دستگاه رزین تبادل یونی 

آشنایی با دستگاه رزین تبادل یونی 

دستگاه‌های رزین تبادل یونی معمولی که برای مصارف خانگی در نظر گرفته شده‌اند، به رزین تبادل یونی بستگی دارند که در آن «یون‌های سختی» - عمدتاً Ca2+ و Mg2+- با یون‌های سدیم مبادله می‌شوند. دستگاه های تبادل یونی سختی را با جایگزینی منیزیم و کلسیم Mg2+ و Ca2+ با یون های سدیم یا پتاسیم Na+ و K+ کاهش می دهند.

حذف سختی کربنات

Ca(HCO3)2 + Na2R ——> CaR + 2NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2R ——> MgR + 2NaHCO3

حذف سختی غیر کربناتی

CaSO4 + Na2R —– > CaR + Na2SO4

CaCl2 + Na2R ——> CaR + CaCl2

MgSO4 + Na2R ——> MgR + Na2SO4

MgCl2 + Na2R ——> MgR + 2NaC1

فرآیند عملکرد دستگاه رزین تبادل یونی

رزین‌های تبادل یونی، پلیمرهای آلی حاوی گروه‌های عامل آنیونی هستند که کاتیون‌های دو ظرفیتی  Ca++ قوی‌تر از کاتیون‌های تک ظرفیتی  Na+ به آن‌ها متصل می‌شوند.

تبادل یونی PH یا قلیایی بودن آب را تغییر نمی دهد. اما به دلیل حذف کلسیم و منیزیم و افزایش جزئی مواد جامد محلول، پایداری آب تغییر می‌کند. به ازای هر پی پی ام کلسیم حذف شده و جایگزینی با سدیم، کل مواد جامد محلول 0.15 پی پی ام افزایش می یابد. به ازای هر ppm منیزیم حذف شده و جایگزینی با سدیم، کل مواد جامد محلول 0.88 ppm افزایش می یابد.

وقتی همه یون‌های Na+ موجود با یون‌های کلسیم یا منیزیم جایگزین شدند، رزین باید با شستشوی یون‌های Ca2+ و Mg2+ با استفاده از محلول کلرید سدیم دوباره شارژ شود. فاضلاب های شسته شده از ستون تبادل یونی حاوی نمک های کلسیم و منیزیم ناخواسته معمولاً در مورد واحدهای خانگی به سیستم فاضلاب تخلیه می شود.

 خواندن مقالات بیشتر در مورد رزین تبادل یونی : صفر تا صد رزین تبادل یونی

واحدهای تبادل یونی

این واحدها شبیه فیلترهای فشار هستند. فضای داخلی به طور کلی برای محافظت از مخزن در برابر خوردگی ناشی از نمک استفاده می شود. واحدها معمولاً از نوع جریان پایین هستند و اندازه و حجم واحدها بر اساس سختی آب و حجم آب تصفیه شده مورد نیاز برای تولید بین هر چرخه بازسازی تعیین می شود. رزین توسط یک سیستم زیر زهکشی پشتیبانی می شود که آب تصفیه شده را حذف می کند و آب نمک را در طول بازسازی به طور مساوی توزیع می کند. حداقل عمق رزین نباید کمتر از 24 اینچ بالاتر از زیردرن باشد.

چرخه نرم شدن

طول چرخه نرم شدن زمانی به پایان می رسد که سختی بیش از 5 میلی گرم در لیتر در پساب تشخیص داده شود تقریباً همه واحدهای نرم کننده دارای زنگ هشدار بر روی کنتور آب هستند که نشان می دهد چه زمانی مقدار معینی آب از واحد تبادل عبور کرده است. این کار برای اطمینان از کیفیت خروجی مورد نیاز انجام می شود.

چرخه شستشوی معکوس

هنگامی که سختی از بین می رود ، نرم کننده باید بازسازی شود. در واحدهای جریان پایین، رزین باید ابتدا شستشوی معکوس انجام شود تا رزین شل شود (بر اثر وزن آب متراکم می شود) و هر ماده دیگری که توسط رزین از آب فیلتر شده است خارج شود. اپراتور باید به اندازه کافی آب شستشوی معکوس را اعمال کند تا بستر رزین تا حدود 50 درصد گسترش یابد. توزیع کنندگان در بالای واحد توزیع یکنواخت آب و جمع آوری یکنواخت آب شستشو را فراهم می کنند. زیردرین ها توزیع یکنواخت آب شستشوی معکوس را در کف رزین فراهم می کنند.

بازسازی

آب نمک غلیظ از حوضچه ذخیره به واحد پمپ می شود. آب نمک از طریق انژکتور به محلولی حاوی حدود 10 درصد نمک قبل از عبور از رزین رقیق می شود. زمان لازم برای بازسازی حدود 20 تا 35 دقیقه است. آب نمک باید به اندازه کافی با رزین در تماس باشد تا امکان تبادل کامل یون های سختی روی رزین با یون های سدیم موجود در آب نمک را فراهم کند. بهتر است زمان بیشتری بگذارید تا اینکه به اندازه کافی اجازه ندهید. اگر رزین کاملاً شارژ نشود، دوره نرم‌کننده بعدی کوتاه خواهد بود.

چرخه شستشو

چرخه آبکشی آب نمک باقی مانده را از مخزن خارج می کند. به طور معمول 10 دقیقه جریان آبکشی معادل جریان سرویس برای شستشوی آب نمک اضافی کافی است.

اگرچه رزین‌های نرم‌کننده مصنوعی معمولاً 5 سال یا بیشتر دوام می‌آورند، اما شرایط خاص می‌تواند باعث شود رزین زودتر تجزیه شود. اکسیداسیون توسط کلر احتمالاً شایع ترین علت تجزیه رزین است. هنگامی که از کلر برای اکسید کردن آهن در آب استفاده می شود، کلر باید قبل از تبادل یونی حذف شود.

ثانیا آهن به طور قابل توجهی بر توانایی رزین ها در حذف یون های سختی تأثیر می گذارد. آهن می تواند در حین نرم شدن اکسید شود و به صورت اکسید آهن روی رزین رسوب کند و هیچ مقدار آب نمک رسوب آهن را از بین نمی برد. اگر اکسید آهن قبل از واحد تبادل یونی تشکیل شود، می توان آن را توسط رزین فیلتر کرد و در طول شستشوی معکوس دستگاه حذف کرد. به طور معمول اگر غلظت آهن در آب منبع بالا باشد، برای جلوگیری از رسوب گیری واحد، حذف آهن قبل از واحد مبادله انجام می شود.

رزین های کدورت، مواد شیمیایی آلی و لجن های باکتریایی باعث از بین رفتن مقداری از ظرفیت تبادل رزین می شود. بهترین راه حل حذف مواد معلق با فیلتراسیون قبل از فرآیند نرم شدن است.