تصفیه آب، روش های بازسازی رزین و دستورالعمل هایی برای نرم کنندگی و یون زدایی دو بستره
هدف اصلی بازسازی رزین، بازگرداندن رزین پربار به شکل یونی مناسب آن برای ارائه ی خدمات است. اگر چه راهنماها و منابع مختلفی وجود دارد که حاوی اطلاعاتی درباره چگونگی بازسازی رزین هستند، برای بسیاری از افراد، حدس زدن، نقش مهمی در این فرایند ایفا می کند. برای از بین بردن عامل حدس از معادله ی بازسازی رزین، در این مقاله به مروری کلی بر روش های اصلی بازسازی و رهنمودهایی برای نرم کننده ها و یون زداهای دو بستره می پردازیم.
نرم کننده ها
پایان چرخه ی خدمات یک نرم کننده، یا با یک سرویس دهی منقضی شده، یا کل توان عملیاتی در واحد گالون، یا مقدار زیاد سختی موجود در پساب نرم کننده، تعیین می شود. و به دنبال آن یک بازسازی چهار مرحله ای انجام می شود.
1. چرخه شستشوی معکوس. چرخه ی شستشوی معکوس، بستر رزین را از حالت ته نشینی و فشردگی در می آورد و رزین را از تمام جامدات معلقی که ممکن است در طول سرویس دهی فیلتر شده باشند، پاک می کند. ذرات رزین می توانند به عنوان رسانه های فیلتر کارامدی عمل کنند، زیرا بارهای یونی دارند که می تواند ذرات ریز را لخته کند. در طول شستشوی معکوس، دانه های رزین به همدیگر مالیده می شوند و این عمل سایش به تمیز کردن خاک یا آهن انباشته شده بر روی سطح دانه ها کمک می کند. جریان شستشوی معکوس همچنین تمام خرده رزین های شکسته یا رزین های ریز را می زداید. علاوه بر این، چرخه ی شستشوی معکوس بستر را به دانه های رزین بزرگتر در پایین و رزین های کوچک تر در بالا، تقسیم می کند. این امر بهترین شرایط را برای جریان یکنواخت خوبی از آب نمک، شستشو و سرویس دهی فراهم می کند.
مطلوب آن است که بستر رزین نرم کننده را حدود 50 درصد گسترش دهیم تا مدت زمان چرخه ی شستشو آنقدر طولانی باشد که بتواند تمام ذرات رزین و سایر جامدات معلق را به طور موثری حذف کند. در دمای محیط (حدود ° F 60 ) استفاده از رزین نرم کننده کاتیون استاندارد و سرعت جریان 6 گالن در دقیقه، در هر فوت مربع از سطح، به مدت 10 تا 15 دقیقه کافی است. بسیار مهم است که به منظور یافتن سرعت جریان شستشوی معکوس مناسب رزین های خاص بازسازی شده، از نوشتجات تولیدکنندگان کمک بگیرید. سرعت جریان شستشوی معکوس وابسته به دما است. آب خنک تر، بستر را بیشتر از آب گرم گسترش می دهد.
2. ریختن آب نمک. سدیم کلرید به عنوان ماده ی شیمیایی بازسازی کننده برای تبدیل رزین نرم کننده پربار به سدیم استفاده می شود. رزین، سختی جمع شده بر روی مهره را با یون سدیم موجود در سدیم کلرید مبادله می کند. این ماده با غلظت 8 تا 12٪ در بستر استفاده شود. معمولا، 10٪ به کار می رود. 30 دقیقه زمان تماس مطلوب است. زمان تماس کل عبارت است از مجموع زمانی که آب نمک به بستر ریخته می شود تا زمانی که در طول شستشوی آهسته، از روی بستر جابه جا می شود. محدوده دوز نمک 6 تا 15 پوند در هر فوت مکعب است.
