سختی گیر رزینی چیست؟ آشنایی با انواع سختی گیر رزینی

قبل از پاسخ به این سوال بهتر است بدانیم که گرفتن سختی آب، فرآیندی است که در آن آب از محل بستر رزین جریان می‌یابد تا یون‌های سخت، کلسیم و منیزیم را با یون‌های سدیم جایگزین کند. وقتی رزین به ظرفیت خود برای ذخیره یون‌های سخت رسید سختی گیر رزینی یک چرخه بازسازی را آغاز می‌کند. در طی این چرخه یک محلول نمک کلریدسدیم از درون رزین عبور می‌کند. و با جایگزینی یون‌های سدیم با یون‌های سخت و دفع یون‌های سخت با تخلیه، فرایند را معکوس می‌کند. در این مقاله به اینکه سختی گیر رزینی چیست و کاربرد آن در صنعت و منازل چگونه است می‌پردازیم.

سختی گیر رزینی صنعتی

سختی گیر رزینی صنعتی با حذف سختی از آب با استفاده از رزین، آب در دسترس شما را برای مصارف صنعتی تصفیه می‌کنند. رزین، سختی موجود در آب را با نمک (آب نمک) جایگزین می‌کند. که به صورت چرخه‌ای احیاء می‌شود. این فرآیند تبادل یونی نامی‌ده می‌شود. و یون‌های منگنز، آهن، کلسیم و منیزیم را از منبع آب ورودی شما خارج می‌کند. با سختی گیری، از مواد شوینده کمتری استفاده خواهید کرد، میزان تجمع آب سخت کاهش می‌یابد، در تعمیرات ناشی از سایش غیرضروری تجهیزات صنعتی صرفه جویی می‌کنید. و می‌توانید به طور مؤثرتری صنایع خود را بکار بگیرید. از دستگاه‌های تولیدی پیچیده گرفته تا لباسشویی.

مزایای سختی گیر رزینی تجاری و صنعتی

• کاهش مصرف و هزینه‌های مواد شیمیایی
• کاهش مصرف انرژی
• عمر طولانی تجهیزات صنعتی یا لوازم خانگی
• هزینه‌های تعمیر و نگهداری پایین تر
• افزایش کیفیت آب و ثبات بیشتر آن

کاربرد سختی گیر رزینی

• صنایع غذایی و نوشیدنی
• ساخت و تولید
• پزشکی
• دارویی
• خدمات/ جهانگردی
• کشاورزی

سختی گیر رزینی صنعتی معمولاً توسط گاوداری‌ها، مدارس، کارخانه‌ها، بیمارستان‌ها، خشکشویی‌ها، کارواش‌ها، خانه‌های سالمندان، آب تغذیه شوفاژ، کارخانه‌های صنایع غذایی، موارد آب شهری، آپارتمان‌ها و کانکس‌ها، متل‌ها، هتل‌ها، استراحتگاه‎ها، تاسیسات تولیدی، اماکن سازمانی، مجتمع‌های اداری، برج‌های خنک کننده، مزارع و … استفاده می‌شود که هر کدام می توانند از نصب سختی گیر رزینی بهره‌مند شوند. این سیستم از طریق کاهش مصرف انرژی، افزایش عمر دستگاه‌های آبی و کاهش تعمیرات و لوله کشی، به سرعت هزینه‌های خود را جبران می‌کند. آبگرمکن‌ها و دیگ‌های بخار بیشتر دوام می‌آورند. مصرف مواد شیمیایی گران قیمت ویژه دیگ‌های بخار و تجهیزات انتقال بخار را می‌توان تا حد زیادی کاهش داد. عمر سرویس ملحفه، لباس، وسایل و لوازم خانگی به طور محسوسی افزایش می‌یابد، و آب فرآوری شده سازگارتر و کارآمدتر خواهد بود.

