تفاوت بین رزین آنیونی و رزین کاتیونی
احتمالا تاکنون برای شماهم این سوال پیش آمده که تفاوت بین رزین آنیونی و کاتیونی چیست؟ چرا که این دو رزین از پر کاربردترین‌ها و رایجترینها رزین‌ها در صنعت به شمار می‌آیند. در ابتدا لازم است یک توضیح کلی راجب این رزین ها بدهیم. در اصل رزین های کاتیونی و آنیونی، هر کدام نوعی رزین تبادل یونی هستند. این رزین ها از یک ماده متخلخل و پلیمری در اسید، باز و به شکل نا محلول ساخته می‌شوند. در حقیقت رزین‌های تبادل یونی از دانه‌های هیدروکربنی ساخته می‌شوند که به طور تقریبی می‌توان گفت که قطر آن‌ها 12 میلی متر است.
این گروه از رزین‌ها که به گروه آنیونی معروف هستند، حاوی آنیون‌های فعالی هستند که قابلیت حذف یون‌های نیترات و کلریدهای آب را دارند. ساختار این گروه از رزین‌های تبادل یونی از پلیمرهایی مانند پلی استایرن یا پلی اکریلیک تشکیل شده است. همانطور که گفته شد، رزین های آنیونی روی آلایندههایی که دارای یون‌های بار منفی هستند، عمل می‌کنند. رزین‌های آنیونی به دو دسته طبقه بندی می‌شوند:
- رزین آنیونی پایه ضعیف
- رزین آنیونی پایه قوی
منظور از واژه (قوی) در این‌جا به معنای قدرت آن‌ها در تبادل یونی است. هرچه رزین قوی‌تر باشد، ظرفیت تبادل یونی بالاتر است.
تفاوت رزین های آنیون بازی ضعیف و قوی
رزین آنیونی پایه ضعیف دارای خلوص قلیایی کم‌تری نسبت به پایه قوی است، اما از رزین آنیونی قوی، قوی‌تر است. این رزین توانایی جذب آنیون اسیدهای معدنی قوی مانند اسید کلریدریک، اسید سولفوریک و اسید نیتریک را دارد، اما در برابر اسیدهایی مانند اسید کربنیک و اسید سالیسیلیک که اسیدهای ضعیفی هستند، ناتوان است. در اصل رزین‌های آنیونی با پایه ضعیف در سطوح pH بالاتر خنثی می‌شوند. رزین های بازی ضعیف بار خود را در PH بالا حفظ نمی‌کنند زیرا تحت deprotonation قرار می‌گیرند. با این حال، آن‌ها پایداری مکانیکی و شیمیایی عالی را ارائه می‌دهند. به علاوه، با نرخ بالای تبادل یونی، رزین آنیونی با پایه ضعیف را برای نمک های آلی مناسب می‌کند.
رزین آنیونی بازی قوی
رزین آنیونی بازی قوی از اتصال یک کوپلیمر و یک گروه عامل یونی تشکیل شده است. عملکرد رزین‌های آنیونی بازی قوی حاصل موقعیت‌های تبادل(Exchange Sites) چهارتایی آمونیوم است. در اصل این مواد حاوی بخش‌های یونی قابل تعویض نیستند. و به عنوان جذب کننده اسید عمل می‌کنند. آن‌ها قادر به جذب اسیدهای قوی هستند و به آسانی توسط کاستیک احیا می‌شوند.
رزین کاتیونی در واقع نوعی رزین هستند که قابلیت حذف یونهایی مانند کلسیم، منیزیم، منگنز، آهن، پتاسیم و سدیم را دارند. اگر بخواهیم رزین های کاتیونی را از نظر عملکرد دسته بندی کنیم آن‌ها در دو دسته قرار می‌گیرند.
- رزین کاتیونی با چرخه هیدروژنی : در این فرآیند رزین های کاتیونی با آزاد کردن هیدروژن یک بار مثبت به درون آب ، pH آب را کاهش می‌دهد.
- رزین کاتیونی با چرخه سدیمی: در این فرآیند رزین کاتیونی سدیم یک بار مثبت را به درون محلول می‌فرستد و خود رزین تبادل یونی با کاتیون محلول پیوند یونی برقرار می‌کند.
لازم به ذکر است بگوییم که رزین‌های کاتیونی مانند رزین‌های آنیونی در دو دسته از نوع اسیدی ضعیف و اسیدی قوی قرار می‌گیرند.
تفاوت رزین های کاتیون اسیدی ضعیف و قوی
این نوع رزین‌ها که بر پایه اکریلیک ساخته شدهاند، قادر به تبادل یون با کاتیون‌های مرتبط با آب قلیایی هستند. به عبارت دیگر، بر خلاف نوع قوی این گروه از حلال‌ها، حذف تمامی ذرات کاتیونی موجود در آب امکان پذیر نیست. رزین‌های کاتیونی اسیدی ضعیف و قوی با هم برای افزایش کارایی فرآیند حذف کاتیون و کاهش سختی استفاده می شوند. استوکیومتری ضعیف در بازیابی و بازسازی رزین‌های کاتیونی استفاده می‌شود.
