رزین تبادل یونی چیست؟
همان طور که از اسم رزین تبادل یونی مشخص است از این محصول برای تبادل یونی یک رزین یا پلیمر استفاده میشود و به عنوان بستری برای تبادل یونی عمل می‌کند. رزین تبادل یونی (Ion Exchange Resin) نوعی ماده جامد است که قابلیت تبادل یون را دارد. این رزین‌ها به طور عمده از پلیمرهای مصنوعی تشکیل شده‌اند و قادر به جذب یون‌ها و تبادل آنها با یون‌های دیگر هستند. به همین دلیل به آن رزین تبادل یونی می‌گویند. رزین‌های تبادل یونی معمولاً به صورت کروی یا حبابی شکل هستند و در انواع مختلفی با قابلیت تبادل یونی متفاوت وجود دارند. به علاوه، واحد اندازه گیری آنها، لیتر است.
فهرست مطالب
فروشگاه آقای پمپ دارنده انواع تصفیه آب های صنعتی از جمله رزین تبادل یونی و کربن اکتیو می‌باشد. برای ثبت سفارشات خود با کارشناسان ما در تماس باشید و از خدمات مشاوره رایگان نیز برخوردار شوید.
انواع رزین تبادل یونی
اولین و ابتدایی‌ترین دسته بندی که می‌توان برای رزین های تبادل یونی به کار برد، دسته رزین طبیعی و مصنوعی است.
رزین طبیعی: رزین تبادل یونی طبیعی اغلب از منابع طبیعی مانند کانی‌ها و سنگ‌های معدنی استخراج میشود. برخی از مثال‌های رزین تبادل یونی طبیعی عبارتند از رزین زئولیت، رزین مخمریت و رزین لینیت.
رزین مصنوعی: رزین تبادل یونی مصنوعی نیز به وسیله فرآیندهای شیمیایی تولید میشود. این نوع رزین‌ها معمولاً از پلیمرهای مصنوعی مانند پلی‌استیرن، پلیاکریلات و پلی‌وینیل‌پیرولیدون ساخته می‌شوند.
در مرحله بعدی رزین‌ها به 3 دسته اصلی تقسیم می‌شوند که این دسته بندی شناخته شدهترین و رایجترین دسته بندی در بین کاربران است. البته جز رزین‌های مصنوعی به شمار میآیند.
1- رزین آنیونی
رزین آنیونی یک نوع رزین است که دارای گروه‌های آنیونی منفی است. این رزین‌ها به عنوان جاذب‌های یونی در فرآیندهای مختلف استفاده می‌شوند. آنیون‌ها مثل یون‌های منفی هستند و می‌توانند به طور انتخابی به آنها بپیوندند و جدا شوند. رزین‌های آنیونی می‌توانند در فرآیندهای جذب یون، تصفیه آب، تصفیه هوا، روغن‌زایی و صنایع دیگر مورد استفاده قرار بگیرند. آنها می‌توانند یون‌های آلاینده را از محیط زیست حذف کنند و آب یا هوا را به طور موثر تصفیه کنند. معمولاً رزین‌های آنیونی به صورت گرانول‌هایی با ساختار مساوی عرضه می‌شوند. این ساختار مساوی به آنها کمک می‌کند تا به‌طور کارآمد برای جذب یون‌های آلاینده در محیط زیست عمل کنند. با گذشت زمان و پس از جذب آلاینده‌ها، رزین آنیونی ممکن است نیاز به بازیابی و بازیافت داشته باشد. حال رزین آنیونی به دو دسته تقسیم میشود:
- رزین آنیونی قوی
این نوع رزین‌ها دارای گروه‌های آنیونی قوی هستند که قادر به جذب یون‌های آنیونی با بار منفی هستند. مثال‌هایی از رزین‌های آنیونی قوی عبارتند از: رزین استایرن-دیوینیل‌بنزن (SDBR)، رزین استایرن-متیل‌متاکریلات (SMMA) و رزین استایرن-دیوینیل‌بنزن-تریمتیلآمونیوم کلراید (SDBR-TMAC).
