رزین تصفیه آب چیست؟

استفاده از رزین‌های آنیونی و کاتیونی یکی از روش‌های مؤثر در تصفیه آب است. رزین‌های تصفیه آب، ترکیبات پلیمری با ساختار کروی و دارای گروه‌های عاملی مشخص هستند که یون‌های نامطلوب موجود در آب را با یون‌های بی‌ضرر جایگزین می‌کنند، به این ترتیب عملیات تصفیه آب را انجام می‌دهند. در این مقاله، بررسی خواهیم کرد که رزین تصفیه آب چیست و نحوه عملکرد آن در تصفیه آب به چه صورت است. هم چنین، به بررسی کاربرد آن و اثرات مثبت آن در صنعت تصفیه آب خواهیم پرداخت.

رزین چیست؟

رزین‌ها، ترکیبات پلیمری هستند که دارای ویژگی‌های جذب و تبادل یون می باشند، به این معنی که بعضی از یون‌های مضر موجود در آب را جذب و یون غیر مضر دیگری در ازای آن به آب اضافه می‌کنند، به این فرایند تبادل یون گفته می‌شود.  رزین ها به دو نوع اصلی، آنیونی و کاتیونی تقسیم می شوند.

رزین کاتیونی چیست؟

رزین‌های کاتیونی دارای گروه‌های عاملی می‌باشند که بسته به نوع و ساختار گروه‌های عاملی، توانایی جذب یون‌های مثبت را دارند. به عبارت دیگر، رزین‌های کاتیونی از طریق تبادل یونی، یون‌های فلزی و در کل یون‌های آلاینده با بار الکتریکی مثبت را از آب جدا کرده و یون‌های دیگری با بار مشابه ولی غیر مضر جایگزین آنها می‌شوند.

رزین آنیونی چیست؟

رزین‌های آنیونی به گروه‌های مختلفی از نیتروژن و اکسیژن متصل هستند و به عنوان جاذبی برای یون‌های منفی عمل می‌کنند. این نوع رزین ها باعث جذب یون‌های آلاینده مانند سولفات، نیترات و کربنات می‌شوند. 

حال که متوجه شدید رزین تصفیه آب چیست به سراغ سوال بعدی می‌رویم، نحوه تصفیه آب توسط رزین به چه صورت است؟

رزین چگونه آب را تصفیه میکند؟

 رزین‌های آنیونی و کاتیونی از فرآیند تبادل یونی در تصفیه آب استفاده می‌کنند. در فرآیند تصفیه آب، آب آلوده از درون ستون‌هایی که درون آن از رزین‌های آنیونی و کاتیونی پر شده عبور می‌کند. با عبور آب خوراک از درون ستون حاوی رزین کاتیونی یون‌های مثبت را جذب شده و جایگزین یون‌های معادل در رزین می‌شود. همچنین، رزین آنیونی یون‌های منفی را جذب کرده و از آب جدا می‌کند. به این ترتیب، یون‌های آلاینده از آب تصفیه شده جدا می‌شوند.

احیای رزین تصفیه آب

میزان تبادل یون رزین محدود است و با گذشت زمان و انجام فرایند تصفیه رزین‌ها اشباع می‌شوند و نیاز به احیا و بازیابی دارند. برای بازیابی رزین‌ها بسته به نوع گروه‌ عاملی رزین، از محلول‌های نمکی با غلظت بالا یا اسید و کاستیک استفاده می‌شود تا یون‌های جذب شده از رزین جدا شوند. بنابراین، این رزین‌ها برای استفاده مجدد آماده می‌شوند. بدین ترتیب، رزین‌ها به عنوان جاذب‌های تبادل یونی در تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرند و به بهبود کیفیت آب، کاهش سختی آب و حذف آلاینده‌ها کمک می‌کنند.

کاتیون ها و آنیون ها در تصفیه آب

همان‌طور که در پاسخ به سوال رزین تصفیه آب چیست توضیح دادیم رزین‌های ممکن است با گروه‌های عاملی متنوعی ارائه شوند. در رزین‌های تبادل یونی، گرو‌ه عاملی کاتیونی (تبادل کننده یون‌‌های مثبت) ممکن است سدیم یا هیدروژن باشد و گروه عاملی آنیونی (تبادل کننده یون‌های منفی) می‌تواند کلر یا هیدروکید باشد. بسته به نوع و هدف فرآیند تصفیه آب باعث که ممکن است کاهش سختی آب، حذف فلزات سنگین و افزایش خلوص آب باشد از این نوع رزین‌ها استفاده می‌شود.

