نکاتی که قبل از خرید رزین‌های تبادل یونی باید بدانید

رزین‌های تبادل یونی شامل رزینهای آنیونی، کاتیونی، میکس بد در تصفیه آب صنعتی وجداسازی‌های انتخابی یون‌ها نسبت به سایر روش‌ها دارای مزایای بیشتری هستند.
این تکنولوژی می تواند با هزینه و انرژی بسیار پایین‌تر، کارایی فوق‌العاده‌ای نسبت به سایر روش‌های تصفیه و جداسازی داشته باشد، با توجه به اینکه از دیدگاه مشتریان قیمت یک محصول یکی از فاکتورهای موثر در خرید یک کالاست، قیمت رزین تبادل یونی از مزیت‌های این روش محسوب می‌شود.
بسترهای رزین‌های تبادل یونی اگر به درستی نگهداری شوند، می‌توانند سال‌ها بدون نیاز به تعویض دوام بیاورند و برای مصارف حذف انتخابی، می توانند انتخاب ایده‌آلی باشند.

علیرغم مزایای فراوان استفاده از این تکنولوژی در فرآیندهای جداسازی و تصفیه، ممکن است سوالات چالش برانگیزی در زمان خرید رزین های تبادل یونی ایجاد شود. در این مقاله، ما به طور کلی فهرستی از نکاتی را که بهتر است قبل از خرید رزین‌های آنیونی، کاتیونی، سختی گیر و به طور کلی خرید انواع رزین‌های تبادل یونی بدانید را برای شما فراهم کرده‌ایم.
در ادامه به بیان مطالبی می‌پردازیم که آگاهی از آنها در ارتقا بهره‌وری تاسیسات شما تاثیر به سزایی دارد. هنگامی که سیستم تصفیه تبادل یونی تصفیه بیشتری انجام می‌دهد و حذف یون بیشتری انجام می‌دهد، نسبت به تغییرات دما و سرعت جریان حساس تر می شود، که این امر سبب کاهش کیفیت فراورده و ظرفیت تبادل یونی می‌شود.
حال این سوال مطرح می‌شود که چه عواملی سبب تخریب رزین‌های تبادل یونی وکاهش غیر معمول راندمان آنها می‌شود.

عوامل موثر در تخریب رزین‌های تبادل یونی

رسوب گرفتگی رزین‌های تبادل یونی

قبل از خرید رزین‌های تبادل یونی باید بدانید که با گذشت زمان، طبیعی است که درصدی از توان کارکرد و ظرفیت تبادل یونی رزین‌های تصفیه دراثر استفاده کاهش پیدا کند. که این میزان بسته به نوع رزین وکاربرد آن متفاوت است، اما اگر رزین‌های تبادل یونی در اثر حضور ماده‌ای در جریان مایع مستهلک شود، می تواند دلایل مختلفی داشته باشد.

برخی از رایج‌ترین عوامل استهلاک رزین در اثر حضور مواد خاصی در مایع رزین های تبادل یونی عبارتند از:

• جامدات معلق مانند سیلیس، آهن و منگنز که می توانند به صورت ذره یا کلوئید باشند.
•  روغن‌ها و گریس‌ها
• باکتری‌ها و جلبک‌ها
• مواد آلی

هنگامی که رزین‌های تبادل یونی رسوب می‌کنند، تمیز کردن آنها می‌تواند بسیار دشوار و حتی خطرناک باشد زیرا برخی از عوامل شیمیایی و روش‌های مورد استفاده در این فرآیندها می‌توانند رزین‌ها را تخریب کرده و آنها را غیرقابل استفاده کنند. به طور کلی از خورنده‌ها برای حذف رسوب‌ها در رزین های آنیونی استفاده می شود، در حالی که از اسیدها یا عوامل کاهنده قوی برای حذف رسوبات در رزین‌های کاتیونی استفاده می‌شود. برای مثال از سورفکتانت‌ها برای تمیز کردن روغن از رزین‌های آلوده استفاده می‌شود، اگرچه لازم است دقت شود که سورفکتانتی انتخاب شود که خود رزین را آلوده نکند، و گاهی اوقات یک شستشوی معکوس در این مورد می‌تواند کمک کننده باشد.