- رزین آنیونی ضعیف
این نوع رزین‌ها دارای گروه‌های آنیونی ضعیف هستند که قادر به جذب یون‌های آنیونی با بار منفی نیز هستند، اما در مقایسه با رزین‌های آنیونی قوی، قدرت جذب کمتری دارند. مثال‌هایی از رزین‌های آنیونی ضعیف عبارتند از: رزین استایرن-دیوینیل‌بنزن-دی‌متیل‌آمین (SDBR-DMA) و رزین استایرن-دیوینیل‌بنزن-تریمتیلآمونیوم کلراید (SDBR-TMAC).
2- رزین کاتیونی
رزین کاتیونی یک نوع رزین است که دارای گروه‌های کاتیونی باردار (با بار مثبت) است. این گروه‌های کاتیونی می‌توانند با یون‌های آبی مثبت بار به صورت تعادلی و یا با تبادل یونی در محلول‌های آبی واکنش کنند. رزین کاتیونی معمولاً بر پایه پلیمری است که در فرآیندهای شیمیایی سنتز میشود. این رزین‌ها می‌توانند به عنوان جاذب‌های یونی برای حذف یون‌های آبی، مانند کاتیون‌های منفی بار مثل یون‌های کلرید، سولفات و نیترات از محلول‌های آبی استفاده شوند. استفاده‌های رایج رزین کاتیونی شامل تصفیه آب، طبقه‌بندی یونی، رفع آب‌های زیرزمینی و بهبود کیفیت آب است. همچنین، رزین کاتیونی نقش مهمی در صنعت داروسازی، پتروشیمی و صنایع غذایی ایفا می‌کند. اکنون همان رزین کاتیونی به دو دسته تقسیم میشود:
- رزین‌های کاتیونی قوی
این نوع رزین‌ها دارای گروه‌های سولفونیک (SO3H) هستند و بسیار قوی در جذب کاتیون‌ها عمل می‌کنند. آنها معمولاً با یون‌های هیدروژن (H+) تبادل می‌کنند و کاتیون‌ها را از محلول جدا می‌کنند. مثال‌هایی از رزین‌های کاتیونی قوی عبارتند از رزین‌های سولفونیک استایرن (SAC) و رزین‌های سولفونیک فنولیک (SPhC).
- رزین‌های کاتیونی ضعیف
این نوع رزین‌ها دارای گروه‌های آمینی (NH2) هستند و در جذب کاتیون‌ها کمی ضعیف‌تر از رزین‌های کاتیونی قوی عمل می‌کنند. آنها معمولاً با یون‌های هیدروژن (H+) تبادل می‌کنند و کاتیون‌ها را از محلول جدا می‌کنند. مثال‌هایی از رزین‌های کاتیونی ضعیف عبارتند از رزین‌های آمینی و رزین‌های قابل تبدیل به آمین.
انتخاب نوع رزین آنیونی و کاتیونی مناسب، بستگی به نوع کاتیون‌های مورد نظر و شرایط کاربرد دارد.
3- رزین میکسبد
این رزین‌ها به ترکیبی از دو نوع رزین کاتیونی و آنیونی اطلاق میشود. با ترکیب این دو نوع رزین، یک ترکیب مخلوط شده که به عنوان رزین میکسبد شناخته میشود، تشکیل میشود. رزین میکسبد به عنوان یک جاذب یونی استفاده میشود. از طریق جذب یون‌های موجود در محلول، رزین میکسبد میتواند یون‌های موجب فلزات سنگین، آلاینده‌های آلی و مواد دیگر را از محلول جدا کند و آب را تصفیه کند. این رزین‌ها در فرایندهای تصفیه آب صنعتی، تصفیه آب خانگی، تصفیه فاضلاب و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می‌شوند.
