ساخت ستونهای آنیونی و کاتیونی -آبسان زلال *

پدیده تبادل یونی
فرآیند تبادل یونی، واکنش شیمیایی بین یون های داخل فاز مایع و یون های فاز جامد می باشد. یون های خاصی در داخل مایع ترجیحاً توسط مبدل یونی جامد جذب می شود و به خاطر این که باید حالت خنثای الکتریکی برقرار گردد، مبدل جامد یون هایی را به داخل مایع آزاد کرده که جایگزین یون های جذب شده گردد. فرآیند تبادل یونی به طور عمده در نرم سازی آب، حذف مواد معدنی، نمک زدایی، حذف نیتروژن به کار می رود.


1- نرم سازی آب: از آنجا که حذف تمام سختی برای آب مصارف شهری مطلوب نیست یک قسمت از جریان به صورت کنارگذر مبدل یونی عبور کرده و با آب تبادل یونی شده مخلوط می شود تا سختی مطلوب حاصل شود. این فرآیند با عنوان نرم سازی با جریان دوشاخه ای نامیده می شود. این فرآیند توسط مبادله یون های سدیم و منیزیم می باشد.


2- تبادل یونی برای حذف تمام کاتیون ها و آنیون ها از آب استفاده می شود. در حذف کل مواد معدنی، رزین های کاتیونی یون های هیدروژن را با کاتیون ها مبادله می نمایند و رزین های آنیونی یون های هیدروکسل را با آنیون ها مبادله می نمایند. بنابراین آب تصفیه شده فقط حاوی یون های هیدروژن و هیدروکسل خواهد بود که در نتیجه آبی خالص می باشد. صنایعی که در آنها بویلرهای با فشار بالا وجود دارند و برخی صنایع دیگر نیازمند آبی فاقد مواد معدنی هستند.

3- تبادل یونی ممکن است برای نمک زدایی آب های شور مورد استفاده در آب رسانی استفاده شود. روش های متعدد تبادل یونی وجود دارند که یکی از آنها حذف مواد معدنی با جریان دوشاخه ای می باشد. از روش های معمول دیگری که در نمک زدایی آب به کار می رود می توان به فرآیندهای غشایی و اسمز معکوس اشاره کرد که در فصل های بعدی به تفصیل توضیح داده می شود.

طبقه بندی رزین
رزین ها برحسب گروه عامل قابل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته زیر تقسیم می شوند:
1- رزین های کاتیونی قوی (SAC)
2- رزین های کاتیونی ضعیف (WAC)
3- رزین های آنیونی قوی (SBA)
4- رزین های آنیونی ضعیف (WBA)

1- رزین های کاتیونی
رزین های کاتیونی در اثر واکنش فنل و یا مشتقات آن با فرمالدئید و سپس سولفونه کردن آنها به کمک سولفوریک اسید به حالت توده ای تهیه شدند که آنها را خرد و غربال می کردند و مورد استفاده قرار می دادند. این گونه رزین ها نیز از سولفونه کردن پلی استیرن تهیه گردیدند. هرگاه در پلی مریزاسیون استایرن مقداری دی وینیل بنزن افزوده گردد پلی مری با ساختار شبکه ای تولید می گردد که در اثر سولفونه کردن آن، رزین کاتیونی قوی تهیه می گردد. با تغییر دادن میزان دی وینیل بنزن درجه cross-linked و در نتیجه تخلخل و پایداری رزین کنترل می گردد.افزایش پیوندهای متقاطع موجب کاهش تخلخل می شود و در نتیجه مقاومت دمایی رزین بالا می رود. برای تولید دانه های کروی باید به کمک هم زن منومر در درون آب به حالت سوسپانسیون درآید و در این شرایط کوپلی مریزاسیون انجام گیرد. ترکیب سولفونه بالا از نوع رزین های کاتیونی قوی می باشد که می تواند با تمام کاتیون های موجود در آب تبادل یون نماید. هرگاه به جای گروه سولفونیک اسید گروه کربوکسیلیک اسید (-COOH) جانشین شود، رزین های کاتیونی ضعیف، تولید می گردد ولی روش ساده تر برای تهیه این رزین ها ترکیب متاکریلیک اسید با دی وینیل بنزن می باشد. به طور معمول ظرفیت رزین های کاتیونی ضعیف بیشتر از ظرفیت انواع قوی می باشند که این میزان گاهی به دو برابر می رسد.

2- رزین های آنیونی
رزین های آنیونی به جای گروه های اسید دارای گروه های بازی می باشند. گروه های بازی از آمونیاک و یا یک آمین ایجاد می شوند و برای داشتن شرایط بهتر می توان از ترکیبات دیگری مانند گروه های کلرومتیل ( C-CH2-Cl) استفاده نمود و سپس واکنش با آمونیاک و یا آمین تکمیل گردد.

الف) در اثر واکنش با آمونیاک رزین آنیونی، آمین نوع اول تهیه می گردد.

ب) در اثر ترکیب با یک آمین نوع اول رزین آنیونی آمین نوع دوم تهیه می گردد.

پ) در اثر واکنش با یک آمین نوع دوم رزین آنیونی آمین نوع سوم تهیه می گردد.

ت) در اثر واکنش با یک آمین نوع سوم رزین آنیونی آمونیمی تولید می گردد.


رزین های دارای گروه های بازی آمین نوع اول، دوم و سوم از نوع ضعیف می باشند و توانایی تبادل یون با آنیون های نمک ها یا اسیدهای قوی را دارا می باشند ولی با آنیون های نمک ها و یا اسیدهای ضعیف تبادل یون نمی نمایند.

رزین های آمونیمی از نوع قوی می باشند و توانایی تبادل یون با همه آنیون ها حتی بنیان کربنیک اسید (HCO3-) و بنیان سیلیسیک اسید (HSiO3-) را دارند.

به طور معمول رزین های آنیونی ضعیف با سدیم کربنات یا سود سوزآور احیاء می شوند ولی احیای آنها با بیشتر قلیاها نیز امکان پذیر خواهد بود.

احیای رزین های آنیونی قوی با سدیم هیدروکسید انجام می پذیرد.

3- رزین های تبادل یونی ویژه بستر مختلط
حذف کاتیون ها و آنیون های موجود در آب، به طور هم زمان به وسیله مخلوطی از رزین های تبادل یونی کاتیونی و آنیونی انجام می گیرد. در این فرآیند مخلوط رزین ها در یک ستون قرار می گیرند و آب از بستر رزین ها عبور می کند و آب خروجی دارای T.D.S. بسیار ناچیزی خواهد بود.
02122300902-22533248-22301415-09126983899

تبادل یونی ، انیونی ، کاتیونی