دستگاه تقریباً به یک شکل است و تنها تفاوت آن‌ها در وضعیت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک آن‌هاست. اپراتوری دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک به این شکل است که شخصی به عنوان اپراتور همیشه باید حاضر باشد.
در واقع اپراتور بعد از یک فاصله زمانی معین باید شیر دستگاه را در حالت بکواش قرار دهد. با این کار رسوب انباشته شده بر روی رزین خارج می‌شود. در مرحله بعد نیز اپراتور باید شیر را به حالت احیا تغییر داده تا بعد از انجام عملیات احیا، آب نمک موجود در دستگاه تخلیه شود.
در دستگاه سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک، این مراحل به صورت اتوماتیک انجام شده و اپراتور تنها باید مخزن نمک را پر کرده و الزامی‌برای حضور دائمی اپراتور هنگام عملکرد دستگاه، وجود ندارد.
اجزای اصلی تشکیل‌دهنده دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک
- مخزن؛ این مخزن از جنس فلز یا فایبرگلاس است. مخزن از محفظه‌هایی تشکیل شده که برای خالی کردن یا پُر کردن رزین مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین داخل فضای مخزن نیز یک نازل تعبیه شده که آب را بر روی رزین هدایت می‌کند.
- مخزن نمک؛ جنس این مخزن از پلی‌اتیلن است و در مرحله احیا کاربری دارد.
- شیر دستگاه سختی گیر؛ شیر دستگاه به سه نوع شیر پلی‌اتیلن اتوماتیک، شیر پلی‌اتیلن دستی و شیر سولو ولو تقسیم می‌شود. در دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک از شیر سولو ولو استفاده می‌شود.
- انواع نازل جمع کننده و پخش‌کننده آب؛ انواع نازل در جنس‌های برنجی و پلاستیکی ساخته می‌شوند و اندازه‌های مختلفی دارند.
- رزین تبادل یونی؛ مهمترین بخش یک دستگاه سختی گیر، رزین تبادل یونی است. همان‌طور که اشاره کردیم رزین وظیفه خارج کردن و حذف کردن یون کلسیم و منیزیم از آب را برعهده دارد.
توجه به نکات مهم هنگام خرید دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک
قیمت این دو دستگاه با توجه به عملکرد اتوماتیک و نیمه اتوماتیک متفاوت خواهد بود. قطعاً قیمت دستگاه سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک، به دلیل وجود مجموعه‌ای از شیر برقی که به برد الکترونیکی مجهز شده است، گران‌تر خواهد بود.
انواع شیر دستگاه سختی گیر رزینی نیز به سه نوع تقسیم می‌شوند:
- شیر سولو ولو چند راهه نیمه اتوماتیک چدنی
- شیر تمام اتوماتیک جریانی؛ این شیر چرخه احیا با مقدار جریان آب را تعویض می‌کند.
- شیر تمام اتوماتیک زمانی؛ تنظیمات آن بر اساس گذر زمان انجام می‌شود.
به طور کلی دستگاه‌های سختی گیر رزینی با توجه به نوع عملکرد، نوع شیر و جنس مخزن قیمت‌های متفاوتی خواهند داشت. به عنوان مثال اگر مخزن دستگاه سختی گیر از جنس فایبرگلاس باشد، خرید آن نیز با هزینه بیشتری همراه است. ذکر این نکته نیز خالی از لطف نیست که بهترین گزینه برای تصفیه آب با شدت سختی زیاد، مخزن فایبرگلاس است.
افرادی که قصد خرید دستگاه سختی گیر رزینی دارند باید به نوع رزین استفاده شده در دستگاه و مقدار آن توجه ویژه‌ای داشته باشند. همان‌طور که ذکر کردیم اصل کارکرد دستگاه سختی گیر رزینی بر اساس نوع مهره‌های رزینی مشخص می‌شود.
ظرفیت سختی گیر و تجهیزات جانبی دستگاه سختی گیر نیز از دیگر فاکتورهایی است که باید به آن توجه داشت و در قیمت دستگاه مؤثر هستند.
طراحی و ساخت دستگاه سختی گیر رزینی بر اساس متغیرهای مختلفی انجام می‌شود؛ که در ادامه اشاره کوتاهی به آن‌ها خواهیم داشت.
- ظرفیت مقدار رزین استفاده شده در دستگاه
- میزان سختی آب وارد شده به دستگاه سختی گیر که برحسب PPM محاسبه می‌شود.
- نوع رزین تبادل یونی «کاتیونی یا آنیونی»
- مقدار آبی که از دستگاه سختی گیر عبور می‌کند.
- مدت زمان چرخه شستشو و مرحله احیا
ویژگی‌های استفاده از دستگاه سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک
- حفظ طعم مطلوب و بوی آب
- مؤثر در صرفه‌جویی انرژی
- افزایش طول عمر وسایلی که تحت تأثیر سختی آب قرار می‌گیرند.
- جلوگیری از زنگ‌زدگی و لکه‌های ایجاد شده ناشی از آب
- جلوگیری از استهلاک تجهیزات و تأسیسات صنعتی
- حل شدن با مواد شوینده
- جلوگیری از گرفتگی لوله‌های آب
- مورد استفاده در سیستم دیونیزه
- قابل استفاده در خشکشویی
- خروجی آب با میزان خلوص و کیفیت بالا
- از بین بردن سختی آب چاه
در صورت عدم استفاده از انواع دستگاه سختی گیر رزینی، به دلیل ایجاد لایه‌های رسوب بر روی مبدل‌های گرمایشی توسط سختی آب، مصرف انرژی نیز افزایش پیدا خواهد کرد. استفاده از دستگاه سختی گیر در صنایع مختلف امری ضروری محسوب می‌شود. به عنوان مثال کاهش سختی آب در صنعت نساجی از مات شدن رنگ‌ها جلوگیری می‌کند.
تبدیل یا مبادله یونی در مخزن دستگاه سختی گیر بر اساس فرایندی مشخص، انجام می‌شود و همان‌طور که اشاره کردیم برای مصارف آشامیدنی و صنعتی قابل استفاده است. دستگاه‌های سختی گیری که برای مصارف آشامیدنی در مجتمع یا خانه‌های مسکونی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اندازه و سایز کوچکی دارند. معمولاً این دستگاه‌ها داخل کابینتی که سینک ظرفشویی بر روی آن قرار دارد، نصب می‌شوند.