رزین سختی گیر چیست؟
رزین پرولایت چیست؟
رزین پرولایت ظرفیت بسیار بالایی دارند و دارای عملکرد جنبشی باورنکردنی می باشد. این رزین بسیار نرم کننده و قابیلیت ضد معدنی آب طراحی شده است. که به صورت گشترده در زمینه های صنعتی ، تجاری، خانگی مورد استفاده قرار می گیرد.
رزین سختی گیر پرولایت مقاومت فیزیکی بسیار بالایی که یک نرم کننده آب و غیر معدنی نیز شناخته شده است. این نوع رزین را می‌توان با شستشوی با نمک (NaCl) بازسازی کرد. که در این فرآیند کلسیو منگنز از آن خارج می شوند.
کاربرد های رزین پرولایت
پرولایت در زمینه تصفیه آب و همچنین در صنعت داروسازی، مواد غذایی و بیوتکنولوژی که برای حذف املاح موجود در آب است مورد استفاده قرار می گیرد.
مزیت های رزین سختی گیر پرولایت
- ظرفیت عملکرد بالایی در حذف سختی آب دارد.
- پایداری فیزیکی و شیمیایی این رزین بسیار عالی می‌باشد و قابلیت احیا و بازسازی آن بسیار مؤثر است.
- درنتیجه واکنش پرولایت با آب، مواد و ترکیبات کمتری را تولید می کند.
نحوه عملکرد رزین تبادل یونی
فرآیند تبادل یونی در آب اتفاق می‌افتد. این فرآیند به این صورت است که یون‌های فاز مایع به رزین جامد با تبادل یونی عبور می‌کنند. به علت اینکه آب ترکیبی است که یون‌های خود را متعادل می‌کند و بار الکتریکی متعادلی دارد، یون‌های دیگری از فاز جامد به آب یا فاضلاب منتقل می‌شوند تا جایگزین یون‌های خارج شده از آب شوند. این رزین ها معمولاً از ترکیبات پلیمری مانند پلی استایرن، رزین های فنل فرمالدئیدی و رزین های اپوکسی ساخته می شوند و گروه هایی از مواد سولفوریک، کربوکسیلیک یا آمین روی آنها قرار می‌گیرد. در طبیعت، زئولیت‌ها به عنوان منبع طبیعی برای این فرآیند شناخته می‌شوند. این رزین ها به دو دسته آنیونی و کاتیونی تقسیم می‌شوند. به طور کلی، اگر TDS آب بالاتر از 2000 میلی گرم در لیتر باشد، فرآیند تبادل یونی راه خوبی برای کاهش محتوای املاح نیست.
کاربرد رزین‌های تبادل یون رزینی
- تامین آب خالص مورد نیاز مبدل‌های حرارتی
- تامین آب مورد نیاز صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی
- تامین کننده آب خالص برای تامین آب صنعتی موردنیاز نیروگاه‌ها
- تامین آب خالص صنایع شیمیایی،آرایشی و بهداشتی و داروسازی
ستون‌های تبادل یون رزینی (IX) – سختی گیر (Cation Column)
به طور کلی وجود کاتیون‌های 2 و 3 ظرفیتی مانند کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز، آلومینیوم باعث سختی آب میشود. اما از آنجایی که میزان این کاتیون‌ها در مقایسه با کلسیم و منیزیم بسیار کم است، سختی آب عمدتاً به دلیل وجود دو کاتیون کلسیم و منیزیم است. از نظر مصارف صنعتی به خصوص در تاسیسات حرارتی، سختی میتواند مشکل ساز باشد و باعث رسوب این تاسیسات شود.
آب از نظر پیچیدگی در مصارف صنعتی به 4 گروه تقسیم میشود که عبارتند از:
گروه 1: آبهایی با سختی کربنات کلسیم کمتر از 50 میلی گرم در لیتر که به آنها آب نرم می‌گویند.
گروه 2: آب هایی با سختی 50 تا 150 میلی گرم در لیتر که به صورت کربنات کلسیم یا آب نسبتاً سخت محاسبه می‌شوند.
