سختی گیری با رزین میکس بد یک فرآیند تبادل یونی برای تصفیه آب غیر شفاف است، به این معنی که برای حذف مواد جامد محلول از آب از این مدل رزین‌ها استفاده می کنند.
معمولا یک سختی گیر با رزین بستر مخلوط پس از تمامی مراحل تصفیه به کار گرفته می شود تا TDS آب را بصورت کامل پایین بیاورد و در کارهایی مثل میعانات، آب کامل زلال به مجموعه تحویل بدهد.
رزین میکس بد
رزین تبادل یونی میکس بد از بستری از رزین های کاتیونی و آنیونی تشکیل شده است که به ترتیب بار منفی و مثبت دارند تا آب را با حذف یون ها یا نمک ها تصفیه کنند. برای انجام این کار، یک تبادل با به دام انداختن یون ها در دانه های رزین و آزاد کردن یون های دیگر رخ می دهد.
این فرآیند تبادل یون ها توسط محیط رزین میکس بد برای تصفیه آب است. در واقع رزین تبادل یونی میکس بد معمولاً یک ساختار حمایتی نامحلول در آب است که معمولاً به شکل ریزدانه‌های بسیار کوچک (معمولاً 0.25 میلی‌متر تا 0.5 میلی‌متر شعاع دارند)، معمولاً به رنگ زرد یا سفید هستند و از یک پایه ترکیب شیمیایی آلی ساخته می‌شوند. این میکرو مهره‌های کوچک معمولاً نفوذپذیر هستند و سطح بسیار وسیعی را هم در داخل و هم روی سطح آن ها ایجاد می‌کنند.
مشخصات فنی رزینهای بستر مخلوط
در ابتدا توجه شما را به جدول مشخصات رزین میکس بد مورد استفاده در سختی گیرها و ویژگی های آب ورودی و خروجی، قطعات دستگاه سختی گیر جلب می کنیم تا در ادامه به طور مفصل در مورد آن ها صحبت کنیم:
حجم آب ورودی | ورودی بستگی به سیستم و نیاز شما دارد (از 0.5 تا 300 مترمکعب در ساعت) | |
| کیفیت آب خروجی | میزان رسانایی الکتریکی | ≤ 0.08 μS/cm (استاندارد) <0.2 μS/cm (در صورت کیفیت نامطلوب آب ورودی) |
| میزان سدیم | ≤ 5 میکروگرم در لیتر سدیم (استاندارد) <10 میکروگرم در لیتر Na (در صورت کیفیت نامطلوب آب ورودی) | |
میزان اسید سیلیسیک | ≤ 10 میکروگرم در لیتر SiO2 (استاندارد) کمتر از 20 میکروگرم در لیتر SiO2 (در شرایط طراحی نامطلوب سیستم) | |
فشار در جریان ورودی | تقریباً 1 الی 1.5 بار | |
دمای کاری | معمولاً 5 الی 40 درجه سانتیگراد پردازش در سیستم میعانات ≤ 60 درجه سانتیگراد | |
عامل احیا کننده رزین | معمولاً اسید هیدروکلریک (HCl) و هیدروکسید سدیم (NaOH) | |
فواصل احیا کردن رزین | توصیه می شود ≤ 4 هفته (سختی گیر با منبع کوچک) معمولاً 24 الی 240 ساعت (سختی گیر با منبع بزرگ) | |
مدت زمان بازسازی | تقریبا 90 الی 120 دقیقه | |
| مواد شیمیایی مورد استفاده برای احیا | تقریبا 3 الی 8 گرم هیدروکلراید و 3 الی 9 گرم NaOH به ازای هر 1 متر مکعب تقریبا 10 الی 100 گرم هیدروکلراید و 25 … 250 گرم NaOH برای هر 1 متر مکعب (منبع هایی با حجم بزرگتر) | |
تخلیه پساب احیا | تقریبا 0.2 الی 0.7 لیتر برای هر 1 متر مکعب (سیستم کوچک) تقریبا 5 تا 35 لیتر برای هر 1 متر مکعب آب جلا (سختی گیر بزرگ) | |
| کیفیت آب ورودی توصیه شده | جامدات معلق (TSS) | < 0.5 الی 1 میلی گرم در لیتر (سیستم کوچک) < 1 الی 5 میلی گرم در لیتر (سیستم بزرگ با فواصل زمانی کوتاه) |
رسانایی الکتریکی | ≤ 0.2 … 5 μS/cm (سیستم کوچک) ≤ 30 … 100 μS/cm (سیستم بزرگ) | |
