3 روش احیای رزین‌های تبادل یونی کاتیونی و آنیونی

احیای رزین‌های تبادل یونی آنیونی و کاتیونی در دوره‌های مختلف زمانی و در نتیجه استفاده‌های مکرر انجام می‌شود. رزین‌های تبادل یونی به دلیل جذب یون‌های مختلف و انجام فرآیند تصفیه، به طور مداوم نیاز به بازسازی و احیا دارند. بازسازی این رزین‌ها می‌تواند به روش‌های مختلفی انجام شود که به نوع رزین، مدت زمان استفاده، میزان جذب یون‌ها و عوامل دیگر بستگی دارد. در این مقاله، بیشتر به بررسی بازسازی رزین تبادل یونی و معرفی روش‌های مختلف خواهیم پرداخت.

اهمیت رزین‌های تبادل یونی آنیونی و کاتیونی

استفاده از رزین‌های تبادل یونی در تصفیه آب، برای بهبود کیفیت آب و حذف آلودگی‌های شیمیایی بسیار مهم و ضروری است. رزین‌های تبادل یونی کاتیونی و آنیونی یکی از ابزارهای مهم در تصفیه آب و فاضلاب هستند. این رزین‌ها با جذب یون های موجود در آب موجب پاکسازی ترکیبات شیمیایی مختلفی مانند مواد رنگی، آلاینده های شیمیایی و باکتری‌ها از آب می‌شوند.

چه عواملی رزین‌های تبادل یونی را نیازمند بازساری می‌کند؟

عواملی مانند درجه حرارت، pH و رسوبات روی رزین‌ها بر کارایی رزین تبادل یونی تأثیر گذار هستند. با گذر زمان و استفاده مکرر، توانایی مبادله یونی رزین‌ها کاهش می‌یابد. برای فعال کردن مجدد بازدهی رزین‌های تبادل یونی، احیای آن‌ها لازم است. احیای رزین‌های تبادل یونی شامل پاکسازی و از بین بردن ناخالصی‌ها ورسوبات موجود روی رزی نبوده و بهبود کارایی فرآیند تصفیه آب و فرآیندهای تولیدی در صنعت را به دنبال دارد.

چه زمانی احیای رزین‌های تبادل یونی مور نیاز است؟

زمان احیای رزین‌های تبادل یونی بستگی به میزان استفاده و شرایط کاری آنها دارد. در برخی موارد، رزین‌های تبادل یونی می‌توانند سالها بدون نیاز به بازسازی قابل استفاده هستند. اما به طور کلی، وقتی که کارایی رزین‌های تبادل یونی، کیفیت آب تصفیه شده یا بهبود فرآیند تولید کاهش می‌یابد، به احیای مجدد آن‌ها نیاز است. بهترین راه برای تعیین زمان احیای رزین‌های تبادل یونی و کاتیونی چک کردن نیازها و عملکرد آنها است. به عنوان مثال، می‌توانید با تست تجزیه آب تصفیه شده و بررسی میزان تبادل یون در رزین استفاده شده، وضعیت کارایی آن را معین کنید.

روش بازسازی حرارتی

در این روش، رزین به صورت قدرتی حرارت داده می‌شود تا بازسازی شود. در بازسازی حرارتی رزین را در دمای بالا (معمولاً ۸۰ – ۱۰۰ درجه سانتیگراد) برای مدتی (معمولاً ۳ تا ۶ ساعت) قرار می‌دهند. این کار باعث می‌شود اتصالات الکترونی و شیمیایی در رزین بازگردانده شود و رزین کیفیت خود را بازیابد.

احیای رزین کاتیونی

در احیای رزین کاتیونی، عموماً از محلول اسید که حلالیت رزین کاتیونی را تقویت می‌کند استفاده می‌شود. پس از شستشو، رزین کاتیونی به صورت فعال با دوام باقی می‌ماند و آماده به کار می‌شود

احیای رزین آنیونی

معمولاً، از محلول‌هایی که شامل نیترات، کلرید، یا هیدروکلریک اسید هستند، برای شستشوی رزین آنیونی استفاده می‌شود. این روش به دلیل تاثیرات قابل توجهی بر روی رزین‌های آنیونی، از جمله شستشوی کامل مواد جاذب شده، کاهش آلودگی، بازگشت به کارایی قبلی و تأثیر بهبود پایداری رزین آنیونی استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که نیاز به احیای رزین‌های تبادل یونی آنیونی و کاتیونی برای هر کاربرد یکتا است و بر اساس شرایط موجود ممکن است نیاز به روش‌های دیگری داشته باشید.