گروه 3: آب هایی که با سختی 150 تا 300 میلی گرم در لیتر از نظر کربنات کلسیم هستند.
گروه چهارم: آب هایی با سختی کربنات کلسیم بیش از 300 میلی گرم در لیتر که به آنها آب های بسیار سخت می‌گویند.
کاربرد رزین تبادل یونی در صنایع شیمیایی
جداسازی فلز:
از فرآیندهای تبادل یونی برای جداسازی و خالص سازی فلزات استفاده میشود. از جمله جداسازی اورانیوم از پلوتونیوم و سایر اکتنیدها، از جمله توریم، لانتانیم، نئودیمیم، ایتریم، ساماریوم و لوتتیوم، و همچنین سایر لانتانیدها. دو نوع عناصر خاکی کمیاب وجود دارد. لانتانیدها و اکتینیدها. اعضای هر سری خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار مشابهی دارند. برای سال‌ها، تبادل یونی تنها روش جداسازی خاک‌های کمیاب در مقیاس بزرگ بود. این برنامه توسط فرانک اسپدینگ در دهه 1940 اختراع شد.
استخراج اورانیوم:
گلوله های تبادل یونی یک جزء مهم شستشو در استخراج اورانیوم هستند. شستشوی درجا شامل استخراج آب حاوی اورانیوم از چاه‌های عمیق است. محلول اورانیوم بازیافت شده و سپس به دانه‌های رزین فیلتر میشود. در طی فرآیند تبادل یونی، گلوله‌های رزین اورانیوم از محلول جذب می‌شوند. این رزین‌های غنی از اورانیوم سپس به نیروگاه‌ها منتقل می‌شوندو در نهایت پس از جدا شدن U3O8، یک کیک زرد از دانه‌های رزین تشکیل میشود. لازم به ذکر است که این گلوله های رزین قابل استفاده مجدد هستند. فرآیند تبادل یونی همچنین برای جداسازی سایر عناصر شیمیایی مانند زیرکونیوم و هافنیوم در صنعت هسته‌ای حائز اهمیت است.
کاتالیزور:
رزین های تبادل یونی به عنوان کاتالیزور در سنتز آلی استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، عقیم سازی و هیدرولیز. پلیمرهای تبادل یونی دارای گروه‌های اسیدی یا قلیایی هستند که می‌توانند واکنش‌های کاتالیزشده اسید-باز را تحریک کنند. این کار با ایجاد مکان‌های اسیدی یا قلیایی در یک لایه سخت ناهمگن که کاتالیزور را از مواد دیگر جدا می کند، انجام میشود.
مشخصات کلی رزین‌های تبادل یونی
همه رزین‌ها دارای ویژگی‌های مشترکی هستند که شامل موارد زیر میشود:
- این رزین ها حاوی یون‌های ناپایدار هستند.
- رزین های ناپایدار یون‌ها را مبادله می‌کنند.
- رزین های تبادل یونی ماتریس‌های پلیمری نامحلول هستند.
- دسته بندی فوق بر اساس گروه عامل جایگزین متصل به پایه پلیمری است.
رزین رنگبر
رزین رنگبر یا همان رزین تبادل یونی از پلیمر های ارگانیک به دست می آیند که دارای سه نوع رزین میکسبد و رزین کاتیونی ، رزین آنیونی می باشد. این محصول دارای برند های مختلفی اعم از پرولایت، پترولایت، لواتید، آمبرلایت می باشد.
انواع رزین تصفیه آب
رزین تصفیه آب یکی از کاربردی ترین مواد استفاده شده در سیستم های تصفیه آب می باشد. از انواع رزین تصفیه آب می توان به رزین آنیونی و رزین کاتیونی اشاره کنیم. هر کدام از این رزین ها به دو نوع تقسیم می شود که به شرح زیر می باشد.
- رزین آنیونی قوی.
- رزین آنیونی ضعیف.
- رزین کاتیونی قوی.