عملکرد سختی گیر رزینی چیست؟

سختی گیر رزینی صنعتی از دریچه‌های هیدرولیکی یا پنوماتیک (بادی)  استفاده می‌کنند که دارای توالی بازآفرینی جریان، بر اساس اصول تبادل آهن هستند. در ابتدا رزین با کاتیون اسید قوی و با ساختار سدیم (Na +1) در سرویس قرار می‌گیرد. در طی فرآیند تبادل کاتیونی سدیم در سختی‌گیر، یون‌های سدیم با مقادیری از کلسیم اضافی (Ca + 2) منیزیم (Mg +2) و آهن (Fe +2) جایگزین می‌شوند. یون‌های سدیم موجود در آب سختی گیری شده، بدون تغییر فرآیند را طی می‌کنند.

با تخلیه رزین یک توالی بازسازی شامل کلرید سدیم (NaCl) استفاده می‌شود. توالی تولید روند فوق را معکوس می‌کند و رزین کاتیون اسید قوی را برای چرخه سختی گیری دوباره آب به ساختار سدیم تبدیل می‌کند. ظرفیت ها از 20000 تا 30000 دانه در هر فوت مکعب، بسته به میزان کل جامدات محلول در آب، کیفیت مورد نظر آب خروجی و مقدار مصرفی احیا کننده کلرید سدیم تغییر می‌کند. لازم به ذکر است که اگرچه سختی آب گرفته شده است؛ اما مقدار کل مواد جامد محلول بدون تغییر باقی می‌ماند. بعلاوه اینکه آب خروجی حاوی همان مقدار آنیون‌های آب خام است. دستگاه سختی گیر رزینی به طور هم جریان کار می‌کند (جریان پایین تخلیه می شود؛ جریان پایین دوباره احیا می شود) .

همه مدل‌های سختی گیر رزینی دارای پنج چرخه عملکرد مشخص هستند:

سرویس – روند سختی گیری؛ جریان پایین

بک واش (شستشو مجدد) – تمیز کردن هیدرولیک؛ جریان بالا

تزریق آب نمک – رزین را به ساختار سدیم باز می‌گرداند؛ جریان پایین

شستشوی آرام – آب نمک باقیمانده را جابجا می‌کند. جریان پایین

فلاش سریع – رزین سختی گیر را برای چرخه سرویس آماده می‌کند. جریان پایین

رزین تبادل یونی در سختی گیر رزینی چیست؟

تبادل یون، یک واکنش شیمیایی برگشت پذیر است که در آن یون‌ها از محلول خارج می‌شوند. و یون‌های دیگر با همان بار الکتریکی یا بار الکتریکی مشابه جایگزین می‌شوند. رزین تبادل یونی در سختی گیر رزینی به خودی خود یک واکنش شیمیایی نیست، در عوض یک واسط فیزیکی است که واکنش‌های تبادل یونی را تسهیل می‌کند.

رزین خود از پلیمرهای آلی تشکیل شده است که شبکه‌ای از هیدروکربن‌ها را تشکیل می‌دهد. در سراسر ماتریس پلیمر محل‌های تبادل یونی وجود دارند، جایی که اصطلاحاً «گروههای عملی» یون‌های دارای بار مثبت (کاتیونها) یا یون‌های دارای بار منفی (آنیونها) به شبکه پلیمر چسبانده می‌شوند. این گروه‌های عملی یون‌های یک بار مخالف را به راحتی جذب می‌کنند.

شکل هندسی، اندازه و ساختار رزین‌های تبادل یونی می‌تواند از نوعی به نوع دیگر متفاوت باشد. در اکثر سیستم‌های تبادل یونی یک بستر رزینی متشکل از دانه‌های ریز و متخلخل به کار رفته است؛ اگرچه برخی از سختی گیرهای رزینی مانند سیستم‌های الکترو دیالیز از رزین مش ورق مانند استفاده می‌کنند. دانه‌های رزین تبادل یونی معمولاً کوچک و کروی هستند و شعاع آنها فقط اندازه 25/0 تا 25/1 میلی متر است.