استفاده از رزین کاتیونی و آنیونی در تصفیه آب

تفاوت رزین‌ آنیونی و کاتیونی در تصفیه آب یون‌هایی است که هر هدف قرار می‌دهند. در سیستم‌های تصفیه آب صنعتی انواع رزین‌ها با پیکربندی و حالت‌های متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور مثال، ممکن است فقط از رزین کاتیونی یا فقط آنیونی استفاده شود، و یا هر دو نوع رزین کاتیونی و آنیونی را به طور همزمان در یک ستون مشاهده کنیم. دو کاربرد بسیار معمول استفاده از رزین سختی گیر و سیستم‌های زرین میکس بد برای تولید آب با خلوص بالا (آب دمین) هستند.

سختی زدایی آب با رزین (رزین سختی گیر)

سختی آب به عنوان یکی از مشکلات شایع در سیستم‌های تصفیه آب صنعتی مطرح است. سختی آب به مقدار مواد معدنی محلول در آب که قابلیت رسوب کنندگی دارند اطلاق می‌شود. سختی آب ممکن است باعث تشکیل رسوب‌های کلسیم و منیزیوم در سیستم‌های تصفیه آب شود که مشکلات مختلفی مانند ایجاد رسوب روی ممبران‌های اسمز معکوس RO شود که در نهایت منجر به کاهش کارایی RO و افزایش مصرف انرژی می‌شود.

رزین‌های کاتیونی با گروه عاملی سدیم که به رزین سدیمی معروف هستند در فرآیند سختی زدایی آب مورد استفاده قرار می گیرند. این رزین‌ها یون‌های مثبت رسوب کننده موجود در آب خوراک مانند کلسیم و منیزیوم را با یون سدیم تبادل کرده و باعث تخلیه این یون‌های رسوب کننده و عامل ایجاد سختی از آب می‌شوند. این سیستم‌های رزینی به عنوان پیش تصفیه قبل از RO قرار می‌گیرند و با حذف ترکیبات رسوب کننده از تشکیل رسوب یا اسکیلینگ روی ممبران تصفیه آب صنعتی جلوگیری می‌کنند.

همچنین بخوانید: تعویض ممبران تصفیه آب

پس از اشباع برای بازیابی رزین سدیمی از محلول‌های نمکی قوی معمولاً با غلظت بالا استفاده می‌شود. این محلول‌ها باعث جداشدن یون‌های سدیم و منیزیوم از رزین می‌شوند و رزین مجدد با گروه‌های عاملی سدیم اشباع و آماده استفاده مجدد می‌شود.

تولید آب دمین با رزین میکس بد

یکی دیگر از کاربرد‌های رزین‌های تبادل یونی تخلیص آب و حذف تقریبا تمامی یون‌های موجود در آب با غلظت اندک است. در سیستم‌های تبادل یونی میکس بد رزین‌های کاتیونی و آنیونی به صورت همزمان در بستر قرار می‌گیرند و یون‌‌های مثبت و منفی را تبادل می‌کنند. به چنین پیکر بندی میکس بد (Mixed Bed) گفته می‌شود. این واحد تصفیه آب معمولا بعد از اسمز معکوس به عنوان تصفیه نهایی (post treatment) مورد استفاده قرار می‌گیرد، به این صورت که آب پرمیت تولیدی RO وارد زرین شده و خالص سازی نهایی روی آن انجام می‌شود.

گروه‌های عاملی مورد استفاده در سیستم‌های میکس بد در رزین کاتیونی H+ و رزین آنیونی OH- است. به این صورت که با تبادل یون‌های مثبت و منفی عنصر H2O که آب باشد وارد می‌شود.

کاربرد رزین در صنایع مختلف

بیشترین استفاده سیستم‌های زرینی در صنعت تصفیه آب بستر‌های میکس بد هستند که در صنایع مختلفی که نیاز به آب با کیفیت دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور مثال در صنعت داروسازی معمولا از سیستم‌های اسمز معکوس دو پاس یا Double RO به عنوان تصفیه اصلی و از رزین میکس بد به عنوان تصفیه نهایی استفاده می‌شود تا آب خالص و عاری از یون تولید شود. همچنین در تصفیه فاضلاب صنایع پتروشیمی و نفت و گاز یا صنایع فولاد برای تولید آب مورد استفاده در فرایند از رزین‌های میکس بد پس از RO استفاده می‌شود تا آب با حداقل هدایت الکتریکی در دسترس واحد‌‌های صنعتی قرار گیرد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

استفاده از رزین‌های آنیونی و کاتیونی به عنوان جاذب‌های تبادل یونی در تصفیه آب، امکان تولید آب با کیفیت و خلوص بالا را فراهم می‌کنند. این فرآیند برای حذف یون‌های فلزی، آلاینده‌های شیمیایی و کاهش سختی آب موثر می باشد. همچنین، کاربردهای گسترده رزین‌ها در صنایع مختلف نشان از اهمیت این تکنولوژی در بهبود کیفیت منابع آبی و حفظ محیط زیست دارد.

سؤالات متداول