تعیین ظرفیت رزین کاتیونی چگونه است؟

تعیین ظرفیت رزین کاتیونی یکی از نکات مهم در کاربرد این رزین هاست. همان طور که می دانیم رزین های تبادل یونی هر چند سال یکبار باید تعویض شوند. برای تعیین زمان تعویض این رزین ها، باید حجم آن ها مورد محاسبه قرار گیرد و این که ظرفیت دستگاه رزین سختی گیر شما چقدر است. کاربرد رزین کاتیونی در حذف آلاینده های بار مثبت یا کاتیون های مضر آب است. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به چگونگی تعیین ظرفیت رزین کاتیونی می پردازیم.

رزین کاتیونی چیست؟

با فرایند تبادل یونی که به عنوان واکنشی برگشت پذیر تعریف می شود، یون های آلاینده و رسوب کننده از محلول خارج شده و یون های مفید با بار الکتریکی یکسان جایگزین آن ها می شود. رزین های تبادل یونی، یک محیط فیزیکی مناسب برای تسهیل واکنش های تبادل یونی فراهم می کنند. در صورتی که خود آن ها به عنوان یک واکنش شیمیایی نیستند. این رزین ها متشکل از پلیمرهای آلی تشکیل شده از هیدروکربن ها هستند. در کل فضای پلیمری، مکان برای تبادل یونی وجود دارد.

در کل رزین های تبادل یونی به دو دسته کاتیونی و آنیونی تقسیم می شود که هر کدام برای حذف یون هایی با بار الکتریکی همنام به کار برده می شوند. رزین های کاتیونی آلایندهایی با بار مثبت را با یون های دیگر جایگزین می کنند. دو دسته رزین های کاتیونی اسید قوی و اسید ضعیف وجود دارد.

خواص رزین کاتیونی در حذف سختی آب

کاربرد رزین کاتیونی برای موارد مختلفی است. به عنوان مثال از این رزین برای حذف سختی آب استفاده می شود. رزین کاتیونی با حذف یون های سخت، به نرم کردن آب مناطق مسکونی، تجاری و صنعتی کمک می کنند. این رزین ها به صورت آهن رباهای کوچک، یون های کلسیم و منیزیم را حذف می کنند. عملکرد این رزین ها با جایگزین کردن یون های مذکور با سدیم صورت می گیرد.

باید توجه داشت که رزین های کاتیونی، دارای عملکردی دایمی نبوده و در صورت اشباع شدن فیلتر از یون های سخت، باید تعویض شوند. یکی از راه های احیای رزین ها، قرار دادن آن ها در آب نمک است.

تعریف تعیین ظرفیت رزین کاتیونی

در یک فرایند تبادل یونی علاوه بر محاسبه ظرفیت کیفی رزین، میزان ظرفیت کمی آن نیز باید تعیین شود. کل ظرفیت تبادل یونی را ظرفیت کیفی رزین و ظرفیت عملیاتی یا ظرفیت ستون را ظرفیت کمی آن می گویند. ظرفیت را در سختی گیرها با واحد ppm بیان می کنند. ظرفیت رزین را به این صورت تعریف می کنند که چه مقدار رزین تصفیه آب می تواند میزان سختی را از یک جریان آب (دبی مشخص) با دمای معین، کاهش دهد تا به عدد مشخصی برسد. سیلیس در سختی گیرها به کار برده می شوند.

محاسبه مقدار رزین سختی گیر

برای تعیین ظرفیت رزین کاتیونی، روش های مختلفی به کار برده می شود. یکی از این روش ها با محاسبه مقدار رزین بر اساس ظرفیت سختی گیر است. در این روش، مقدار ۲۵ لیتر رزین کاتیونی برای هر ۳۰ کیلوگرین در سختی گیرهای رزینی کاتیونی حساب می شود.

در یکی دیگر از این روش ها، محاسبه بر اساس ظرفیت گذر آب از سختی گیر انجام می شود. با استفاده از فرمول  V = Q ͯ TH ͯ ۰.۰۵۸، حجمی از رزین که برای تبادل یونی سختی گیر لازم است از طریق میزان دبی آب در گردش محاسبه می شود. در این فرمول، V حجم رزین مصرفی را نشان می دهد که بر اساس لیتر است. Q نیز نشان دهنده دبی آب در گردش بر اساس gpm است. سختی آب، میزان یون های سخت آب بر اساس ppm را نشان می دهد.

دو روش دیگر برای محاسبه مقدار رزین مصرفی سختی گیر وجود دارد که یکی از آن ها بر اساس حجم مخزنی سختی گیر رزینی و دیگری بر اساس ظرفیت برودتی برج خنک کننده است.

کاربرد رزین کاتیونی در نرم کردن آب، از مهمترین کاربردهای آن است.