مواد احیا کننده‌ بسته به نوع رزین

بسته به نوع رزین مورد استفاده، احیا کننده می‌تواند در هر کاربرد متفاوت باشد.
به عنوان مثال، برای رزین‌های کاتیونی اسید قوی (SAC) که اغلب در سختی‌گیرها و برخی از سیستم‌های دمینرالیزاسیون استفاده می‌شود، ماده احیا کننده مورد استفاده یک اسید قوی است. یون‌های سدیم (Na+) از کلرید سدیم محلول (NaCl) بیشتر برای بازسازی رزین‌های نرم کننده استفاده می‌شود. همچنین زمانی که سدیم مشکل دارد، از کلرید پتاسیم (KCl) استفاده می‌شود. در کاربردهای با دمای بالا، به جای آن کلرید آمونیوم (NH4Cl) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در دستگاه‌های دمینرالیزاسیون دو بستر، که در مرحله اول از رزین‌های SAC استفاده می‌شود، معمولاً از اسید هیدروکلریک (HCl) استفاده می‌شود. با این حال، در برخی از تاسیسات، اسید سولفوریک (H2SO4) به عنوان جایگزین ارزان‌تر با ظرفیت عملیاتی پایین‌تر استفاده می‌شود.
هیدروکسید سدیم (NaOH) که به آن سود سوزآور نیز می‌گویند، برای بازسازی رزین‌های آنیون پایه قوی (SBA) مورد استفاده در سیستم‌های دمینرالیزاسیون استفاده می‌شود. در حالی که می‌توان از هیدروکسید پتاسیم (KOH) یا پتاس سوزاننده نیز استفاده کرد.

رزین‌های آنیون پایه ضعیف (WBA) که معمولاً به عنوان بستر دوم بعد از ستون SAC در سیستم های دمینرالیزاسیون دو بستر نصب می‌شوند، از NaOH نیز استفاده می‌کنند. اما، بر خلاف سیستم هایی که از رزین های SBA استفاده می‌کنند، محلول های قلیایی ضعیف نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند.

منابع:

www.purolite.com

www.linkedin.com

سوالات متداول

احیای رزین چیست؟

احیای رزین تبادل یونی یک فرآیند است که در آن ذرات رزین که توانایی آن‌ها در تبادل یون کاملا تخلیه شده است، مجددا شارژ می‌شوند. فرآیند بازسازی یون‌هایی را که در طول چرخه حین کار جمع‌آوری شده‌اند حذف می‌کند تا رزین بتواند به بهره‌وری خود ادامه دهد

آیا پس از احیای رزین‌های تبادل یونی، کارایی و بهره‌وری رزین‌ها به حالت اول خود بازخواهد گشت؟
یک سیتم رزین تبادل یونی پس از بازسازی تنها چیزی بین 60 – 80 درصد از توانیایی خود را بازیابی خواهد کرد. مقداری سختی یا یون‌های عنصری روی و در رزین باقی می‌مانند. این مواد ممکن است در سرویس‌های بعدی از رزین خارج شوند.

چگونه می‌توان یک سیستم تبادل یونی را بازسازی کرد؟

روش‌های مختلفی بای بازسازی رزین تبادل یونی استفاده می‌شود. دانه‌های رزین را می‌توان با غلظت بالا (10 درصد آب نمک) نمک یا سایر مواد شیمیایی احیاکننده بازسازی کرد تا ظرفیت رزین را بازیابی کند. این کار سیستم را قادر می‌سازد بارها و بارها و برای سال‌ها مورد استفاده قرار گیرد و درصد قابل توجهی هزینه صرفه حویی شود.

چرا باید رزین‌های تبادل یونی را بازسازی کرد؟
رزین‌های تبادل یونی در این راه بهترین انتخاب برای فرآنیدهای مختلف صنعتی از جمله جدایازی، تجزیه، رنگبری و تصفیه اب به شمار می‌روند. آن‌ها بسیار مقرون به صرفه بوده و از همه مهم‌تر به خوبی از محیط زیست محافطت می‌کنند. همچنین شامل صرفه جویی در مصرف آب نیز می‌شوند. بازسازی مجدد رزنی‌های تبادل یونی می‌تواند به ما کمک کند تا سالیان سال از آن‌ها استفاده کنیم.