عملکرد

بسته به کاربرد و طراحی سیستم، دانه‌های رزین ممکن است دارای اندازه ذرات یکنواخت یا تنوع اندازه گاوسی باشند. در اکثر موارد از دانه‌های رزین ژله‌ای استفاده می‌شود که ظاهری شفاف دارند و دارای ظرفیت و بازده شیمیایی بالایی هستند. رزین‌های ماکروپور (تخلخل درشت)  که به دلیل مات بودن و سفید یا زرد بودنشان قابل تشخیص هستند، معمولاً برای شرایط سخت بکار گرفته می‌شوند؛ زیرا به نسبت دارای پایداری و مقاومت شیمیایی بیشتری هستند.

ماتریس رزین تبادل یونی از طریق اتصال زنجیره‌های هیدروکربن با یکدیگر و در فرآیندی به نام پلیمریزاسیون تشکیل می‌شود. اتصال عرضی به پلیمر رزین ساختاری مقاوم‌تر، انعطاف پذیرتر و با ظرفیت بیشتر (از نظر حجم) می‌دهد. در حالی که ترکیبات شیمیایی اکثر رزین‌های تبادل یونی پلی استایرن است،

انواع خاص دیگری نیز از اکریلیک (اکریلونیتریل یا متیل اکریلات) تولید می‌شوند. سپس پلیمر رزینی تحت یک یا چند تیمار شیمیایی قرار می‌گیرد تا گروه‌های عملی را به محل های تبادل یونی واقع در سراسر ماتریس متصل کند. این گروه‌های عملی همان ویژگی‌های جداسازی رزین تبادل یونی هستند و از نوعی رزین به نوع دیگر بطور قابل توجهی متفاوت خواهند بود.

سختی گیر رزینی و کاهش آهن در آب

تمام سختی گیرهای رزینی می‌توانند در حذف آهن بسیار مؤثر باشند و به مش غیراستاندارد یا مش استاندارد بستگی ندارد. اما آنچه مهم است – و بسیار زیاد مهم است – ساختاری است که آهن در آن وجود دارد. اگر آب شما حاوی «آهن آب شفاف» باشد، هر نوع رزین سختی گیر آب می‌تواند سعی در از بین بردن همه آن داشته باشد.

برخی از رزین‌ها برای حذف بهتر آهن از بقیه مناسب‌تر هستند. اگر آهن آب شفاف زیر 2/0 میلی گرم در لیتر دارید، تقریباً هر نوع رزین سختی گیری می‌تواند از عهده آن برآید. رزین با اتصالات عرضی بیشتر بهترین و مناسب‌ترین گزینه است.

انواع سختی گیر رزینی

سختی گیر رزینی را می‌توان بر اساس نوع رزین بکار رفته در آنها به چهار دسته تقسیم کرد:

رزین کاتیونی، رزین آنیونی، رزین مخلوط با بستر و واسط‌های تبادل کاتالیستی

رزین‌های تبادل یونی به طور کلی شامل دو نوع می‌شوند: آن‌هایی که یون‌های مثبت تبادل می‌کنند، که رزین‌های کاتیونی نامی‌ده می‌شوند و رزین‌هایی که یون‌های منفی را رد و بدل می‌کنند رزین‌های آنیونی نامی‌ده می‌شوند. کاتیون یک یون با بار مثبت است. کاتیون‌های متداول شامل Ca ، Mg ، Fe و H هستند.

رزین کاتیونی، کاتیونی است که یونهای مثبت ++ ++ ++ + را تبادل می‌کند. آنیون یونی با بار منفی است. آنیون‌های رایج شامل Cl ، SO و OH هستند. رزین آنیونی، آنیونی است که یون‌های منفی را مبادله می‌کند. از نظر شیمیایی، هر دو نوع 4- – – مشابه هستند و به گروهی از ترکیبات به نام پلیمرها تعلق دارند، که مولکول‌های فوق العاده بزرگی هستند که با ترکیب تعداد زیادی از مولکول‌های یک یا دو ترکیب در یک ساختار تکراری تشکیل می‌شوند که زنجیره‌های طولانی تولید می‌کند.

