کلینیک تصفیه آب ایران

تعويض رزين هاي تبادل يوني و فيلترهاي شني و كربني

رزين هاي تبادل يون چگونه كار مي كنند؟
رزين هاي تبادل يوني از سه قسمت هستند: اسكلت پليمري شبكه فضايي سه بعدي نامحلول، گروه عاملي يوني متصل به اسكلت و منفذ يوني قابل تعويض با بارهاي مخالف بر روي گروه عاملي.

اسكلت پليمري: از پليمرهاي متقاطع مانند پلي استايرن، پلي اكريليك اسيد و غيره تشكيل شده است.
گروه تبادل يوني: به اسكلت پليمري متصل است و داراي گروه هاي عاملي يوني با يون هاي قابل تعويض مانند -SO3Na، -COOH، -N(CH3)3Cl و غيره يا گروه هاي عاملي غيريوني قطبي مانند -N است. (CH3)2، -N(CH3)H، و غيره.
منافذ: منافذ ساختار پليمري (منفذ ژل) و منافذ (منفذ مويرگي) بين ساختارهاي پليمري است كه در رزين هاي تبادل يوني خشك و مرطوب وجود دارد.
اصل رزين تبادل يوني فرآيندي است كه رزين تبادل يوني نمك موجود در محلول را حذف مي كند.

اصل رزين تبادل كاتيوني: كاتيون هاي فلزي (Na+، Ca2+، K+، Mg2+، Fe3+، و غيره) موجود در محلول آبي، تبادل يوني را با H+ (توليد شده از گروه هاي اسيدي مانند گروه اسيد سولفونيك (-SO3H)، گروه كربوكسيل انجام مي دهند. (-COOH) يا گروه فنل (-C6H4OH)) روي رزين تبادل كاتيوني، به طوري كه كاتيون هاي موجود در محلول به رزين منتقل مي شوند و H+ روي رزين به آب مبادله مي شود.
اصل رزين تبادل آنيوني: آنيون‌ها (Cl-، HCO3-، و غيره) در محلول آبي با OH- (توليد شده از گروه‌هاي پايه شامل گروه‌هاي آمينه چهارتايي [-N(CH3)3OH] يا گروه‌هاي آمين مبادله مي‌شوند. (-NH2)) روي رزين تبادل آنيوني، آنيون هاي موجود در آب به رزين منتقل مي شوند و OH- روي رزين به آب مبادله مي شود.
با استفاده از كلريد سديم (NaCl) براي نشان دادن نمك هاي معدني در آب، اصل كار رزين تبادل يوني به شرح زير است:
رزين تبادل كاتيوني: R—H + Na+ —— R—Na + H+
رزين تبادل آنيوني: R—OH + Cl- —— R—Cl + OH-
فرمول واكنش كلي رزين تبادل كاتيوني و آنيوني را مي توان به صورت زير نوشت:
RH + ROH + NaCl——RNa + RCL + H2O

از معادله مي توان دريافت كه NaCl موجود در آب با H+ و OH- در رزين جايگزين  است و محصول واكنش تنها H2O است، بنابراين اثر حذف نمك در آب حاصل  است.

[caption id="attachment_4755" align="alignleft" width="300"] رزين هاي تبادل يوني[/caption]كاربردهاي اصلي رزين هاي تبادل يوني بسيار گسترده است و عمدتاً در صنايع زير توزيع مي شود:
1.تصفيه فاضلاب
تقاضا براي رزين تبادل يوني در صنعت تصفيه فاضلاب زياد است و حدود 90 درصد از توليد آن را تشكيل مي دهد. در حال حاضر بيشترين مقدار رزين تبادل يوني در تصفيه آب خالص در نيروگاه هاي حرارتي و پس از آن انرژي اتمي، مواد نيمه هادي و صنايع الكترونيك استفاده مي شود.

2.صنايع غذايي
رزين  تبادل يوني را مي توان در تجهيزات صنعتي مانند شكر، جوهر مرغ، شراب مخصوص و محصولات بيولوژيكي استفاده كرد. به عنوان مثال، توليد شربت فروكتوز براي استخراج نشاسته از ذرت، سپس هيدروليز براي توليد فروكتوز و گلوكز و سپس انجام عمليات تبادل يوني براي تبديل آن به شربت فروكتوز است. استفاده از رزين  تبادل يوني در صنايع غذايي رتبه بعد از تصفيه فاضلاب را دارد.

3.صنعت داروسازي
رزين  تبادل يوني در صنعت داروسازي نقش مهمي در توسعه داروهاي ضد باكتري جديد و بهبود كيفيت داروهاي ضد باكتري اصلي دارند. توسعه و طراحي موفقيت آميز استرپتومايسين يك مثال برجسته است. در سال هاي اخير تحقيقاتي نيز بر روي استخراج داروهاي گياهي چيني انجام ميگيرد.

4.شيمي مولد و صنايع شيميايي نفت خام
در شيمي آلي، اسيدها و بازها اغلب به عنوان كاتاليزور فلزي براي استري شدن، هيدروليز، ترانس استريفيكاسيون، هيدراتاسيون و ساير واكنش ها استفاده مي شوند. واكنش فوق با استفاده از رزين تبادل يوني به جاي اكسيد كننده قوي و قليايي نيز قابل انجام است و داراي مزاياي بيشتري است. اين مزايا عبارتند از اينكه رزين مي تواند به طور مداوم استفاد شود، محصول به راحتي جدا مي شود، راكتور لوله اي خورد نمي شود، محيط زيست آلود نمي شود و واكنش به راحتي قابل كنترل است.

5.حفاظت از اكوسيستم
از رزين  تبادل يوني در بسياري از مسائل حفاظت از محيط زيست و حفاظت از محيط زيست بكار مي گيرند. در حال حاضر، بسياري از محلول‌ها يا غيرمحلول‌ها حاوي يون‌هاي مثبت سمي يا يون‌هاي غير مثبت هستند كه مي‌توانند با رزين‌ها بازيافت شوند، مانند حذف كاتيون‌هاي فلزي در فاضلاب فرآيند آبكاري.

6.هيدرومتالورژي و ساير صنايع
از رزين تبادل يوني مي توان براي جداسازي، استخراج و خالص سازي اورانيوم از سنگ معدن اورانيوم ضعيف و  عناصر خاكي كمياب و فلزات گرانبها بهر بر د.

تماس با ما:

تماس باما