کلر | < 0.1 میلی گرم در لیتر (Cl2) | |
کربن آلی کلی (TOC) | ≤ 0.1 … 0.2 میلی گرم در لیتر (C) | |
روغن، گریس | < 0.1 میلی گرم در لیتر | |
طول عمر کل رزین های بستر مخلوط تبادل یونی | معمولاً تقریباً 6 الی 10 سال | |
| گزینه های مواد سازنده مخزن سختی گیر | مخازن تحت فشار |
|
لوله کشی |
| |
درپوش و دریچه ها |
| |
| واشرها
|
| |
مواردی که باید کنترل شوند | بازسازی، تغییر در لوله کشی |
|
| نظارت بر فرآیند |
| |
پس از تامین و فروش رزین های مختلف طی 20 سال یا بیشتر توسط شرکت ناب زیست، اغلب این سؤالات از ما پرسیده می شود:
- رزین میکس بد چیست؟
- رزینهای بستر ترکیبی چگونه کار می کند و برای چه مواردی استفاده می شود؟
بیایید با پاسخ به سوال این که رزین Mixed Bed (رزین بستر مخلوط) چیست شروع کنیم.
سختی گیر با رزین میکس بد (و یا رزین ترکیبی، فیلتر رزینی) ظرفی است که با مخلوطی از رزین کاتیونی و رزین آنیونی پر شده است. هنگامی که سیستم تصفیه آب در حالت ران (RUN) قرار دارد، آب از لابلای رزینهای میکس بد عبور می یابد. سپس کاتیونهای محلول در آب با یون های هیدروژن (H+) و آنیون های محلول در آب با یون های هیدروکسید (OH-) وارد واکنش شده و مبادله می شوند در واقع یونهای هیدروژن و یونهای هیدروکسید نسبت به آب واکنش نشان می دهند.
رزین میکس بد از دانه های پلاستیکی کوچکی تشکیل شده است که یا دارای بار مثبت به نام کاتیون یا دارای بار منفی به نام آنیون هستند. این دانه های پلاستیکی با حذف تقریباً تمام مواد معدنی محلول در آب، عمل تصفیه را انجام می دهند. آب به دست آمده را می توان برای تمیز کردن انواع شیشه ها از جمله اتومبیل ها استفاده کرد تا نتیجه کار کاملا بدون لک بدست بیاید.
این پاسخی کوتاه برای این نوع رزین است، اما پاسخ های بیشتر و موارد دیگری نیز وجود دارد، بنابراین لطفاً ادامه مطالب را بخوانید تا تمامی اطلاعات مورد نظر در مورد رزین میکس بد را کسب کنید.
در ادامه به این سوالات پاسخ خواهیم داد:
- رزین میکس بد چگونه کار می کند؟
- رزینهای میکس بد چه مدت دوام می آورد؟
- آیا خراب می شود؟
- تفاوت بین رزین کاتیون و آنیون چیست؟
- رزینهای میکس بد برای چه مواردی استفاده می شود؟
- نحوه احیای رزین بستر مخلوط چگونه است؟
پس از انجام تحقیقات زیاد و استفاده از رزین میکس بد در سختی گیر طی مدت طولانی، می‌توانیم به شما این اطمینان را بدهیم که در صورت استفاده صحیح، این محصول بسیار مفید بوده و صرفه‌جویی در زمان و هزینه بسیار خوبی را برای شما به ارمغان خواهد آورد.
رزین بستر مخلوط چگونه کار می کند؟
این رزین با دیونیزه کردن آب کار می کند که با حذف یون ها یا مواد معدنی از آب عمل دیونیزه را انجام می دهد. این یون ها دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی هستند. رزین تبادل یونی برای تبادل کاتیون‌ها و آنیون‌ها با هیدروکسل و هیدروژن برای تهیه آب خالص استفاده می‌شود.
این فرآیند برای کاربردهایی مهم است که از آب به عنوان شوینده یا ماده ای استفاده می کنند که در آن یون ها ناخالصی محسوب می شوند و بنابراین باید حذف شوند.