فناوری به کار رفته

واسط تبادل کاتالیستی یک رزین با روکش سرامیکی است که یک واکنش کاتالیزوری با کلسیم، آهک و منیزیم انجام می‌دهد و آن را به شکل بلوری در می‌آورد. هرگاه به اندازه یک نانومتر برسد از دانه رزین جدا شده و به پایین سیستم آبی می‌ریزد. بعد از رسوب زدایی لوله‌های منازل مسکونی، بلورها یک لایه 30 میکرونی روی لوله‌ها ایجاد می‌کنند و اجازه نمی‌دهند که سطح دیگری ایجاد شود.

کلسیم، آهک و منیزیم در آب باقی می‌مانند که مواد معدنی سالم هستند. رابط‌های مهندسی ساز با فناوری نانو مولکولی خود را قربانی نمی‌کنند و چیزی به آب اضافه یا از آن کم نمی‌کنند.

این فناوری نانو مولکولی را نمی‌توان با واکنش‌های شیمیایی که در آنها پیوندهای شیمیایی جدید ایجاد می‌شود یا فرآیند اکسیداسیون اشتباه گرفت. این رابط دارای یک سطح نانو با اتم‌های مرتب شده است که یک الگو ایجاد می‌کند. با زمان تماس کمتر از 3 ثانیه، کریستال‌های کلسیم از کلسیم محلول تشکیل می‌شوند. نتیجه آن پیشگیری 100٪ در مقیاس است.

کاربرد سختی گیر رزینی در منزل

سختی گیر رزینی مواد معدنی که موجب سختی آب می‌شوند را از بین می‌برد. سختی آب یکی از رایج‌ترین مشکلات کیفیت آب است که صاحب خانه‌ها با آن روبرو هستند. آب سخت لوازم منزل را از خراب می‌کند، یک بستر کف صابونی سرتاسر حمام و آشپزخانه باقی می‌گذارد و موجب خشکی پوست و مو می‌شود. بیش از 85٪ از مصرف آب سخت جهت پخت و پز، تمیز کردن و استحمام است.

بنابراین سختی گیر رزینی یک نقش حیاتی در زندگی دارند. یک سختی گیر رزینی هزینه‌های شما را از جایگزینی آبگرمکن‌های نو، سر شیرهای پوسته پوسته شده و ساعت ها تمیز کردن ته نشست‌های صابونی کاهش می‌دهد. سرمایه گذاری در یک سختی گیر باعث صرفه جویی در وقت، انرژی و هزینه‌های شما می‌شود و از خانه و دارایی شما محافظت می‌کند.

سختی گیر رزینی کارآمدترین روش برای مقابله با آب سخت است و از همه روش‌های شناخته شده کمترین اثر منفی را به جا می‌گذارد. تعادل صحیح مواد معدنی موجود در آب ورودی به سیستم‌های صنعتی برای عملکرد مناسب و نگهداری تجهیزات گران قیمت ضروری است.

سختی گیرهای آب صنعتی مواد معدنی اضافی مانند کلسیم و منیزیم را تا حد مشخص و کنترل شده برای ادامه فرایند صنایع از بین می‌برند. به نظر می‌رسد صنعت سختی گیری آب با سرعت تصاعدی در حال رشد است. و از آنجا که آب برای اهداف صنعتی ضروری است، استفاده از سختی گیرهای آب در صنایع نیز در حال افزایش است. و مزایای استفاده از آن برای همه صنعتگران به خوبی احساس و اثبات شده است.

منابع مرتبط:

https://boileriran.com/%d8%b7%d8%b1%d8%a7%d8%ad%db%8c-%d9%88-%d8%b3%d8%a7%d8%ae%d8%aa-%d8%a8%d9%88%db%8c%d9%84%d8%b1-%d8%b1%d9%88%d8%ba%d9%86-%d8%af%d8%a7%d8%ba/