3. شستشوی آهسته. شستشوی آهسته یا مرحله ی جابجایی، مقدار آب نمک بازسازی کننده ای را که هنوز در مجرا موجود است، از بستر می زداید. این خالص ترین آب نمکی است که رزین با آن تماس پیدا می کند، بنابراین مهم است که خیلی زود شسته نشود. در طول چرخه شستشوی آهسته، دریچه به علت آب نمک غلیظ بسته شده، فقط آب رقیق با سرعت جریان آب رقیق به بستر ریخته می شود. اگر آب رقیق و آب شستشوی آهسته از یک منبع آب نرم شده تهیه شده باشند، این کار موثر واقع می شود.
4. شستشوی سریع. مرحله ی نهایی یک شستشوی سریع است و با سرعت جریان سرویس دهی صورت می گیرد. مرحله ی شستشوی سریع، هر گونه آب نمک باقی مانده را از دانه های رزین حذف کرده و به شستن تمام آب نمکی که ممکن است در مناطق مرده ی مخزن وجود داشته باشد کمک می کند. حداقل سرعت جریان توصیه شده 1 تا 1.5 گالن در دقیقه در هر فوت مکعب است.
یون زدا های دو بستره
بازسازی رزین های تبادل آنیون و کاتیون استفاده شده در یون زدا ها، فرایندی پیچیده تر از نرم کردن ساده است. این فرایند شامل استفاده از اسید و باز قوی است. رعایت ملاحظات ایمنی مناسب برای کارکردن با این مواد شیمیایی و مواد زائد حاصل از آن مهم است.
یک واحد کاتیونی اسید قوی، کلسیم، منیزیم و سدیم، و غیره را با یون های فعال خود، یعنی هیدروژن هایش مبادله می کند. یک واحد آنیونی بار قوی در یک یون زدای دو بستره، سولفات، کلرید، قلیائیت و یون های سیلیس را با هیدروکسید مبادله می کند. این امر غلظت یون های فعال موجود را به آرامی کاهش می دهد. زمانی که غلظت یون فعال به سطح پایینی می رسد، رزین پربار در نظر گرفته می شود و پساب، نشت بالای از پیش انتخاب شده ای از یون های مبادله نشده دارد، که به عنوان نشت نقطه ی اتمام شناخته می شود. این نشت معمولا با میزان مشخصی از رسانایی نشان داده می شود.
.1 شستشوی معکوس. در طول چرخه ی سرویس دهی، بستر رزین، ناخالصی معلق موجود در آب را جمع آوری می کند. ممکن است برخی از ذرات/دانه های رسانه ها شکسته شده و بستر تا حدودی فشرده شود. ریختن آبی با سرعت جریانی محاسبه شده در جهت مخالف جریان سرویس دهی، بستر را بالا می برد، که وا رفته و به بستری آزاد تبدیل می شود. این امر ذرات معلق و خرده های رسانه ها را از واحد خارج می کند. در همین زمان، بستر تراکمش را از دست می دهد، که موجب کاهش احتمال هدایت کنندگی اش می شود و می تواند باعث شود آب یا مواد شیمیایی بازسازی کننده از کنار برخی از بستر های رسانه های کارامد عبور کنند. تراکم و ذرات همچنین باعث افت بیش از حد فشار می شوند.
آبی با همان کیفیت پساب، از ته ظرف در آن ریخته شده، در بالا جمع شده و سپس به سمت تخلیه هدایت می شود. سرعت شستشوی مناسب از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا سرعت هایی بالاتر از سرعت پیشنهادی ممکن است منجر به از دست دادن رسانه شود، و سرعت های پایین تر از آن نیز ممکن است برای انجام صحیح شستشوی معکوس کافی نباشند. از هر گونه شوک ناگهانی در چرخه شستشوی معکوس باید اجتناب کرد، زیرا ممکن است موجب از دست دادن رسانه شود.
برای تعیین سرعت جریان مناسب شستشوی معکوس از برگه های مشخصات رزین کمک بگیرید زیرا تراکم رزین های آنیون و کاتیون کاملا متفاوت است. به طور کلی، سرعت جریان های شستشوی کاتیون در محدوده ی 6 گالن در دقیقه در هر فوت مربع از سطح هستند، و سرعت جریان شستشوی معکوس آنیون، حدودا نصف آن است.