در آب شهری یا لوله کشی کاتیون های زیادی مانند کلسیم و منیزیم به همراه آنیون های زیادی مانند کلریدها و سولفات ها وجود دارد.
در زیر جدولی از اکثر یون های موجود در آب لوله کشی نام برده شده است که توسط رزین بستر مخلوط یا رزین تبادل یونی میکس بد حذف می شوند.
کاتیون ها | آنیون ها |
حذف شده توسط رزین کاتیونی | حذف شده توسط رزین آنیونی |
| کلسیم(Ca++) | کربنات(CO3=) |
آهن(Fe+++) | (SiO2D) |
| منیزیم(Mg++) | نیترات(NO3=) |
سدیم(Na+) Silica | کلر(Cl-) |
| منگنز(Mn++) | سولفات(SO4=) |
هیدروژن(H+) | هیدروکسل(OH-) |
این دانه های پلاستیکی کوچک تشکیل دهنده رزین حاوی خواص شیمیایی هستند که دارای بار مثبت یا منفی می باشند.
دانه های رزین کاتیونی بار منفی دارد و یون های مثبتی مانند کلسیم و منیزیم را جذب می کند. دو نوع اساسی کاتیون وجود دارد. کاتیون اسید قوی و کاتیون اسید ضعیف، برای تولید آب خالص یا آب دیونیزه به کاتیون اسید قوی نیاز دارید.
رزین آنیون دارای بار مثبت است و بنابراین یون های منفی مانند سیلیس و کلرید را جذب می کند. دو نوع رزین آنیونی وجود دارد. آنیون پایه قوی و آنیون پایه ضعیف.
در Mixed Bed Resin، دانه های مورد استفاده مخلوطی از آنیون های قوی و کاتیون های اسید قوی هستند. این ترکیب اکثر مواد معدنی یا یون های آب را حذف می کند و آب خالص را تحیول سیستم می دهد.
عمر رزین میکس بد قبل از استفاده
رزین در صورتی که به درستی در کیسه های بسته بندی شده با خلاء و دور از اشعه ماوراء بنفش که باعث اکسیداسیون می شود ذخیره شود، می تواند برای مدت نامحدودی دوام بیاورد. با این حال به طور کلی 2 سال پس از ساخت، طول عمر تضمینی یک کیسه خلاء باز نشده است که دور از نور خورشید و در دمای زیر 40 درجه سانتیگراد نگهداری می شود.
اگر یک کیسه رزین با بسته‌بندی باز شده دارید، باز هم می توانید کارایی آن را با نگهداری رزین بستر مخلوط در یک کیسه دربسته حفظ کنید، یا بهتر است جهت نگهداری آن، یک کیسه مخصوص مواد غذایی که می توانید آن را با جارو برقی پلمپ کنید و اطمینان حاصل نمائید که در مکانی دور از نور مستقیم خورشید نگهداری می شود و دمای زیر 40 درجه سانتیگراد برای آن مهیا است روشی عالی برای نگهداری رزین میکس بد باز شده می باشد.
با این حال، برخی کیسه های باز شده رزین بستر مخلوط را در یک محظه نگه می دارند که کیسه های 25 لیتری را خریداری کرده و هر بار فقط حدود 10 لیتر از آن را استفاده می کنند. این افراد کاهش قابل توجهی در عملکرد رزین میکس بد خود گزارش نداده اند. این محفظه شیشه های رنگی دارد به طوری که بیشتر اشعه ماوراء بنفش را برگشت داده و کیسه باز شده را در جعبه قرار می دهند که هیچ تابشی به آن صورت نگیرد. همچنین دمای محیطی کمتر از 40 درجه سانتیگراد را برای آن ایجاد می کنند.
البته شنیده ام که برخی از کیسه های رزین میکس باز نشده به مدت 10 سال ذخیره شده اند و پس از تجزیه و تحلیل هنوز به خوبی رزین جدید هستند. من شخصا یک کیسه رزین داشتم که حداقل یک سال از عمرش گذشته بود و باز بود و خشک شده بود. تصمیم گرفتم از آن استفاده کنم تا ببینم آیا هنوز هم کار می‌کند یا نه و هنوز همان مقدار مواد جامد محلول (TDS) را از آب تصفیه شده به نمایش می گذارد که مشابه رزین میکس بد تازه است.
