رزین تبادل یونی چیست؟

واکنش تبادل یونی یک واکنش شیمیایی برگشت پذیر است. جایی که یون های محلول از فاز محلول خارج می شوند و یون های دیگر با همان بار الکتریکی جایگزین می شوند. رزین تبادل یونی یک محیط فیزیکی است. که واکنش های تبادل یونی را تسهیل می کند. در زیر نمونه ای از واکنش تبادل یونی آورده شده است.

فروشگاه آقای پمپ دارنده انواع تصفیه آب های صنعتی از جمله رزین تبادل یونی و کربن اکتیو می باشد. برای ثبت سفارشات خود با کارشناسان ما در تماس باشید و از یک مشاوره رایگان نیز برخوردار شوید

رزین تبادل یونی

خواص فیزیکی رزین

رزین‌های تبادل یونی معمولی از یک ماتریس پلیمری با پیوند متقابل با توزیع نسبتاً یکنواختی از مکان‌های فعال یونی در سراسر ساختار تشکیل شده‌اند. یک رزین تبادل کاتیونی با ماتریس بار منفی و یون های مثبت قابل تعویض (کاتیون ها) نشان داده شده است.

مواد تبادل یونی به صورت کروی یا گاهی اوقات گرانول هایی با اندازه و یکنواختی خاص برای رفع نیازهای یک کاربرد خاص فروخته می شوند. اکثراً به شکل کروی (مهره) یا به صورت رزین معمولی با توزیع اندازه ذرات چند پراکنده از حدود 0.3 میلی متر تا 1.2 میلی متر (مش 50-16) یا به صورت رزین با اندازه ذرات یکنواخت (UPS) با تمام دانه ها در یک ذره باریک تهیه می شوند. 

در حالت متورم آب، رزین های تبادل یونی معمولاً وزن مخصوص 1.1-1.5 را نشان می دهند. چگالی ظاهری که در یک ستون نصب شده است شامل 35-40 درصد حجم خالی معمولی برای یک محصول کروی است. چگالی ظاهری در محدوده 560-960 گرم در لیتر (35-60 پوند بر فوت 3) برای محصولات رزینی مرطوب معمول است.

رزین آنیونی پرولایت

نحوه عملکرد رزین تبادل یونی

در این فرآیند تبادل یونی در آب اتفاق می افتد، به طوری که یون های فاز مایع به رزین جامد یا تبادل یونی عبور می کنند. و چون آب ترکیبی است که یون های خود را متعادل می کند و بار الکتریکی متعادلی دارد، یون های دیگری از فاز جامد به آب یا فاضلاب منتقل می شوند تا جایگزین یون های 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 می گیرند.

در طبیعت، زئولیت ها به عنوان منبع طبیعی برای این فرآیند شناخته می شوند. این رزین ها به دو دسته آنیونی و کاتیونی تقسیم می شوند. 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 رزین های تبادل یون رزینی

  1. تامین کننده آب خالص برای تامین آب صنعتی موردنیاز نیروگاه ها
  2. تامین آب خالص مورد نیاز مبدل های حرارتی
  3. تامین آب خالص صنایع شیمیایی،آرایشی و بهداشتی و داروسازی
  4. تامین آب دمین مورد نیاز صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی
انواع رزین تبادل یونی

ستون های تبادل یون رزینی (IX) – سختی گیر (Cation Column)

به طور کلی وجود کاتیون های 2 و 3 ظرفیتی مانند کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز، آلومینیوم باعث سختی آب می شود. اما از آنجایی که میزان این کاتیون ها 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 می تواند مشکل ساز باشد و باعث رسوب و رسوب این تاسیسات شود.

از نظر مصرف صنعتی، آب از نظر پیچیدگی به 4 گروه تقسیم می شود که عبارتند از:

گروه 1: آبهایی با سختی کربنات کلسیم کمتر از 50 میلی گرم در لیتر یا آب نرم
گروه 2: آب هایی با سختی 50 تا 150 میلی گرم در لیتر که به صورت کربنات کلسیم یا آب نسبتاً سخت محاسبه می شود.
گروه 3: آب هایی با سختی 150 تا 300 میلی گرم در لیتر از نظر کربنات کلسیم یا آب سخت.
گروه چهارم: آبهایی با سختی کربنات کلسیم بیش از 300 میلی گرم در لیتر که به آنها آبهای بسیار سخت می گویند.

رزین کاتیونی پرولایت

کاربرد رزین تبادل یونی در صنایع شیمیایی چیست؟

جداسازی فلز:

از فرآیندهای تبادل یونی برای جداسازی و خالص سازی فلزات استفاده می شود.
از جمله جداسازی اورانیوم از پلوتونیوم و سایر اکتنیدها، از جمله توریم، لانتانیم، نئودیمیم، ایتریم، ساماریوم و لوتتیوم، و همچنین از 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 نشد.

استخراج اورانیوم:

گلوله های تبادل یونی یک جزء مهم شستشو در استخراج اورانیوم هستند. شستشوی درجا شامل استخراج آب حاوی اورانیوم از چاه های عمیق است.
محلول اورانیوم بازیافت شده سپس به دانه های رزین فیلتر می شود.
در طی فرآیند تبادل یونی، گلوله های رزین اورانیوم از محلول جذب می شوند.
این رزین های غنی از اورانیوم سپس به نیروگاه ها منتقل می شوند. پس از جدا شدن U3O8، یک کیک زرد از دانه های رزین تشکیل می شود.
این گلوله های رزین قابل استفاده مجدد هستند.
فرآیند تبادل یونی همچنین برای جداسازی سایر عناصر شیمیایی مانند زیرکونیوم و هافنیوم برای صنعت هسته ای مهم است.

کاتالیزور:

رزین های تبادل یونی به عنوان کاتالیزور در سنتز آلی استفاده می شوند.
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 مکان های اسیدی یا قلیایی در یک لایه سخت ناهمگن که کاتالیزور را از مواد دیگر جدا می کند، انجام می شود.

رزین تبادل یونی

مشخصات کلی رزین های تبادل یونی چیست؟

هر 4 دسته رزین های ذکر شده در مشخصات مشترک هستند که شامل موارد زیر می شود:

رزین های تبادل یونی ماتریس های پلیمری نامحلول هستند.

• این رزین ها حاوی یون های ناپایدار هستند.

• رزین های ناپایدار یون ها را مبادله می کنند.

• دسته بندی فوق بر اساس گروه عامل جایگزین متصل به پایه پلیمری است

رزین Resin (62)