رزین سختی گیر

یازار :

+0 به یه ن

رزین سختی گیر:

 

دستگاه رزین سختی گیر

رزین سختی گیر یکی از شیوه های تصفیه آب صنعتی می باشد که در آن توسط رزین های کاتیونی، سختی موقت آب پایین می آید و در اصطلاح آب نرم ایجاد می گردد. آب نرم برای کاربرد در دیگ بخار (Boiler)، مبدل های حرارتی، برج خنک کن (Cooling tower) و تولید انواع مواد شوینده و سایر مصارف صنعتی استفاده می شود.

در دستگاه رزین سختی گیر، یون های کلسیم و منیزم در مقابله با رزین ها قرار گرفته و با سدیم موجود در رزین کاتیونی جابجا یا تعویض می گردند. در طول این عمل، سختی کل پایین می آید. سختی کل (Total Hardness) علت اصلی ته نشینی بر روی لوله ها و مبدل های حرارتی در دمای زیاد است. این رسوب ها علاوه بر به وجود آوردن مشکل گرفتگی، باعث پایین آمدن راندمان تجهیزات و بالا رفتن هزینه انرژی نیز می شود. رزین سختی گیر متداول ترین روش در تصفیه آب صنعتی برای آب با سختی بالا می باشد.

 

توضیح فرآیند رزین سختی گیر

در سختی گیر، تبادل یون به وسیله رزین های کاتیونی برای از بین بردن سختی آب انجام می گیرد. سختی آب به غلظت یون های کلسیم و منیزم بر حسب CaCO3-mg/lit  اطلاق می شودد. در اثر گذر آب از درون دستگاه رزین سختی گیر یون های کلسیم و منیزم موجود در آب با سدیم موجود در رزین کاتیونی، جابجا می شوند، به طوری که هم محلول و هم رزین از نظر بار الکتریکی خنثی باقی می ماند. تعویض کننده ها دارای این خواص می باشند که فقط یکی از دو یون، متحرک و قابل جابجایی است. به عنوان مثال یک تعویض کننده (رزین) کاتیونی دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی می باشد که کاتیون های متحرکی مثل Na  (سدیم) یا H (هیدروژن) به آن چسبیده اند . و بر عکس یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی می باشد که آنیون های متحرکی مثل (کلراید) Cl یا OH (هیدروکسیل) به آن وصل شده است.

دستگاه رزین سختی گیر جهت از بین بردن کلسیم و منیزیم در تصفیه آب صنعتی، آب سخت را از بین بستر رزین های تبادل یونی که در درون یک مخزن استوانه ای و عمودی قرار دارند، گذر می دهد. رزین تبادل یونی کاتیونی، سدیم حامل خود را با کلسیم و منیزیم موجود در آب تعویض می کند. به طوری که آب گذرانده از بستر رزین نرم (Softner) شده و به جای آن حاوی یون سدیم می باشد. در این صورت کلسیم و منیزیم در درون رزین قرار می گیرد. رزین کاتیونی در یک سختی گیر، دارای ظرفیت محدودی می باشد که  آن را گرین می نامند و قبل از اینکه ظرفیت رزین اشباع شود (معمولا بین 8 تا 12 ساعت) رزین ها نیاز به تزریق دارند و می بایست عملیات تزریق با محلول نمک طعام انجام گیرد. عمل تزریق دستگاه سختی گیر در یک واحد تصفیه آب شامل شستشوی معکوس، تزریق توسط آب و نمک و آب کشی نهایی می باشد. این عملیات در حدود 1 الی 2 ساعت انجام می پذیرد و مجددا ستون کاتیونی آماده تولید آب نرم می شود.

 

محاسبه ظرفیت دستگاه رزین سختی گیر

همانطور که در توضیح عمل تصفیه آب شرح داده شد، ظرفیت رزین های جابجا شده یونی کاتیونی که برای سختی گیر استفاده می شوند محدود بوده و در مجموع ظرفیت دستگاه رزین سختی گیر بر اساس حجم رزین به واحد Grain اسم گذاری می شوند. به طور مثال یک واحد با 300 لیتر رزین 300,000Grain می باشد.