تا زمانی که رزین خود را دور از تابش مستقیم خورشید، در دمای زیر 40 درجه سانتیگراد نگهداری کنید و کیسه را تا جایی که می توانید در بسته و دور از قرار گرفتن در معرض هوا نگه دارید، باید تا حد زیادی دوام بیاورد.
نگرانی اصلی و بیشتر نگران کننده نسبت به ماندگاری، روند بازسازی رزین شما قبل از خرید آن است. تا فرا رسیدن زمان بازسازی رزین به عنوان کاتیون اسید قوی و رزین آنیون باز قوی، عملکرد مهمتر از مدت زمان نگهداری آن است. این کیفیت، TDS مورد نظر را برای تصفیه فوق العاده و بدون مواد محلول در آب را ارائه می کند.
یکی از مشتریان ما تجربه خرید یک تن رزین میکس بد را از یک تامین کننده در چین داشت، با این فرض که کاتیون اسیدی قوی و آنیون باز قوی را تجربه کند، اما متوجه شدم که به درستی بازسازی نشده است و بنابراین به جای قوی بودن، ضعیف است. این منجر به نتایج آزمایش آب شد که TDS (کل جامدات محلول) این آب 10 (بیشتر از 0) بود. خوشبختانه، مجموعه ما توانست از رزین درجه بالاتر برای بازسازی رزین میکس درجه پایین تر استفاده کند و در نتیجه به TDS صفر دست پیدا کنیم و مشتری را با زیان کمتری راهنمایی نمائیم.
عمر رزین میکس درون سختی گیر
در پاسخ به این سوال باید عوامل زیادی را در نظر گرفت. میزان TDS (کل جامدات محلول) آبی که می خواهید تصفیه کنید چیست؟ آیا این پارامتر بالای 100 ppm (یک در میلیون) است؟ رزین میکس بد شما در مواجهه با آبی که میزان TDS آن بالاتر از 100ppm باشد نسبتاً سریع از کار می افتد.
برای آزمایش PPM آب خود از یک اندازه گیری کننده TDS استفاده کنید که می توان آن را بسیار ارزان از فروشگاه ها خریداری کرد. آنها با آزمایش رسانایی آب کار می کنند، زیرا مواد جامد یا یون های موجود در آب امکان اندازه گیری جریان بین سنسورهای TDS را محیا می کنند. قرائت ppm 1 نشان می دهد که 1 میلی گرم جامدات محلول در هر کیلوگرم آب وجود دارد. این مقداری ایده آل برای شستشو است.
عامل دیگری که باید در نظر بگیرید این است که چند بار از رزین میکس بد استفاده می کنید. هر چه بیشتر از رزین استفاده کنید، سریعتر به اصطلاح تخلیه می شود. برای مثال اگر من از رزین ترکیبی خود فقط یک ساعت در هفته برای شستن ماشینم استفاده کنم، بدیهی است که دوام بیشتری نسبت به استفاده روزانه یک ساعت از آن برای شستن ماشینم خواهد داشت.
بهترین راه برای دانستن مدت زمان ماندگاری رزین شما، تجربه شخصی شماست. برای مثال: ما رزین خود را به یک کارواش خودرو می فروشیم که به طور متوسط 30 ماشین را دو بار در هفته شستشو می دهد. مخزن او یک مخزن 20 لیتری است و رزین آن 6 هفته یکبار خریداری می شود. بدیهی است که یک مخزن بزرگتر به این معنی است که او مجبور نیست رزین خود را به تعداد دفعات فردی با یک مخزن 5 لیتری کوچکتر عوض کند. اگر میزان TDS آب تصفیه نشده 70 ppm است، بنابراین فشاری بر روی رزین میکس بد وجود ندارد که آن را به ppm معادل صفر کاهش دهد.
خود من از یک مخزن 10 لیتری برای تمیز کردن پنجره استفاده می کنم و معمولاً هر دو تا سه ماه یک بار رزین را تعویض می کنم در حالی که احتمالاً چند بار در هفته به طور متوسط شاید چند ساعت از آن استفاده می کنم.
با این حال، اگر واقعاً می خواهید از طول عمر رزین خود مطلع شوید، از فلومتر استفاده کنید. این دستگاه کوچکی است که می توانید آن را از فروشگاه خریداری کنید و این دستگاه تعداد گالن آبی که از آن عبور کرده است را نشان می دهد.
