احیای رزین کاتیونی و آنیونی از قابلیت خوب این ماده شیمیایی می باشد که سبب استفاده طولانی مدت از آنها می شود. در ادامه با وب سایت جهان شیمی همراه باشید تا بیشتر درباره احیای رزین بدانید.

احیای رزین آنیونی

یکی از علل تولید رزین های آنیونی قوی، نیاز به حذف سیلیکا از آب های صنعتی بود. هرچند که این رزین ها با موفقیت می توانند سیلیکا را از آب حذف کنند، اما حذف سیلیکا از شبکه رزین در هنگام احیای رزین آنیونی، کار مشکلی است و به دلیل همین مسئله، ظرفیت تعویض کننده ها کاهش می یابد و در ضمن غلظت سیلیکا در آب تصفیه شده خروجی تا حد مطلوب کاهش نمی یابد.

سیلیکا یک اسید بسیار ضعیف است که حتی کمتر از آب تفکیک می شود از این رو، روی هدایت الکتریکی آب تأثیری ندارد. برای رفع این مشکل، سود سوزآور رقیق شده را به دستگاه تعویض آنیونی بازی تزریق می کنند و همچنین زمان تماس بین رزین و سود را افزایش می دهند.

برای افزایش زمان تماس، دبی سود را باید در حد کمی نگه داشت به گونه ای که زمان تماس بین ۷۰ تا ۱۰۰ دقیقه شود. در عمل، شستشوی معکوس، یعنی اولین مرحله از مراحل چهارگانه احیاء را با آب فاقد کاتیون و گرم انجام می دهند. اگر آب حاوی منیزیم باشد خطر تشکیل رسوب (Mg (OH و نیز رسوب چسبنده MgSiO۳ در بستر رزین آنیونی وجود دارد.

گرم بودن آب موجب می شود تا محیط رزین گرم شده و احیای با سود گرم، کامل تر انجام شود. استفاده از بخار آب توصیه نمی شود (موجب آسیب دیدگی رزین ها می شود). لذا با آب بدون کاتیون، سود تجاری ۵۰٪ را تا ۴٪ رقیق کرده و پس از عبور از گرم کن به دمای حدود ۴۹ درجه سانتیگراد رسانده و سپس به واحد رزین آنیونی تزریق می کنند.

بنابراین کل مدت زمان احیا شامل شستشوی معکوس، تزریق سود، شستشوی آهسته و شستشوی سریح حدود سه تا چهار ساعت طول می کشد در حالی که مدت زمان احیا رزین کاتیونی حدود دو ساعت است.

نکته:

باید توجه داشت که قسمتی از آب مصرفی در زمان احیا رزین تعویض یونی بازی را می توان صرفه جویی کرد؛ یعنی می توان آب مرحله شستشوی سریع را، پس از گذشت مدت زمانی که کل مواد جامد محلول ( TDS ) در آن مساوی یا کمتر از TDS آب ورودی به دستگاه تعویض کاتیونی اسیدی شود، برای استفاده مجدد برگشت داد.

نکاتی در خصوص فرآیند احیای رزین آنیونی و کاتیونی

• مقدار اسید لازم برای احیا بسته به حجم و ظرفیت رزین حدود ۸-۵ پوند اسید به ازاء هر فوت مکعب رزین است.
• مقدار سود لازم برای احیا بسته به حجم و ظرفیت رزین حدود ۶-۴ پوند سود ۵۰٪ به ازاء هر فوت مکعب رزین است.
• زمان احیا معمولاً برحسب متوسط کیفیت آب ورودی ۲۴ ساعت در دو ردیف و یا تانک ذخیره است.
• پایان سرویس دهی برمبنای رزین آنیونی است.
• شروع فرآیند احیا از رزین کاتیونی است زیرا برای احیای رزین آنیونی به آب بدون کاتیون نیاز است.
• به طور کلی هر چه دمای آب بیشتر باشد نشت سیلیکا بیشتر است به طوری که اگر دمای آب C ۳۸ باشد نشت سیلیکا نسبت به آب ۲۴C، ٪۵۰ بیشتر می شود و اگر دمای آب C ۱۰ باشد نشت سیلیکا ۵۰٪ کمتر می شود.

به همین دلیل است که برای حذف سیلیکا در موقع احیا محلول سود کاستیک را گرم می کنند. هر چه دمای احیا بالاتر باشد (دمای محلول سود بیشتر باشد) نشت سیلیکا در هنگام سرویس کاهش می یابد زیرا تعویض سیلیکا در زمان احیا کامل تر انجام گرفته است.

مراحل احیای رزین

احیای رزین شامل چهار مرحله جداگانه زیر است:

مرحله اول: شستشوی معکوس

در این مرحله آب از پایین بستر با سرعت زیاد وارد می شود تا بستر به صورت شناور در بیاید؛ هدف از این کار جدا کردن دانه های رزین به هم چسبیده و شستن گل ولای و رسوبات جمع شده در بستر رزین است. آب خروجی از این مرحله به فاضلاب فرستاده میشود.