همانگونه که گفته شد در ساختمان رزین سختی گیر یک شاخه آلی موجود است که به آن سدیم Na وصل می باشد. زمانی که در یک دستگاه سختی گیر، آب حاوی کلسیم و منیزم (آب سخت) در ارتباط با رزین سختی گیر کاتیونی قرار می گیرد، یون های دو ظرفتی کلسیم و منیزم به علت بار الکتریکی زیادتر نسبت به سدیم بر روی شاخه رزین تعویض شده و در نتیجه سدیم وارد آب می شود. به این تبادل به اصطلاح تعویض یونی می گویند. در نتیجه این فرآیند ظرفیت رزین های کاتیونی به تدریج اشباع شده و نیاز به تزریق توسط آب و نمک می باشد.

در عمل تزریق پکیج سختی گیر در واقع یون های سدیم که با کلسیم و منیزیم جابجا شده اند دوباره بازگردانده می شوند. می بایست توجه کرد که پیش از تزریق، اگر نیاز به شستشوی معکوس بستر سختی گیر می باشد در صورتی که ذرات معلق یا گل و لای در بستر به دام افتاده باشد، شستشوی انجام گیرد.

در مرحله بعد تزریق توسط آب و نمک ده درصد انجام می گیرد. در این مرحله تزریق به دلیل غلظت خیلی زیاد یون سدیم دوباره به زنجیره رزین سختی گیر متصل و کلسیم و منیزم از آن جدا می گردد. بعد از عملیات تزریق چندین مرتبه بستر دستگاه سختی گیر شستشو داده می شود تا آماده عملیات سختی گیری گردد. عمل تزریق و شستشو سختی گیر  در حدود 1 الی 3 ساعت نیاز به زمان دارد.

رزین های استفاده شده در دستگاه رزین سختی گیر برای تصفیه آب مارک PUROLITE انگلستان و یا AMBERJET DOW)) آمریکا می باشند. انواع دیگر رزین ها مانند رزین آنیونی کلراید، رزین آنیونی هیدروکسیل، رزین کاتیونی هیدروژن می باشد که در عمل های دیگر تصفیه آب مانند تعویض یونی (Mixed bed) استفاده می شوند.

 

پیش تصفیه درسختی گیر

رزین سختی گیر برای تبادل یون به کار گرفته می شود، بنابراین وجود ذرات معلق و کدورت آب از انجام این تبادل جلو گیری می کند. وجود میکروارگانیزم ها و یا عوامل اکسید کننده مثل کلر آزاد یا ازن نیز در آب ورودی باعث خرابی بستر رزین سختی گیر می شود. بنابراین باید پیش از ورود آب به دستگاه سختی گیر، عملیات گندزدایی و فیلتراسیون (که اکثرا فیلتر شنی می باشد) و از بین بردن عوامل اکسید کننده انجام بگیرد.

 

استفاده از دستگاه رزین سختی گیر

با اهمیت ترین استفاده از دستگاه سختی گیر در صنایع تصفیه آب همانطور که از اسم آن مشخص است، از بین بردن سختی موقت آب می باشد. این به کار گیری هرچند بسیار محدود به یون های خاصی در آب است ولی در عمل بیشترین عوامل رسوب گذاری در آب هایی که در دمای زیاد در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند را تصفیه می نماید. مهمترین کاربرد سختی گیر در صنایع شامل موارد ذیل است:

1- در تصفیه آب اولیه (make up) دیگ بخار (Boiler) برای از بین بردن سختی و پایین آوردن رسوب گذاری روی دیگ بخار

2- در تصفیه آب برج خنک کن برای پیشگیری از رسوب گذاری آب روی صفحات مبدل حرارتی آن.

3- در صنایع تبادل حرارتی که از آب به عنوان عامل خنک کننده یا تبادل حرارت به کار گرفته می شود برای پایین آوردن سختی موقت.

4- در صنایع شوینده برای تولید محصولاتی مثل شامپو، ژل مو سر، پودر شوینده که وجود سختی در آنها موجب کاهش کیفیت می شود.

 

محدودیت های دستگاه رزین سختی گیر

مهمترین محدودیت کاربرد از دستگاه رزین سختی گیر، بالا بردن شوری یا TDS آب به دلیل تبادل یونها با سدیم است. در واقع سدیم موجود در رزین وارد آب تصفیه شده می شود و شوری آب را زیاد می کند. از دیگر مشکلات تصفیه آب به روش سختی گیر کاتیونی نسبت زیادی پساب خیلی شور با نمک بالا، اپراتوری خیلی زیاد و عدم تنظیم قلیائی بودن آب خروجی می باشد.


  • [ 1 ]