قبل از هر بار استفاده رزین میکس بد، این فلومتر را روی شیر آب نصب می کنید. وقتی رزین شما کارایی خود را از دست داد، می توانید ببینید که رزین چند گالن آب را توانسته تصفیه کند. همیشه یک مقدار ثابت بدست خواهید آورد، تا زمانی که هر دفعه قبل از استفاده، TDS آب شیر خود را اندازه‌گیری کرده باشید و عدد بدست آمده تقریباً ثابت بوده باشد.
روش بالایی مناسب است و برخی از این طریق طول عمر رزین میکس بد خود را بررسی می کنند. اما استفاده از یک دستگاه سنجش TDS دستی و هر چند وقت یکبار خواندن میزان آن از آب خروجی سختی گیر آسان تر است. تا زمانی که میزان TDS زیر 10 ppm باشد، برای تمیز کردن پنجره‌ها و دست یافتن به نتیجه بدون لکه کافی است. برخی از دستگاه‌های تصفیه دارای یک TDS سنج هستند که در مخزن تعبیه شده است که به شما امکان می دهد به طور مداوم کارایی رزین خود را کنترل کنید.
توجه داشته باشید که مثال پنجره فقط جهت متوجه شدن کارایی سیستم می باشد و شما باید این مثال ها را برای سیستم و سختی آب خود گسترش داده و یا با کارشناس مربوطه شرکت، مشخصات را در میان بگذارید تا ایشان بدرستی همه جوانب را بسنجد.
توجه داشته باشید که امروزه برخی از رزین‌هایی میکس بد در دسترس هستند که حتی می‌توانند رنگشان را با از دست دادن کارایی تغییر دهند تا بتوانید ببینید چه زمانی باید رزین را در مخزن خود جایگزین کنید.
آیا رزین میکس بد خراب می شود؟
رزین اگر در دمای بالاتر از 40 درجه سانتیگراد نگهداری شود و در معرض اشعه ماوراء بنفش مانند نور مستقیم خورشید قرار گیرد خراب می شود. همچنین در زمان استفاده به مرور زمان خراب می شود زیرا برای تصفیه آب از قابلیت تبادل یونی آن استفاده می شود.
همانطور که قبلا ذکر شد، بهتر است رزین خود را در کیسه های پلمپ شده و در یک مکان خنک و تاریک نگه دارید تا از حداکثر طول عمر رزین خود و کارایی آن در تصفیه آب اطمینان حاصل کنید.
برخی از تامین‌کنندگان رزین میکس می‌توانند رزین را در کیسه‌های 5 لیتری وکیوم شده به شما عرضه کنند، بنابراین شما فقط باید هر بار یک کیسه را در صورت نیاز باز کنید. البته بهتر است در زمان خرید رزین های قدیمی، در ابتدا یک کیسه بعنوان نمونه خریداری کنید. توجه داشته باشید که مزیت یک کیسه رزین 25 لیتری هزینه آن است. کیسه های 25 لیتری نسبت به کیسه های 5 لیتری مقرون به صرفه تر هستند.
تفاوت بین رزین کاتیونی و آنیونی چیست؟
تفاوت بین رزین کاتیونی و رزین آنیونی در این است که رزین آنیونی بار مثبت دارد در حالی که رزین کاتیونی بار منفی دارد.
این بدان معنی است که یونهای دارای بار منفی مانند سیلیس و کلریدها به رزین آنیونی با بار مثبت جذب می شوند. و یون های دارای بار مثبت مانند منیزیم و آهن به رزین کاتیونی با بار منفی جذب می شوند. بدین ترتیب جامدات محلول در آب یا «ناخالصی‌ها» (TDS) از آب حذف می‌شوند تا آن را «خالص» کنند.