این مرحله حدود ۱۰ دقیقه طول می کشد. نوع ماده شیمیایی تزریقی در این مرحله به نوع رزین بستگی دارد. ماده شیمیایی جهت احیا از بالای بستر رزین وارد می شود که منجر به تعویض یونی گشته و رزین را به حالت اولیه خود جهت سرویس دهی بازگرداند.

مرحله دوم: شستشوی آهسته (جابجایی)

آب را با سرعت کم از بالا، از روی بستر رزین عبور می دهیم تا ماده شیمیایی جهت احیا به همه نقاط رزین نفوذ کند. شستشوی آهسته یا جابجایی ماده شیمیایی، عمل احیا را کامل می کند. مدت زمان برای عمل جابجایی باید به اندازه ای باشد که اجازه دهد تا حجمی از آب (حداقل به اندازه مساوی با حجم بستر رزین) از آن عبور داده شود.

مرحله سوم: شستشوی سریع

در این مرحله جهت تخلیه بستر رزین از ماده شیمیایی احیاکننده، آب با دبی زیاد از بستر عبور داده می شود. زمان پایان احیای رزین را با اندازه گیری اسیدیته یا غلظت یون هیدروژن در آب خروجی مشخص می کنند. تعیین اسیدیته با تیتراسیون انجام می شود. باید توجه داشت که pH به علت اینکه الگاریتمی است و تغییرات آن کم است، جهت تعیین زمان پایان احیای رزین چندان مناسب نیست.

رزین کاتیونی قوی در زمان احیاء مقداری از اسید را تلف می کند ولی رزین کاتیونی ضعیف تمام اسید را مصرف می کند تا جایی که راندمان حتی تا صد درصد هم می رسد. در رزین های کاتیونی قوی از همان ابتدای احیا، مقداری از اسید تزریقی بدون هیچ گونه تعویض یونی از بستر رزین عبور کرده و هدر می رود. در حالی که در رزین های کاتیونی ضعیف تا زمان احیای کامل رزین که با اسیدیته مشخص می شود تقریباً هیچ هدر رفتی وجود ندارد؛ همین ویژگی در مورد رزین های آنیونی قوی و ضعیف نیز وجود دارد.

رزین های آنیونی بازی و رزین های کاتیونی اسیدی را به ترتیب با سود پرک و اسید رقیق شده احیا می کنند. در مورد رزین های آنیونی، هدف جدا کردن آنیون های تعویض شده در زمان سرویس است؛ این آنیون ها شامل کلراید، سولفات، نیترات، بی کربنات و سیلیکات و… می باشند.

چند نکته طلایی درباره احیای رزین

نکته اول:

باید توجه داشت که معمولا آنیون های کربنات و سیلیکات در رزین نخواهیم داشت زیرا واکنش های تجزیه بسیار کند انجام می شوند و جهت تولید این دو یون زمان زیادی لازم است که فراهم نمی شود. در زمان احیا هم این دو جزء خیلی دیرتر از بقیه از بستر رزین جدا می شوند.

برای حل این مشکل و تسریع فرآیند جداسازی، دمای سود مورد نظر جهت احیا را تا نزدیک ۵۰ درجه بالا می برند، در این صورت ترجیح می دهیم مرحله اول احیا یعنی شستشوی معکوس هم با آب گرم انجام شود. معمولا جهت جریان آب در موقع سرویس و نیز جهت تزریق ماده شیمیایی احیا کننده از بالا به پایین است که به روش جریان هم جهت معروف است.

در بعضی از صنایع جهت تزریق ماده شیمیایی عکس جهت جریان آب در موقع سرویس است که به جریان مختلف الجهت یا جریان متقابل معروف است. در این روش هم بازده و راندمان احیا رزین بالا می رود و هم کیفیت آب تصفیه شده افزایش می یابد هرچند که هزینه پمپاژ افزایش می یابد.

دستگاههای تعویض یونی با بستر شناور در حال حاضر، کمتر در تصفیه آب به کار میروند، در این نوع دستگاه ها جریان آب ورودی از پایین به بالا است.

نکته دوم:

هرچند که هزینه بهره برداری رزین ها در بستر شناور بیشتر از بستر ثابت است اما در بسترهای شناور اتلاف آب در زمان احیا کمتر شده و به علاوه، راندمان احیا و نیز ظرفیت عملیاتی رزین ها افزایش می یابد.

ادعا شده است که در نیروگاه ها و دیگر صنایعی که به آب تصفیه شده با کیفیت بالا نیاز دارند، روش احیا رزین به صورت مختلف الجهت کم هزینه ترین روش ممکن برای تهیه آب با خلوص بالا در حجم های زیاد است. نشتی یون ها با این روش کم می شود و نیز لایه پایین رزین عمل تصفیه نهایی را انجام می دهد.

در روش احیا به صورت هم جهت، همیشه نشت به حد قابل توجهی وجود دارد، درحالی که در روش احیا به صورت مختلف الجهت تقریباً تا پایان زمان سرویس نشت در حد بسیار کم باقی می ماند توجه کنیم که دبی برای انبساط رزین به دما بستگی دارد وقتی که دمای آب کمتر است دبی کمتری برای انبساط رزین لازم است .