تصفیه آب با رزین‌ تعویض یونی Ion Exchange Resin

تصفیه آب با رزین‌ تعویض یونی (water filtration with Ion Exchange Resin) بصورت گسترده‌ای به عنوان یکی از روشهای عملی اثربخش، سالیان زیادی مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. متداولترین استفاده از رزین‌های تعویض یونی در “سختی گیری” (Softening) آب می‌باشد. اما در عین حال، این روش دارای کاربردهای بسیار زیاد دیگری نیز هست.

water filtration with Ion Exchange Resin

آلاینده‌های موجود در آب به عنوان یک مشکل بزرگ در سرتاسر دنیا روز به روز بیشتر مورد توجه قرار گرفته و استانداردهای سخت‌گیرانه‌تری برای آن در نظر گرفته می‌شود. آلاینده‌های تولید شده به عنوان مواد جانبی ناشی از ضدعفونی کننده‌ها، آرسنیک، نیترات، پرکلرات و اورانیوم از جمله این آلاینده‌ها هستند که رزین‌های تعویض یونی مناسب با هرکدام می توانند باعث تصفیه آنها از آب شوند.

کاربرد رزین و چگونگی تصفیه آب با رزین‌ 

رزین‌های تعویض یونی باعث حذف آلاینده‌های یونیزه شده محلول مانند سختی و قلیائیت از آب می‌شوند. این اتفاق توسط یک فرآیند برگشت پذیر جابجایی یونی بین یک فاز جامد (دانه رزین) و یک فاز مایع (آب) صورت می‌گیرد.

ساختمان دانه رزین شامل یک شبکه پلیمری است که در بعضی از نقاط آن، گروه یونی غیرمتحرک چسبیده و در فضای بین آنها یونهای متحرک قرار دارند. به عنوان مثال در شکل سمت چپ زیر، یونهای سولفونات (SO3-) به شبکه پلیمری چسبیده و یونهای سدیم (Na+) بعنوان یون متحرک در این رزین ایفای نقش می‌کنند.

filtration Ion Exchange Resin رزین‌ تصفیه آب

filtration Ion Exchange Resin رزین‌ تصفیه آب

رزین‌های تعویض یونی به دودسته اصلی “کاتیونی” و “آنیونی” تقسیم می‌شوند. اگر یون متحرک رزین، دارای بار الکتریکی مثبت باشد (مانند Na+)، به آن رزین کاتیونی و در صورتیکه دارای بار منفی باشد (مانند Cl-)، به آن رزین آنیونی می‌گویند.

برای توضیح بیشتر در مورد نحوه عملکرد رزین در تصفیه آب، به فرآیند سختی‌گیری آب اشاره می‌کنیم. یکی از انواع معروف ذرات جامد محلول در آب، “سختی” (Hardness) است که ناشی از وجود کاتیون‌های محلول کلسیم (Ca++) و منیزیم (Mg++) در آب می‌باشد. این املاح باعث ایجاد رسوب در ظروف آشپزی، گرفتگی سیستم لوله کشی و خرابی در برخی تجهیزات تأسیسات منزل به دلیل همین رسوب گرفتگی می‌شود.

سختی گیری در واقع فرآیند تعویض کاتیونهای سختی (یونهای کلسیم و منیزیم) با کاتیون سدیم است. کاتیون سدیم به دلیل قابلیت حل شدن بالاتر در آب نسبت به یونهای کلسیم و منیزیم، مشکل ایجاد رسوب را از بین می‌برد.

برای سختی‌گیری آب، یک رزین کاتیونی که یون متحرک آن، یون سدیم است در مسیر عبور جریان آب قرار می‌گیرد. به این ترتیب، یونهای کلسیم و منیزیم از داخل آب به سمت داخل رزین رفته و بالعکس، یونهای متحرک سدیم از داخل رزین وارد آب و جایگزین آنها می‌شوند.

مدل این تبادل یونی را می‌توانید در شکل زیر مشاهده کنید:

cationic resin, anionic resin, resin bad mix, softener resin

cationic resin, anionic resin, resin bad mix, softener resin

این تبادل یونی به این دلیل اتفاق می‌افتد که رزین کاتیونی تمایل ترکیب بالاتری با یونهای کلسیم و منیزیم دارد تا با یون سدیم. به عبارت ساده‌تر، رزین، کلسیم و منیزیم را به سدیم ترجیح می‌دهد. بتابراین باید توجه داشت در فرآیند سختی‌گیری، تنها حذف یونهای کلسیم و منیزیم اتفاق نمی‌افتد، بلکه آنها با یون سدیم جایگزین می شوند. این بدان معنا است که میزان کلی نمک موجود در آب تفاوت نکرده و تنها نوع آن تغییر می کند.

طبیعی است که این فرآیند، نمی‌تواند بصورت دائمی و بدون محدودیت صورت بگیرد. بعد از گذشت مدتی زمان و با توجه به کم شدن فضای رزین برای جذب یونهای جدید کلسیم و منیزیم از آب، رزین کارایی خود را از دست داده و میبایست یا تعویض شود و یا مورد احیا (Regeneration) قرار گیرد.

بحث رزین‌های تعویض یونی، حوزه‌ای عمیق است که جزئیات بسیار زیادی دارد. در مقالات آینده، باز هم به جنبه‌های دیگری از این روش تصفیه آب خواهیم پرداخت.

1 پاسخ

تعقیب

  1. […] پاک کردن مواد معدنی کلسیم و منیزیم، از آب می باشد. فقط سختی گیر های تبادل یونی (یا همان رزینی) و برخی روش های فیلتراسیون این کار را […]

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *