رزین سختی گیر چیست و انواع آنها کدام اند؟

رزین سختی گیر

رزین سختی گیر (Softener Resin) نوعی دانه‌های شیمیایی یا پلاستیکی می‌باشد که عمل سختی گیری آب را جهت تولید آب نرم انجام می‌دهد. دانه رزین در سختی گیر مانند آهنربا عمل می‌کند و یون‌های سنگین آب (منیزیم و کلسیم) را جذب خود می‌کند. این کار دانه‌های پلاستیکی (رزین) شبیه عملکرد قطب‌های مثبت و منفی آهنربا در جذب هم می‌باشد. رزینها وابسته به جذب یون‌های مختلف در آب به دو دسته آنیونی و کاتیونی تقسیم بندی می‌شوند. رزین در سختی گیر رزینی یک جز انکار ناپذیر به حساب می آید و میزان ریخته شدن آن در مخزن بیانگر ظرفیت تبادل یونی رسوب زدا قلمداد می شود.

رزین های تبادل یونی عمدتاً در دستگاه هایی همچون سختی گیر رزینی و دیونایزر مورد استفاده قرار می گیرند. این تیپ دانه های پلاستیکی در کیسه های وکیوم 10 لیتری و 25 لیتری از کشورهای انگلستان، چین، آمریکا و سایر کشورهای دنیا به داخل کشور وارد می شوند. برندهای پرولایت، هیدرولایت، پترولایت و تک از رایج ترین رزینهای مورد کاربرد در سختی گیرهای رزینی به حساب می‌آیند. سایز دانه های پلاستیکی رزین عمدتاً حدود یک میلی متر بوده و هر 25 لیتر از آن معادل 30 کیلوگرین ظرفیت تبادل یونی در سختی گیر ایجاد می‌نماید. 

مطالب پیشنهادی: سختی گیر چیست


ماهیت شیمیایی رزین در سختی گیر چیست؟

رزین واحد اصلی تبادل یونی در یک المان تصفیه آب همانند سختی گیرهای رزینی به شمار می‌آید. در بیشتر مواقع کلمه رزین را در صنعت چسب و رزین بسیار شنیده اید. در آن بخش در واقع به ترکیب پلی استرهای غیر اشباع یا اشباع تحت نام رزین نیز طلقی می‌شود. رزینی که در صنعت تصفیه آب و در سختی گیر رزینی بکار برده می‌شود ترکیبی از پلی استایرن(polystyren) تقویت شده با دیونیل بنزن(DVB) است. در این ترکیب پلی استایرن همانند یک اسفنجی است که توسط پیوندهای الاستیک دی ونیل بنزن به شکل کروی یک دانه رزین(resin bead) تغییر شکل داده است. در تصویر زیر نحوه شکل گیری دانه‌های رزین تبادل یونی را توسط دو ترکیب پلی استایرن و دی ونیل بنزن مشاهده می نمایید. 

چندین و چند پیوند الاستیک توسط دی ونیل بنزن در ساختار کروی اسفنجی پلی استایرن سبب تقویت عمر رزین تبادل یونی خواهد گردید. عموماً مقدار ترکیب 2 الی 20 درصد دی ونیل بنزن داخل ترکیب دانه های رزین تبادل یونی بکار برده می‌شود. میزان 10 درصد ترکیب دی ونیل بنزن در ساختار دانه های پلاستیکی رزین نشان داده که موجب قوی تر شدن ساختار و افزایش عمر آن خواهد شد. به هر میزان اندازه و سایز دانه های رزین سختی گیر کوچک تر باشد مقدار بیشتری از در هر متر مکعب قرار خواهد گرفت و این موضوع موجب افزایش ظرفیت تبادل یون در سختی گیر خواهد شد. امروزه ساختار فیزیکی دانه های رزین تبادل یونی در سختی گیر دارای اندازه ای معادل کره ای به قطر حدوداً 0.3 تا 1.2 میلی‌متر می‌باشند.


آیا رزین بکار رفته در سختی گیر همان رزین مورد استفاده در صنعت رنگ و چسب است؟ 

در پاسخ به این سوال رایج که در ذهن مخاطبان ممکن است شکل بگیرد باید عرض کنیم که خیر!!!

رزین یک نوع ماده پلاستیکی است که در فرم پلی استری در صنعت رنگ و چسب بکار برده شده و در فرمت دیگر همانطور که در بالا گفته شد در سیستم های تبادل یونی بکار برده می‌شود. رزینی که در سیستم سختی گیر رزینی بکار برده می شود در واقع واحد اصلی تبادل یون سدیم با کلسیم و منیزیم به حساب می‌آیند که قالباً کاربری تصفیه آب دارد. رزینی که در یک المان سختی گیر بکار برده می شود تحت هیچ شرایطی شبیه آن رزین چسبناک در صنعت رنگ نمی باشد.

مطالب پیشنهادی پر بازدید: فیلتر شنی چیست

رزینی که در صنعت چسب بکار می‌رود عمدتاً به شکل مایعی با غلظت بالا همانند عسل بوده که در تولید قطعات فایبرگلاس یا رنگ آمیزی یک قطعه بکار برده می شود. رزین سختی گیر دانه های ریزی از مواد پلاستیکی یا شیمیایی بوده و عموماً دارای ترکیبی از کاتیون سدیم یا موارد مشابه می باشد که هدفش جابجایی با املاح سخت آب است.

آیا رزین‌ها را می‌توان به طور دائمی در سختی گیر به کار برد؟

شاید ساده ترین سوال در کاربرد این مواد شیمیایی این است که آیا رزین های سختی گیر تاریخ انقضا دارند؟ پاسخ به سوال فوق بله می باشد و باید عرض کنیم که هر مدل رزین فارغ از کاتیونی یا آنیونی بودن و یا برند آن طی مدت مشخصی باید تعویض گردد. دانه های رزینی همواره عمر مفید مشخصی دارند و به صورت دائم نمی توانند فرآیند تعویض یونی را صورت دهند. به بیانی ساده تر رزین مورد کاربرد در این دستگاه ممکن است در طول عمر یک سختی گیر رزینی بارها تحت شک هیدرولیک، اکسیداسیون، شک های اسمتیک قرار گیرد.

رزین سختی گیر

سازندگان رزین های شیمیایی تعویض یونی در بهترین حالت می توانند طول عمر و تاریخ انقضایی معادل 10 سال را فراهم آورند که آن هم وابسته به شرایط طراحی و کاربری دستگاه خواهد بود. امروزه بسیاری از رزین های وارداتی دارای تاریخ انقضایی معادل 2 تا 5 سال بوده و در هر بازه مشخص تاریخ بیان شده تعویض می‌شوند. در واقع رزین پس از مدت تاریخ انقضای خود عملکرد خود را از دست داده و دیگر قادر به جذب یون های سنگین آب نخواهد بود و نیازمند تعویض است. 

محاسبه مقدار رزین سختی گیر

از کجا متوجه شویم که رزین سختی گیر نیازمند به تعویض می باشد؟

در بسیاری از موارد مصرف کنندگان سختی گیر رزینی نمی دانند که در چه هنگامی باید رزین های دستگاه خود را تعویض کنند. در بسیاری از موارد پس از تشکیل رسوبات در مدار لوله های جانبی موتورخانه یا سایر تجهیزات نمایانگر نیازمندی تعویض رزین است. این روش به هیچ عنوان مورد پسند و درست نبوده چراکه تشکیل رسوبات ناشی از عدم عملکرد سختی گیر می تواند آسیب های جبران ناپذیری را به مجموعه گردشی آب وارد نماید. 

رنگ عادی رزین در حالت درست و استاندارد قهوه ای روشن می باشد که به مرور زمان طی کارکرد سختی گیر کم رنگ تر خواهد شد. به بیانی ساده اگر رنگ رزین به حالت کرم یا حتی نخودی درآمده باشد نشانگر این است که رزین خاصیت خود را از دست داده است. از طرفی دیگر به هر میزان رزین املاح سخت را جذب خود می نماید دیگر انعطاف پذیری خود را از دست داده و اصطلاحاً سفت و خشک می شود. اگر خشکی و سفتی را در دانه های رزین کم رنگ شده دیدید مطمئن باشید که رزین ها خاصیت خود را از دست داده اند. البته لازم به ذکر است که بهترین زمان برای بررسی سالم بودن رزین پس از فرآیند بک واش (احیا) می‌باشد.

بک واش سختی گیر رزینی


عوامل موثر در تخریب رزین در سختی گیر یا کاهش عمر کاری آن‌ها کدام اند؟

1-عدم بک واش یا احیای به موقع در تایم بندی شستشوی رزین توسط آب نمک

2- وجود املاح معلق و کدورت زیاد در آب که موجب گرفتگی رزین ها به مرور زمان خواهد شد

3-عدم بکارگیری شیر اتوماتیک و نامنظم بودن تایم بین دو بکواش که باعث فساد زودرس رزین می گردد.

4-ارتفاع زیاد چیدمان رزین که موجب تخریب لایه های زیرین رزین تحت فشار وزن آب و سایر رزین ها می گردد.

5-اکسیداسیون صورت پذیرفته بین رزین ها و دی ونیل بنزن یا پلی استایرن و تخریب لایه های الاستیک رویی رزین

6-عدم بکارگیری سیلیس در کف مخزن که سبب خروج رزین ها به مرور زمان خواهد گردید. 


 

انواع رزین‌های سختی گیر تبادل یونی

  • دسته اول: رزین‌های آنیونی 

در این نوع رزین‌ها بنیاد رزین شامل یک کاتیون و بخش متحرک آن دارای آنیون می‌باشد. رزین‌های آنیونی همانطور که از نام آن پیداست برای جذب آنیون‌هایی نظیر اسید سولفوریک، کلریدیک و نیتریک استفاده می‌شود. رزین‌های سختی گیر آنیون به دو دسته‌‌ی قوی و ضعیف  تقسیم‌بندی می‌شود. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاوم تر از نوع آنیونی قوی می‌باشند. یکی از شناخته شده ترین انواع برند تامین کننده رزین برند پرولایت (Purolite) کشور انگلستان می باشد. در تصویر زیر نمونه ای از رزین های آنیونی با نام تجاری A400 را مشاهده می نمایید که ظاهری سفید رنگ دارند. 

رزین آنیونی پرولایت مدل A400

به همین دلیل در سیستم‌ های تصفیه آب رزین‌های آنیونی قوی در پایین دست مدل آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند. در بویلرهای نیروگاهی که حذف سیلیس بسیار مهم است، همواره از رزین‌های آنیونی قوی جهت جذب و تبادل سیلیس استفاده می‌شود. در دسته رزین های آنیونی چه قوی و چه ضعیف بنیان رزین با نماد Z نشان داده می‌شود. ZOH  نمایانگر یک رزین آنیونی که شامل یون‌های متحرک هیدروکسیل می ‌باشد و هدفش جذب کلریدیک و نیتریک از جریان آب ورودی دارد.

  • دسته دوم: رزین‌های کاتیونی

در این نوع رزین‌ها ماده تشکیل دهنده اصلی رزین یک آنیون مانند سولفونیک S03 و بخش متحرک آن شامل یک کاتیون مانند H  یا Na می‌باشد. رزین های کاتیونی را بر روی بسته بندی معمولأ با نماد RH می‌توانید ببینید. R نمایانگر بنیان رزین و H نماد کاتیون می‌باشد. رزین‌های سختی گیر کاتیونی جهت حذف یون‌های مثبت آب همچون کلسیم، منیزیم و... کاربرد دارد که از آن‌ها با نام‌های کاتیون فلزی سنگین نیز یاد می‌شود. رزین های کاتیونی پرولایت در انواع گریدهای مختلف ارائه می شوند که معتبر ترین آنها مدل C100E  میباشد که در تصویر زیر مشاهده می نمایید. ظاهر این تیپ رزین که پر کاربردترین واحد تبادل یونی هم محسوب شده که دارای رنگ قهوه ای روشن می‌باشد.

رزین کاتیونی پرولایت C100E

رزین‌های کاتیونی نیز همانند نوع آنیونی به دو دسته کلی ضعیف و قوی دسته بندی می‌گردند. از لحاظ تجربی می‌توان گفت رزین کاتیونی ضعیف در‌ مقایسه با رزین کاتیونی قوی بازدهی بیشتری داشته و پساب کمتری تولید می‌کند. رزین کاتیونی ضعیف تنها می تواند کاتیون‌های قلیایی آب را جذب کند. در صورتی که نیاز به جذب کننده کاتیون موجود در آب دارید، نمی توانید از رزین کاتیونی ضعیف استفاده کنید.

  • دسته سوم: رزین‌های ترکیبی یا رزین میکس بد

نوع دیگری از رزین نیز وجود دارد به نام رزین میکس بد (mix bead) بوده و از ترکیب دو نوع رزین کاتیونی و آنیونی تشکیل شده است. رزین میکس بد امروزه با توجه به افزایش غلظت یونهای موجود در آب مصرفی کشور کاربرد فراوانی پیدا نموده است. از رزین های میکس بد در دیونایزرها جذف حذف کلیه آنیون و کاتیون های موجود در آب استفاده می شود.

رزین میکس بد پرولایت MB400

در بسیاری از آزمایشگاه های تولید مواد شوینده و مواد غذایی از دیونایزر جهت حذف کلیه یون های متحرک آب استفاده می کنند. رزین کاتیونی و آنیونی را می‌توان در یک ظرف ترکیب با یکدیگر مخلوط نمود و آب با کیفیت فوق بالا به وسیله واکنش های تبادل یونی زیاد تولید نخواهد شد و در صورت تکرار به عنوان یک معبر گذر آب در طول بستر اختلاط رزین ها اتفاق خواهد افتاد. بهترین درصد اختلاط جهت ساخت رزین میکس یا ترکیبی  اختلاط  40 درصد رزین کاتیونی با 60 درصد رزین آنیونی می‌باشد.


مطالب مشابه سایت مخزن سازه:

سیلیس در سختی گیر

شیر سختی گیر

نصب سختی گیر رزینی