رزین‌های تبادل کاتیونی و آنیونی

رزین‌های تبادل کاتیونی و آنیونی برای تصفیه و جداسازی آلاینده های آب موزد استفاده قرار می گیرند.

این دو رزین پرکاربرد در فناوری تبادل یونی هستند اگر به دنبال توضیح کلی در مورد رزین های تبادل یونی آنیونی و کاتیونی و تفاوت‌های بین آنهت هستید، ، این مقاله اطلاعات اساسی و شباهت‌ها و تفاوت‌ها را به طور ساده بیان می‌کند.

اگرچه رزین های تبادل آنیونی و کاتیونی دو دسته اصلی رزین های مورد استفاده در تبادل یونی هستند، چهار نوع اصلی از آنها برای تصفیه آب استاندارد وجود دارد که عبارتند از:

کاتیون اسیدی قوی (SAC) کاتیون اسید ضعیف (WAC) آنیون پایه قوی (SBA) آنیون پایه ضعیف (WBA) در زیر یک نمای کلی از هر یک از این نوع رزین ها آورده شده است:

رزین های کاتیونی رزین های کاتیونی با بار مثبت آلاینده های آب یونی با بار مثبت را حذف می کنند.

در این دسته از رزین ها می توان به رزین های اسید قوی/کاتیون قوی (SAC) و اسید ضعیف/کاتیون ضعیف (WAC) اشاره کرد.

رزین های کاتیونی اسیدی قوی

رزین‌های تبادل کاتیونی اسید قوی (SAC) از پرمصرف‌ترین رزین‌ها هستند، به‌ویژه برای کاربردهای نرم‌کننده، زیرا در حذف کامل یون‌های سختی مانند منیزیم (Mg2+) یا کلسیم (Ca2+) مؤثر هستند.

انواع خاصی از رزین های SAC نیز برای کاربردهایی که نیاز به حذف باریم و رادیوم از آب آشامیدنی یا دیگر جریان ها دارند، توسعه یافته اند. می توانند توسط اکسیدان ها آسیب ببینند و توسط آهن یا منگنز آلوده شوند، بنابراین باید مراقب بود که رزین در معرض این مواد قرار نگیرد.

رزین های کاتیونی اسیدی ضعیف

رزین های تبادل کاتیونی اسید ضعیف (WAC) کاتیون های مرتبط با قلیاییت (سختی موقت) را حذف می کنند و برای کاربردهای دمینرالیزاسیون و دکالیزاسیون استفاده می شوند.

علاوه بر این، رزین‌های WAC دارای مقاومت نسبتاً بالایی در برابر اکسیداسیون و دوام مکانیکی هستند که آن‌ها را به انتخاب خوبی برای جریان‌های حاوی اکسیدان‌هایی مانند پراکسید هیدروژن و کلر تبدیل می‌کند.

کاربرد رزین های کاتیونی

• حذف سختی

رزین SAC برای نرم شدن آب موثر است که یون های سختی را حذف می کند.

بیش از 100 سال است که در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می شود.

دانه‌های رزین SAC مانند آهن‌رباهای کوچک، یون‌های کلسیم (Ca2+) و منیزیم (Mg2+) تشکیل‌دهنده رسوب را با مبادله آنها با یون‌های سدیم حذف می‌کنند. سطح سختی کاهش می یابد و سطح سدیم افزایش می یابد. تمام رزین ها دارای ظرفیت تبادل محدود هستند.

مکان های مبادله روی دانه های رزین در نهایت پر می شوند و قادر به تبادل سختی بیشتر نیستند، بنابراین رزین باید دوباره احیا شود.

از آنجایی که دانه های رزین SAC نسبت به یون های سدیم تمایل بیشتری به یون های کلسیم/منیزیم دارند، از محلول غلیظ نمک کلرید سدیم (معمولاً 8 تا 12 درصد) برای احیا آنها استفاده می کنند.

نرم کننده و رقیق کننده

رزین کاتیون اسید ضعیف (WAC) می تواند سختی و قلیائیت را به طور همزمان حذف کند همچنین درجاتی از حذف کل جامدات محلول (TDS) را فراهم می کند.

به طور کلی، رزین WAC حدود 80 درصد از سختی موقت (سختی مرتبط با مواد معدنی بی کربنات محلول) را حذف می کند.

از آنجایی که رزین WAC یون های سختی و قلیایی را با یون های هیدروژن مبادله می کند، آب تصفیه شده اسیدی (یا pH پایین تر) خواهد بود.

میزان کاهش TDS و کاهش pH تا حد زیادی به سطوح سختی ورودی بستگی دارد.

حذف باریم و رادیوم

باریم و رادیوم، دو کاتیون دو ظرفیتی هستند که می توانند توسط رزین استاندارد SAC حذف شوند. با این حال، هنگام بازسازی رزین، به دلیل انتشار آهسته جرم اتمی بزرگتر در عمق ماتریس رزین، بازده کاهش می یابد.

انواع خاصی از رزین SAC با خواصی که کاهش باریم و رادیوم را افزایش می‌دهند، به صورت تجاری در دسترس هستند و توسط بنیاد ملی علوم (NSF) مورد آزمایش/گواهی قرار گرفته‌اند.

