رزین های تعویض یونی

قسمتهایی از متن:

1- تاریخچه رزین های تعویض یونی

رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند كه می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اكی والان از یون مطلوب با بار الكتریكی مشابه جایگزین كنند.

در سال 1850 یك خاك شناس انگلیسی متوجه شد كه محلول سولفات آمونیمی كه به عنوان كود شیمیایی بكار می رود، در اثر عبور از لایه های ستونی از خاك، آمونیم خود را از دست می دهد بگونه ای كه در محلول خروجی از ستون خاك، سولفات كلسیم در محلول ظاهر می شود.

این یافته توسط دیگران پیگیری شد و متوجه شدند كه سیلیكات آلومینیوم موجود در خاك قادر به تعویض یونی می باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیكات آلومینیوم از تركیب محلول و سولفات آلومینیم و سیلیكات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی كه ساخته شد سیلیكات آلومینیوم بود.

به رزین های معدنی، زئولیت می گویند و در طبیعت سنگهای یافت می شوند كه می توانند كار زئولیت های سنتزی را انجام دهند. این مواد، یون های سختی آور آب ( كلسیم و منیزیم) را حذف می كردند و بجای آن یون سدیم آزاد می كردند از اینرو به زئولیت های سدیمی مشهور شدند كه استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیادی داشت چون احتیاج به استفاده از مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند. اما زئولیت های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیت ها می توانستند فقط سدیم را جایگزین كلسیم و  منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونها بدون تغییر باقی می ماندند. از این رو آب تصفیه شده با زئولیت های سدیمی به همان اندازه آب خام، قلیاییت، سولفات، كلراید و سیلیكاتت دارند.

واضح است كه چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. مثلاً بی كربنات سدیم محلول در آب می تواند مشكلاتی را در مراحل بعدی برای دیگ بخار بوجود آورد. زیرا در اثر حرارت به سود و گاز دی اكسید كربن تبدیل می شود. سود یكی از عوامل مهم در خوردگی موضعی در نیروگاههاست كه بحث مفصل تر آن در مباحث آینده خواهد آمد. گاز دی اكسید كربن موجود در بخار آب در اثر میعان بخار به صورت اسید كرینیك در می اید كه باعث خوردگی لوله های برگشتی می شود كه بخار آب خروجی از توربین را به كندانسور (چگالنده) می برند.

...

14 - دستگاه تعویض یونی مختلط

هر چند كه از نظر تئوری با استفاده از رزین های كاتیونی قوی و آنیونی قوی به صورت متوالی می توان آب كاملاً بدون یون تهیه كرد، ولی در عمل در آب تصفیه شده نهایی TDS صفر نیست بلكه تا حدود ppm5 نیز میت واند باشد و این به علت آن است كه واكنش های تعویض یونی برگشت پذیر هستند. اما اگر اسید تولید شده در همان لحظه از محیط حذف شود واكنش می تواند یكطرفه شود. از این رو برای تهیه آب بدون یون باید به جای استفاده از دو دستگاه تعویض یونی كاتیونی و آنیونی، رزین های آنیونی و كاتیونی را با هم و در كنار هم در یك دستگاه قرار داد پس از احیای رزین ها، به كمك هوای تحت فشار، دو نوع رزین با هم مخلوط می شوند. در اثر اختلاف، ذرات رزین كاتیونی و آنیونی در كنار هم قرارگرفته و تشكیل مجموعة زیادی از واحدهای تعویض یونی را می دهند.

كاتیون های آب توسط ذرات كاتیونی و آنیون های آب توسط ذرات رزین آنیونی جذب می شوند. كه در نتیجه آب خروجی از چنین دستگاهی كاملاً خالص و بدون یون خواهد بود. نشت كاتیون و آنیون در چنین دستگاهی كمتر شده و آب خالص تر از سیستم دو دستگاه جداگانه تولید خواهد شد. در شكل 9-15 یك واحد تعویض یونی مختلط نشان داده شده است.

پیش از شروع احیا، با شستشوی معكوی  رزین ها از هم تفكیك می شوند. در واقع موفقیت استفاده از این نوع واحدها به علت تولید رزین های كاتیونی و آنیونی با دانسیته متفاوت است. این اختلاف دانسیته به حدی است كه می توان با شستشوی معكوس، دو نوع رزین را كاملاً از هم جدا كرد به گونه ای كه بستر دو طبقه ای تشكیل می شود. بعد از تفكیك رزین ها، هر نوع  رزین را جداگانه به طور مستقل احیا می كنند. شكل 9-16 روش احیا را در این نوع دستگاه نشان می دهد.