دیونیزاسیون (آب DI یا زدودن مواد معدنی) به معنای حذف یون‌ها است. یون‌ها اتم‌ها یا مولکول های دارای بار الکتریکی موجود در آب هستند که بار مثبت یا منفی دارند. برای بسیاری از کاربردهایی که از آب برای شستشو یا عنصر ترکیبی استفاده می‌کنند، این یون‌ها ناخالصی هستند و باید از آب حذف شوند.

یون‌های دارای بار مثبت «کاتیون» و یون‌های دارای بار منفی «آنیون» نامیده شده‌اند. رزین‌های تبادل یون برای تبادل کاتیون‌ها و آنیون‌های نامطلوب به ترتیب با هیدروژن و هیدروکسیل و تشکیل آب خالص (H2O) که یک یون نیست، استفاده شده اند. در زیر لیستی از یون‌هایی که معمولا در آب شهری وجود دارد، آورده شده است.

تبادل یون چگونه کار می‌کند؟

رزین‌های تبادل یون برای تولید آب دیونیزه شده (آب بدون مواد معدنی یا آب DI) استفاده شده‌اند. این رزین‌ها دانه‌های پلاستیکی کوچکی متشکل از زنجیره‌های پلیمری ارگانیک هستند که گروه های کاربردی ساخته شده در دانه رزین را تشکیل می دهند. هر گروه عملیاتی دارای بار ثابت مثبت یا منفی است.

• رزین کاتیونی دارای گروه عملیاتی منفی است و بنابراین یون‌های دارای بار مثبت را جذب می‌کند. دو نوع رزین کاتیونی وجود دارد، کاتیون اسیدی ضعیف (Weak Acid Cation (WAC و کاتیون اسیدی قوی (Strong Acid Cation (SAC. رزین کاتیون اسید ضعیف اصولا برای قلیایی زدایی و سایر برنامه های منحصر بفرد استفاده می شود. به همین دلیل روی نقش رزین‌های کاتیونی اسید قوی مورد استفاده برای تولید آب دیونیزه شده تمرکز می‌کنیم:
  • رزین آنیونی دارای گروه عملیاتی مثبت است و بنابراین یون‌های دارای بار منفی را جذب می‌کند. دو نوع رزین آنیونی وجود دارد، آنیون با قلیایی ضعیف (WBA) و آنیون با قلیایی قوی (SBA). هر دو نوع رزین آنیون برای تولید آب دیونیزه استفاده می شوند، اما ویژگی‌های متفاوتی دارند که در زیر لیست شده اند:
  • رزین‌های WBA سیلیکا، مونوکسید کربن را حذف نمی کنند، توانایی خنثی کردن اسیدهای ضعیف را داشته و به هنگام استفاده به عنوان سیستم بستر مجزا دوگانه، pH پایین‌تر از خنثی دارد.
  • رزین‌های SBA تمام آنیون‌های جدول بالا از جمله مونوکسید کربن را حذف می کنند، و به هنگام استفاده در سیستم بستر جداسازی دوگانه، به علت نشتی سدیم دارای pH بالاتر از خنثی هستند.
• رزین‌های ترکیبی از ترکیب رزین‌های SAC و SBA با هم استفاده می‌کنند.

به منظور تولید آب دیونیزه شده، رزین کاتیونی با اسید هیدروکلریک (HCL) احیاء می شود. هیدروژن (+H) بار مثبت داشته و بنابراین خود را به دانه های رزین کاتیونی بار منفی می‌چسباند. رزین آنیونی با هیدروکسید سدیم (NaHO) احیاء می شود. هیدروکسیل (OH-) بار منفی دارد و خود را به دانه های رزین آنیونی با بار مثبت می‌چسباند.

دانه‌های رزین

یون‌های مختلف با قدرت‌های مختلف به دانه‌ رزین می‌چسبندد. برای مثال، کلسیم بیشتر از سدیم به دانه رزین کاتیونی می‌چسبد. هیدروژن روی دانه رزین کاتیونی و هیدروکسیل روی دانه رزین آنیونی جذب قوی دانه نمی‌شوند. این مساله باعث رخ دادن تبادل یون می‌شود.

با جریان یافتن یون‌های دارای بار مثبت در دانه‌های بستر کاتیونی، کاتیون‌ها با هیدروژن (H+) مبادله می‌شوند. به همین ترتیب، با جریان یافتن آنیون‌های دارای بار منفی در دانه‌های رزین آنیونی، آنیون‌ها با هیدروکسیل (OH-) مبادله می‌شوند.

هنگامی که هیدروژن (H+) و هیدروکسیل (OH-) را ترکیب می‌کنید، H2O خالص را تشکیل می‌دهید. سرانجام تمام سایت‌های تبادل روی دانه‌های کاتیونی و آنیونی استفاده شده و مخزن دیگر آب دیونیزه شده تولید نمی‌کند. در این نقطه، بستر رزین نیازمند بازتولید برای آماده سازی آنها برای استفاده دوباره است.

برای مطالعه ادامه مطلب روی لینک زیر کلیک نمایید.

آب دیونیزه چیست _ بخش دوم

**ن