یکی از رایج‌ترین رسوبات در بستر رزین‌های تبادل یونی، رسوبات آلی است که برطرف‌ کردن آن بسیار دشوار است، اگرچه که در این مورد استفاده از فشار آب نمک روی رزین آنیونی در دماهای بالا ممکن است موثر باشد. استراتژی‌های پیشگیرانه برای رسوب گیری آلی شامل پیش کلره وشفاف سازی، فیلتراسیون کربن فعال، اعمال رزین‌های تبادل یونی چند مرحله ای با رزین های پایه ضعیف و قوی می‌تواند موثر باشد..

آنچه که باید در زمان خرید رزین‌های تبادل یونی بدانید این است که به طور کلی، بهترین راه برای جلوگیری از استهلاک رزین های آنیونی، کاتیونی، سختی گیر و میکس بد این است که قبل از مشکل‌ ساز شدن آنها، با پیش تصفیه مناسب حذف ‌شوند، علاوه برآن با استفاده از اقدامات مناسب مانند تمیز کردن، ذخیره‌سازی و بازسازی روزانه سیستم تبادل یونی می‌توانید اطمینان حاصل کنید که در طول زمان رسوبات برای سیستم مشکل زا نمی شود.

این مراحل بسته به نوع رزین مورد استفاده وهمچنین خلوص مایع وغیره بسیار متفاوت است، بنابراین حتماً با متخصص تصفیه آب خود مشورت کنید تا مراحل صحیح نگهداری از رزین‌های خود را به بهترین صورت یاد بگیرید.

اکسیداسیون

نکته دیگری که باید در زمان خرید رزین‌های تبادل یونی به آن توجه کنید این است که هنگامی که عوامل اکسید کننده مانند کلر، دی اکسید کلر، کلرامین و ازن، تحت شرایط خاصی با رزین‌های کاتیونی وآنیونی در تماس باشند، می توانند به رزین‌ها آسیب برسانند ومنجر به کاهش ظرفیت تبادل یونی و کارایی آنها شوند. هنگامی که اکسیدان‌های رزین‌های تبادل یونی در جریان تغذیه وجود دارند، پلیمرهای رزین را تجزیه می کنند و باعث تغییر شکل و فشرده شدن آنها در طول زمان می شوند. این فشردگی، جریان مایعات را از طریق رزین مسدود می کند، که می تواند کارایی کلی واحد را به خطر بیندازد وبه دلیل کانالی شدن در بستر رزین، منجر به کیفیت نامناسب پساب شود..

از آنجایی که آسیب اکسیداسیون به رزین‌های تبادل یونی قابل برگشت نیست، می توان از طریق اقدامات پیش تصفیه مختلف از آن جلوگیری کرد. اقدامات پیشگیرانه رایج برای تخریب اکسیداسیون شامل استفاده از فیلتراسیون کربن فعال، تابش اشعه ماوراء بنفش، یا پیش تصفیه شیمیایی از طریق استفاده از یک عامل کاهنده است.

معمولا کمپانی‌های تولید رزین تبادل یونی، برای نگهداری از محصولات خود دستورالعمل‌های خاصی دارند که بر اساس آن رزین‌های تبادل یونی در محیط‌هایی با شرایط خاص بهترین عملکرد را دارند. برخی از رزین‌ها به گونه‌ای طراحی و ساخته ‌شده‌اند که در برابر مواد شیمیایی مقاومت بالاتری دارند. اما به طور کلی، بهتر است در مورد حداکثر دما و عامل اکسید کننده با یک متخصص تصفیه آب و شرکت سازنده رزین مشورت کنید. قرار گرفتن رزین‌های تبادل یونی در معرض ترکیبات خاصی از مواد شیمیایی می تواند منجر به تولید محصولات جانبی بالقوه مضر مانند آمونیاک یا گاز نیتروژن شود.

منبع عکس: https://link.springer.com

تخریب دمایی رزین‌های تبادل یونی

قبل از انتخاب و خرید رزین‌های تبادل یونی باید بدانید که دمای بسیار بالا یا پایین می تواند کارایی رزین‌های تبادل ‌یونی را به طور دائمی خطر بیندازد. با گذشت زمان، تخریب دمایی، ساختار مولکولی رزین را تغییر می‌دهد به طوری که دیگر نمی‌تواند به گروه‌های عاملی یون‌هایی که عامل اصلی واکنش تبادل یونی هستند متصل شود که این امر سبب راندمان پایین‌تر و عمر کوتاه‌تر محصول می‌شود.