رزین کاتیونی اسیدی قوی
این نوع رزین توانایی بسیار بالایی در جذب ذرات کاتیونی دارد و گزینه مفیدی برای کاهش سختی آب و حذف سدیم محسوب می‌شود. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع رزین قابلیت تبادل یون با تمام کاتیون‌های موجود در آب است و واکنش آن به PH بستگی ندارد. به دلیل اسیدی بودن پایه این رزین ها، می‌توان آن‌ها را با اسیدهای قوی و محلول‌های آب و نمک بازسازی کرد.
فرق رزین کاتیونی و آنیونی
اولین و اصلیترین تفاوت بین رزین آنیونی و کاتیونی این است که یکی بار مثبت (کاتیون) و دیگری بار منفی (آنیون) دارد. عملکرد آن‌ها به گونه‌ایست که رزین‌های آنیونی با بار مثبت یون‌های دارای بار منفی را جذب می‌کنند، در حالی که رزین‌های کاتیونی یون‌های دارای بار منفی را جذب می‌کنند. دیگر تفاوت بین رزین آنیونی و کاتیونی در نحوه احیای آن‌ها است. همانطور که می‌دانید رزین‌های تبادل یونی پس از استفاده طولانی مدت اشباع می‌شوند و دیگر قادر به جذب یون‌های جدید نیستند، بنابراین به احیا و بازسازی نیاز پیدا می‌کنند.
یکی از روش‌های احیای رزین کاتیونی، شستوشو با محمول اسیدی است. منظور از محلول اسیدی در واقع محلولی با غلظت مناسب مانند هیدروکلریک اسید است که به رزین کاتیونی اضافه شود. از طریق این محلول اسیدی، یون‌های مثبت موجود در رزین‌ها حل می‌شود و بعد از اینکه رزین به صورت کامل از یون‌ها خالی شد، با آبکشی محلول اسیدی را از روی رزین کاتیونی شستوشو میدهیم. در آخر، محلول آبی که از شست‌وشوی رزین تولید شده، با محلول قلیایی (معمولاً هیدروکسید سدیم) ترکیب می‌شود. نهایتاً رزین کاتیونی پاک و آماده استفاده شود.
یکی از روش‌های احیای رزین آنیونی، شستوشو با محلول قلیایی است. در این روش محلول قلیایی مد نظر ما، باید مانند هیدروکسید سدیم از غلظت مناسبی برخوردار باشد و به رزین تزریق شود. تزریق این محلول قلیایی موجب حل شدن یون‌های منفی موجود در رزین می‌شود و پس از اینکه رزین به طور کامل از یون‌ها پاک شد، از طریق آبکشی، محلول قلیایی از روی رزین‌ها پاک می‌شود. در آخر محلول آبی تولید شده از شست‌وشوی رزین با محلول اسیدی (معمولاً هیدروکلریک اسید) ترکیب می‌شود تا در نهایت رزین آنیونی پاک و آماده استفاده شود.
اما روش‌های دیگری برای احیای رزین کاتیونی و آنیونی وجود دارند که عبارتند از: استفاده از محلول نمکی، حرارت دادن به رزین در دمای بالا و یا شستوشو با نوع دیگری از محلول‌های شوینده است.
کاربرد های رزین آنیونی
- حذف نیترات (NO3-) و پرکلرات (ClO4-) از محلول‌ها
- حذف یون‌های منفی آرسنیک
- امکان حذف ماده مضر کربن آلی کل (TOC) از آب آشامیدنی
- حذف کمپلکس‌های عنصر اورانیوم با بار منفی توسط رزین آنیونی پرولایت
- استفاده از رزین آنیونی به عنوان یک ضدعفونی کننده قوی برای عوامل میکربی
- امکان دیونیزه کردن آب و کاهش مواد معدنی آن
کاربرد های رزین کاتیونی
- حذف سختی آب و جایگزینی یون‌های منیزیم و کلسیم موجود در آب سخت از یون‌های سدیم
- نرم کننده و رقیق کننده
- حذف کلر، فلزات سمی و سرب موجود در آب
- حذف باریم و رادیوم
فروشگاه آقای پمپ یکی از معتبرترین واردکنندگان و تامین کنندگان رزین های تبادل یونی، رزین تصفیه آب ، رزین رنگبری و رزین سختی گیر در ایران است. شما می‌توانید از طریق تماس یبا کارشناسان ما در ارتباط باشید و علاوه بر بهره مندی از مشاوره رایگان، خریدئی مطمئن را تجربه کنید.