کاربردهای رزین های میکس بد
رزین های ترکیبی (میکس بد) برای تصفیه آب با حذف یون ها یا جامدات محلول در آب استفاده می شود. این فرآیند باعث می شود آب برای شستشو، مانند تمیز کردن پنجره ها و تمیز کردن اجزای میکروالکترونیک و به عنوان یک ماده اساسی در داروسازی مفید باشد. در استفاده های آزمایشگاهی نیز از سختی گیر برای تامین آب دستگاه میعان استفاده می کنند تا لوله ها و مخازن این دستگاه ها گرفته نشود. برای اینکه بیشتر متوجه شوید، به مثال های زیر توجه کنید:
دلیل اصلی استفاده برخی از رزین میکس بد این است که شیشه ها را بعد از تمیز کردن با مواد شوینده فقط آبکشی نمایند. زیرا نتیجه به دست آمده یک درخشش تمیز بدون رگه و بدون لکه می باشد که نیاز به تمیز کردن دوباره ندارند. استفاده از رزین در مخزن 5 لیتری یا 10 لیتری در زمان و هزینه صرفه جویی زیادی می کند که به این سیستم، اصطلاحا سیستم پایه می گویند.
در کارواش ها اگر از رزین میکس بد استفاده نکنند و پنجره‌ها را با آب معمولی شستشو دهند، لکه‌دار خشک می‌شود. لکه به دلیل باقی ماندن مواد جامد محلول در آب پس از تبخیر آب از شیشه ایجاد می شود. اگر این لکه را پاک نکنید، روی شیشه حک می شود و لکه های نامناسبی ایجاد می کند که پاک کردن آنها بسیار سخت می شود و چند مدت بعد تبدیل به یک دردسر می شوند. برای از بین بردن لکه های آب، همانطور که در بسیاری از کابین های دوش شیشه ای دیده می شود، به مواد ساینده ویژه و شستشوی زیاد نیاز دارند.
یکی دیگر از دلایل رایج برای استفاده از رزین میکس بد برای تمیز کردن خودروها است. این نوع رزین در سختی گیر زمان لازم برای تمیز کردن ماشین را کاهش می دهد، زیرا نیازی به پاک کردن آن پس از شستشو ندارید. آب دوباره بدون لکه خشک می شود و ظاهری براق و بسیار تمیز به جا می گذارد.
در کل کاربردهای زیادی برای آب خالص حاصل از رزین میکس مانند ساخت دیونایزر در مصارف دارویی و صنعتی وجود دارد که مجال بررسی تمامی آن ها در اینجا ممکن نیست.
احیای رزین میکس بد
با افزایش زمان استفاده از سختی گیر، رزین های تبادل یونی کارایی خود را از دست می دهند. رزین های میکس بد از کار افتاده معمولاً با اسید هیدروکلریک (HCl) و هیدروکسید سدیم (NaOH) بازسازی می شوند. با هر بازسازی، پساب بالقوه اسیدی یا قلیایی تولید می شود که ممکن است نیاز به خنثی شدن داشته باشد. در مورد سختی گیرهای کوچکتر، رزین تبادل یونی نیز گاهی اوقات دور ریخته می‌شود و پس از تخلیه، با رزین جدید پر می‌شود. در پایین روش کاربردی و بسیار آسان این احیاسازی پرداخته ایم:
ابتدا باید رزین سختی گیر میکس بد را در یک ظرف بزرگ ریخته و به آن آب اضافه کنید (بهتر است آب اضافی شده حاوی مقداری نمک باشد تا مرحله بعدی به سهولت و دقت بالا انجام شود). از آنجایی که چگالی رزین آنیونی با رزین کاتیونی بسیار تفاوت دارد، رزین کاتیونی در کف ظرف ته نشین شده و رزین آنیونی در روی آب باقی می ماند و این ویژگی کار احیاء را بسیار راحت می کند تا بتوانید آن ها را از یکدیگر جدا کرده و به راحتی مواد احیا سازی را به آنها اضافه کنید. پس از انجام بازسازی و خشک کردن آنها، باید به کمک جریان هوا آنها را با یکدیگر ترکیب کنید. فقط توجه داشته باشید که پساب بدست آمده از احیاسازی، خطرناک است و باید به صورت کنترل شده دفع گردد تا به آبهای زیر زمینی راه پیدا نکند.
بنابراین پیشنهاد ما این است که اگر شرایط احیا سازی و یا دفع پساب آن را ندارید، بهتر است رزین میکس بد جدید خریداری کنید و با درصد ترکیب 60 به 40، آنیونی به کاتیونی مخزن سختی گیر را پر کنید.
مطلب فوق العاده تکمیلی بود
خیلی ممنون از انتشار این مقاله