2. ریختن ماده بازسازی کننده. غلظت مناسبی از مواد بازسازی کننده را به مخزن ها می ریزند تا رزین را دوباره فعال کند. دوام ماده بازسازی کننده رقیق و سرعت جریان آن از اهمیت زیادی برخوردار است. هر گونه تغییر در این مقادیر در مقایسه با چیزی که به طور ویژه پیشنهاد شده است، ممکن است موجب رسوب کردن رزین، از دست دادن ظرفیت و افت کیفیت آن شود. در برخی موارد، برای انجام یک شستشوی مناسب، باید ماده ی بازسازی کننده را تا رسیدن به دمای خاصی حرارت داد. (شستشو یعنی پاک کردن یون های رد و بدل شده).
کاربرد اسید برای رزین کاتیونی. رزین مبدل کاتیون اسید قوی با اسید سولفوریک و یا اسید هیدروکلریک بازسازی می شود، که کلسیم، منیزیم و سدیم را به خوبی از رزین زدوده و هیدروژن را جایگزین آن ها می کند. اسید هیدروکلریک معمولا حدود 4 تا 6٪ استفاده می شود.
اگر از اسید سولفوریک رقیق استفاده شود، درصد غلظت است اغلب به صورت گام به گام به کار برده می شود. برای مثال، در نیمه ی اول از دوز 2٪ و در نیمه دوم از دوز 4٪ استفاده می شود. غلظت دقیق سولفوریک استفاده شده، باتوجه به مقدار کلسیم موجود در آبی که در طول چرخه ی سرویس دهی تصفیه می شود، محاسبه می گردد. از آنجا که رزین در حال زدودن و جمع کردن یون های کلسیم است، به هنگام استفاده از اسید سولفوریک، احتمال بالقوه ی ته نشینی سولفات کلسیم وجود دارد.
زمان تماس برای افزودن اسید بازسازی کننده باید حدود 30 دقیقه، و سرعت جریان باید در حدود 0.5 تا 1 گالن در دقیقه در هر فوت مکعب باشد. (هنگام استفاده از اسید سولفوریک، بهتر است که حول حداکثر میزان سرعت جریان ماده ی بازسازی کننده برنامه ریزی کنید).
کاربرد بازها در رزین آنیونی. سود سوز آور، یا هیدروکسید سدیم (NaOH)، برای بازسازی رزین آنیون به کار می رود. از غلظت 4٪ آن در سرعت جریان بین 0.25 و 0.5 گالن در دقیقه در هر فوت مکعب استفاده می شود. زمان تماس باید حداقل 45 دقیقه و ترجیحا 60 دقیقه باشد.
رزین آنیون، آنیون های جمع شده را با یون هیدروکسید (OH) موجود در باز مبادله می کنند. هر سیلیس جمع شده باید دوباره از رزین جدا شود، و زمان و دما این امر را تسهیل می بخشد. به همین دلیل است زمان تماس 60 دقیقه تعیین شده است. همچنین، مهم است که برای رزین های آنیون نوع 1 دمای باز رقیق را تا 120°F افزایش دهیم (95°F حداکثر دمای لازم برای نوع 2)
3. شستشوی جابجایی (آهسته). فرایند جابجایی مواد بازسازنده و یون های شسته شده از رزین با سرعت آهسته ای آغاز می شود، که معمولا برابر با همان سرعت جریانی است که ماده بازسازنده رقیق با آن افزوده می شود.
4. شستشوی سریع. پس از شستشوی آهسته، رزین با سرعت جریان بالاتری شستشوی بیشتری داده می شود. شستشو مواد بازسازنده ی اضافی را از رزین حذف می کند. در همین زمان، همه یون های شسته شده از بستر رزین جایگزین می شوند و رزین به حالت فعال برمی گزدد و آماده ی سرویس دهی می شود.
عوامل مختلفی میتوانند بر نتیجه ی بازسازی رزین اثرگذار باشند. امید است این مقاله در کاهش کار کردن بر اساس حدس و گمان و کمک به درک بهتر روند کلی بازسازی، موثر واقع شود.