ظرفیت رزین تبادل یونی رابطه معکوس با دما دارد، بنابراین مهم است که دماهای عملیاتی توصیه شده و سایر شرایط فرآیند را در نظر بگیرید تا تخریب دمایی در طول زمان به حداقل برسد. به طور کلی، رزین‌های کاتیونی نسبت به رزین‌های آنیونی در برابر تخریب حرارتی مقاوم‌تر هستند، اگرچه هر دو به طور کلی می‌توانند در برابر کاربردهای کوتاه مدت در گرمای زیاد برای استریل کردن گاه به گاه یا اهداف دیگر، مقاومت و کارایی لازم را داشته باشند. در حالی که قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض دماهای بسیار بالا و یا پایین معمولاً به معنای عمر مفید کمتر رزین‌های تبادل یونی است، در برخی موارد هزینه‌های جایگزینی مکرر رزین ممکن است همچنان از هزینه‌های انرژی و تجهیزات مورد نیاز برای کنترل دما کمتر باشد.

منبع عکس: https://www.purolite.com

احیا نادرست رزین‌های تبادل یونی

قبل از خرید رزین های تبادل یونی باید بدانید که با استفاده از محلول‌های احیا کننده نامناسب، ظرفیت تبادل یونی رزین‌ها وعملکرد آنها پایین می آید. گاهی اوقات روش‌های بازسازی نتایج متفاوتی را به همراه می‌آورند، حتی زمانی که طبق دستورالعمل اجرا شوند. احیا و بازسازی رزین یک محاسبه پیچیده دارد، و نتیجه آن اغلب به شرایط کلی رزین، کیفیت آب فرآیند بازسازی، غلظت مواد شیمیایی احیاکننده، سرعت جریان، دما و زمان تماس بستگی دارد. هر دو رزین کاتیونی سختیگیر و آنیونی می‌توانند به دلیل بازسازی نادرست مسدود شوند. به عنوان مثال، بازسازی با غلظت بیش از حد اسید سولفوریک می تواند باعث ایجاد رسوب سولفات کلسیم بر روی رزین شود. با برخی از رزین‌های آنیونی، سیلیس می‌تواند با غلظت‌های سوزاننده نامناسب رسوب کند.

با توجه به تمام موارد ذکر شده، پیروی از دستورالعمل‌های شرکت سازنده رزین تبادل یونی برای غلظت احیاکننده، زمان کاربرد و کنترل جریان می‌تواند به جلوگیری از مشکلات کمک کند.

کانال سازی در رزین‌های تبادل یونی

هنگام خرید رزین های تبادل یونی باید بدانید که کانال‌سازی رزین‌های تبادل یونی زمانی اتفاق می‌افتد که مایعات ناهمگن از رزین عبور می‌کنند و در نتیجه مسیرهایی را ایجاد می‌کنند که منجر به تخلیه ناهموار رزین و نفوذ محلول تصفیه‌نشده به جریان خروجی می‌شود. کانال سازی می تواند ناشی از نرخ جریان نادرست، خرابی مکانیسم توزیع کننده، شستشوی معکوس ناکافی و مسدود شدن مواد جامد محلول یا دانه های رزین آسیب دیده باشد.

هدر رفتن رزین تبادل یونی

هنگام خرید رزین های تبادل یونی باید بدانید که هدر رفتن رزین زمانی اتفاق می‌افتد که دانه‌های رزین از یک ستون رزین تبادل یونی خارج می‌شوند یا از یک ظرف به ظرف دیگر جریان می‌یابند. دلایل متعددی برای از دست دادن رزین وجود دارد، از جمله شستشوی معکوس بیش از حد و آسیب‌های فیزیکی در غربالگری زیر زهکشی یا سایر تجهیزات نگهداری رزین. از بین رفتن رزین همچنین ممکن است ناشی از شکستن دانه های رزین به دلیل قرار گرفتن در معرض دماهای بالا، کلر و یا شوک اسمزی باشد که به ذرات رزین اجازه می دهد حتی از صفحه‌های نگهدارنده دست نخورده عبور کنند. از دست دادن و هدر رفت رزین ظرفیت و کارایی کلی سیستم را کاهش می دهد. به عنوان مثال، در سیستم‌های دمینرالیزاسیون، از دست رفتن رزین کاتیونی به واحد آنیون می‌تواند منجر به نشت سدیم و زمان شستشوی اضافی شود.

https://www.samcotech.com/common-problems-ion-exchange-resins-avoid/
https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/water-solutions/public/documents/en/45-D01131-en.pdf
https://lab-training.com/prolong-useful-life-ion-exchange-resin-beds/