رزین های آنیونی

رزین های آنیونی با بار منفی، آلاینده های یونی با بار منفی در آب را حذف می کنند. در این دسته از رزین ها می توان رزین های پایه قوی/آنیون قوی (SBA) و رزین های باز ضعیف/آنیون ضعیف (WBA) را نام برد.

از این رزین های آنیونی می توان برای حذف آلاینده های توضیح داده شده در این بخش استفاده کرد.

رزین های آنیونی پایه قوی

رزین‌های تبادل آنیون پایه قوی (SBA) معمولاً برای دمینرالیزاسیون، رقیق‌سازی و سیلیس‌زدایی و همچنین حذف کل کربن آلی (TOC) یا سایر مواد آلی بسته به نوع رزین استفاده می‌شوند.

آنها در انواع مختلفی موجود هستند که هر کدام مجموعه منحصر به فردی از مزایا و محدودیت ها را ارائه می دهند، اما به طور کلی، رزین های SBA به اندازه کافی قوی هستند تا اسیدهای قوی و ضعیف (از جمله اسید کربنیک و سیلیسیک) را حذف کنند.

رزین های آنیونی پایه ضعیف

رزین های تبادل آنیون پایه ضعیف (WBA) اغلب با واحدهای SBA برای کاربردهای دمینرالیزاسیون جفت می شوند.

زیرا آنها فقط آنیون های مرتبط با اسیدهای قوی تر (مانند کلرید و سولفات) را حذف می کنند و اسیدهای ضعیف (مانند دی اکسید کربن و سیلیس) را حذف نمی کنند.

این می تواند برای تأسیساتی که مایلند اسیدهای قوی تر را حذف کنند و اسیدهای ضعیف تر را پشت سر بگذارند مفید باشد.

اما معمولاً WBA و SBA اغلب به طور مشترک برای تکمیل یک فرآیند معدنی زدایی کامل تر استفاده می شوند.

کاربرد رزین های آنیونی

• حذف نیترات

رزین SBA می تواند نیترات (NO3-) را حذف کند. اگر نسبت سولفات به غلظت NO3 در آب زیاد باشد، رزین باید زودتر  احیا شود تا آنیون سولفات به عنوان یک احیا کننده عمل کند و NO3- را تخلیه کند.

در شرایط با غلظت سولفات بالا، می توان از رزین SBA انتخابی نیز استفاده کرد.

• حذف پرکلرات

رزین های SBA وجود دارند که به طور انتخابی پرکلرات (ClO4-) را حذف می کنند. این رزین ها می توانند یکبار مصرف و/یا قابل بازسازی باشند.

• حذف آرسنیک

آرسنیک در آب  به آرسنات، As(V) و آرسنیت As(III) مربوط می شود. فقط آنیون های آرسنات با بار منفی (HAsO42-) را می توان با استفاده از رزین های SBA حذف کرد. آرسنیت (H3AsO3) معمولاً در محلول آبی خنثی است.

بنابراین، برای تبدیل آنیون As(III) به As(V) به پیش اکسیداسیون نیاز است. هنگامی که این اکسیداسیون کامل شد، باقیمانده باید قبل از تماس با رزین SBA حذف شود.

• حذف کربن آلی کل TOC

کربن آلی کل (TOC) یا مواد آلی طبیعی را می توان با ضدعفونی ثانویه با کلر اکسید کرد و DBP ها مانند THMs و HAA را ایجاد کرد.

این DBP ها مواد سرطان زا مشکوک هستند و توسط EPA در آب آشامیدنی تنظیم می شوند.

گاهی اوقات تصفیه خانه های شهری TOC را حذف می کنند تا تشکیل DBPs را محدود کنند. TOC معمولاً بار منفی دارد و با استفاده از رزین SBA حذف می شود.

• حذف اورانیوم

از رزین SBA می توان برای حذف اورانیوم استفاده کرد، که معمولاً به صورت کمپلکس های کربنات/سولفات اورانیل آنیونی وجود دارد.

• معدنی زدایی/دیونیزه کردن

رزین های SAC و SBA که به صورت جداگانه یا مخلوط با هم استفاده می شوند.

 می توانند برای کاهش مواد معدنی و TDS در آب استفاده شوند.

مواد معدنی موجود در آب با کاتیون های هیدروژن (H+) و آنیون های هیدروکسید (OH–) از دانه های رزین مبادله می شوند.

تفاوت رزین های تبادل کاتیونی و آنیونی

تفاوت اصلی رزین های کاتیونی و آنیونی در این است که یکی دارای بار مثبت (کاتیون) و دیگری بار منفی (آنیون) است.

دانه های رزین کاتیونی و آنیونی را بسته به نیاز تاسیسات و در صورت نیاز به حذف کامل یون های دارای بار مثبت و منفی می توان با هم یا در مخازن جداگانه استفاده کرد.

  جهت سفارش رزین‌های تبادل کاتیونی و آنیونی باما تماس بگیرید.

جهت سفارش رزین‌های تبادل کاتیونی و آنیونی صفحه فروشگاه بازدید کنید.