- رزین کاتیونی ضعیف.
کاربرد رزین تصفیه آب نوع کاتیونی
از کاربرد های رزین تصفیه آب نوع کاتیونی می توان به از بین بردن سختی موقت آب که شامل کلسیم و منیزیم و… می باشد اشاره کنیم. رزین های تصفیه آب کاتیونی با بار مثبت برای حذف آلودگی های یونی با بار مثبت در آب مناسب هستند. رزین های سختی گیر آب نوع کاتیونی دارای دو نوع ضعیف و قوی می باشد که کاربردشان با هم متفاوت می باشد. از رزین کاتیونی قوی برای حذف کامل یون های سخت می توان استفاده نمود. از مزایا این نوع از رزین تصفیه آب کاتیونی می توان به جذب کردن تمام فلزات موجود در آب اشاره کرد. رزین کاتیون ضعیف فقط کاتیون های مرتبط با سختی موقت را از بین می برد . از مزایا این نوع از رزین های کاتیونی می توان به بازده بالای آن اشاره کنیم.
کاربرد رزین تصفیه آب نوع آنیونی
از رزین های تصفیه آب آنیونی می توان به عنوان جذب یون ها و فیلتر برای تصفیه آب استفاده نمود. این محصول برای حذف پرکلرات، آرسنیک و کربن آلی مناسب می باشد. این نوع رزین هم همانند رزین کاتیونی به دو نوع رزین آنیونی ضعیف و رزین آنیونی قوی تقسیم بندی می شود.
سوالات متداول رزین تبادل یونی
رزین‌های تبادل یونی پس از گذشت مدتی از فرآیند تصفیه آب بسته به پارامترهای طراحی سیستم تصفیه آب، با کاتیون‌ها یا آنیون‌های موجود اشباع می‌شوند و نیاز به بازسازی با آب مقطر و آب نمک دارند. اگر سیستم تصفیه آب رزینی به درستی طراحی شده باشد و رزین تصفیه آب به طور منظم و مناسب بازسازی شود، رزین می تواند بین 5 تا 10 سال دوام بیاورد و مورد استفاده قرار گیرد. عواملی مانند سطوح بالای کلر و کلرامین در آب، وجود آهن زیاد در آب، بازسازی سریع رزین قبل از رسیدن به حد اشباع، و بازسازی چندین مدل رزین در کنار هم میتواند به طور قابل توجهی عمر رزین را کاهش دهد.
ماده‌ای کوچک مانند مهره می‌باشد که کل فرآیند دیونیزه شدن آب را به حالت خفگی در می‌آورد. این رزین، یون‌های شارژ نشده غیر ضروری را کاتالیز کرده و آب بسیار تمیزی را تحویل می‌دهد. از این آب می‌توان برای کاربردهای پزشکی، زیستی یا آزمایشگاهی استفاده کرد.
رزین تبادل یونی کاتیونی با فرم سدیمی را با آب نمک و رزین‌های کاتیونی فرم هیدروژنی را با محلول اسیدی اسید سولفوریک یا اسید کلریدریک، احیا می‌کنند.
چطور بفهمیم رزین تبادل یونی که میخریم اصل است؟
روشی برای تست وجود داره؟
سلام روز بخیر. رزین تبادل یونی را میتونید براساس عملکرد ، نوع رزین و برندشون مورد بررسی قرار بدید و اینکه روش خاصی برای تست اون وجود ندارد.
سلام وقت بخیر. نحوه احیاء رزین تبادل یونی به چه صورته، امکانش هست راهنمایی بفرمایید؟؟
سلام روز بخیر. میتواند رزین تبادل یونی را قبل از استفاده با آب مقطر شست و شو دهید.
سلام و عرض ادب.
یک مدل رزین اسید قوی برای تصفیه آب آشامیدنی میخواستم. چه مدلی بهم پیشنهاد می دهید؟
سلام روز بخیر. میتوانید از رزین C100E استفاده کنید.