رزین سختی گیر چیست و چگونه عمل می کند ؟
رزین سختی گیر به نوعی از رزین های تبادل یونی گفته می شود که قادر است یون های سخت کننده آب را حذف کرده و به این ترتیب آب را اصطلاحاً نرم سازد. سختی گیری آب چه در صنعت و چه در حیطه تصفیه آب شهری فرآیندی پر اهمیت بوده که البته به روش های مختلفی انجام می گیرد. از میان روش های موجود، استفاده از رزین راه حلی رایج و پرکاربرد است که در حال حاضر بسیاری از مراکز صنعتی و کارخانه جات ها به آن روی آورده اند.
به طور کلی استفاده از سختی گیر ها باعث می شود تا در اتصالات و قطعات تجهیزاتی همچون دیگ های بخار، مبدل های حرارتی، برج های خنک کننده و… رسوب های سخت آهکی تشکیل نگردد.
آب سخت نه تنها برای بسیاری از صنایع مشکل ساز است، بلکه سلامت بدن انسان را نیز تهدید کرده و باعث بروز بیماری های کلیوی می گردد.
در ادامه این مطلب قصد داریم تا شما را با ماهیت رزین سختی گیر و چگونگی مکانیسم عمل آن آشنا کنیم؛ از اینکه تا انتها با نشریه جهان شیمی فیزیک همراهی می کنید متشکریم.
رزین سختی گیر چیست؟
پیش از این نیز اشاره شد که یک رزین سختی گیر در حقیقت یک رزین تبادل یونی است که با استفاده از انجام واکنش های برگشت پذیر تبادل یون، به جاگزینی یا حذف یون های دلخواه ما می پردازد.
از آنجایی که رزین های تبادلی انواع مختلفی دارند و به دو دسته کلی کاتیونی و آنیونی تقسیم می شوند، به منظور حذف کاتیون های سختی آور آب باید رزین مناسبی را انتخاب کرد. به طور معمول برای حذف کاتیون ها و فلزات موجود در آب از رزین نوع SAC استفاده می شود که در واقع یک رزین تبادلی کاتیون اسید قوی می باشد.
این رزین از یک قسمت پایه پلیمری آلی و یگ گروه عاملی تشکیل شده است که پایه پلیمری آن از پلی استایرن دی وینیل بنزن بوده که به یک گروه سولفونات متصل شده است.
چگونگی عملکرد رزین سختی گیر
گرچه برای حذف ناخالصی های آب، فلزات و اسید های مختلف موجود در آب از انواع مختلفی از رزین های کاتیونی و آنیونی استفاده می شود؛ اما برای حذف دو فاکتور مهم تأثیر گذار بر میزان سختی آب یعنی کاتیون های کلسیم و منیزیم از رزین پلی استایرن سولفونات و رزین های برند پرولایت استفاده می گردد.
گروه سولفونات که دارای یک بار منفی است، به سدیم متصل شده است و بنابراین رزین در حالت عادی ترکیبی کاملاً خنثی می باشد.
برای آغاز فرآیند سختی گیری، باید آب سخت را از روی این نرم کننده آب عبور داد تا آب و رزین سطح تماس مناسبی داشته باشند. هنگامی که آب در تماس با رزین قرار می گیرد، گروه سولفونات به دلیل تمایلش به کاتیون های با ظرفیت بالاتر از یک، سدیم متصل به خود را رها کرده و با کلسیم پیوند برقرار می کند.
از آن جایی که ظرفیت گروه سولفونات یک می باشد، دو بار مثبت کلسیم یا منیزیم بین دو گروه سولفونات به اشتراک گذاشته می شود. با انجام این مکانیسم یون سدیم درون آب آزاد شده، یون های منیزیم و کلسیم به رزین سختی گیر جذب می شوند و به این ترتیب آب نرم می گردد.
نکته قابل توجه در خصوص عملکرد این رزین ها آن است که این سختی گیر ها طول عمر مشخصی دارند و بعد از گذشت مدت زمان معینی، اشباع می شوند. در صورت وقوع این اتفاق رزین تبادلی باید احیاء گردد تا مجدداً قابل استفاده باشد.
برای احیای رزین ها معمولاً از ترکیبات شیمیایی همچون اسید سولفوریک یا اسید کلریدریک استفاده می شود چرا که نوع رزین، کاتیون اسید قوی است. استفاده از اسید سولفوریک معمولاً به دلیل احتمال تشکیل رسوب کلسیم سولفات راندمان را پایین می آورد و به همین دلیل نیز باید به تدریج به سختی گیر اضافه گردد.
