رزین آنیونی و کاتیونی، آلاینده های یونی محلول را حذف می کنند
فن آوری رزین تبادل یون (IX) سالهای زیادی به طور گسترده به عنوان یک شکل عملی و موثر تصفیه آب به کار برده شده است. IX اغلب با نرم کننده های آب استفاده می شود، که رایج ترین کاربرد آن است. با این حال، رزین های IX کاربردهای دیگری نیز دارد. آلودگی آب یک مسئله مهم جهانی است، و برای آلاینده هایی مانند فرارده های جانبی مواد ضدعفونی کننده، یعنی آرسنیک، نیترات، پرکلرات و اورانیوم، مقررات کیفیت آب آشامیدنی جدیدی معرفی شده است. رزین های تخصصی IXرفع این چالش ها را مورد هدف قرار می دهند.
فرایند IX، آلاینده های یونیزه محلول از جمله سختی و قلیائیت را از طریق یک تبادل یونی برگشت پذیر میان یک فاز جامد (دانه های رزین) و فاز مایع (آب) از آب حذف می کنند. کاتیون و آنیون دو دسته ی اصلی رزین های IX هستند. رزین های کاتیونی IX کاتیون قوی یا ضعیف، (H+ and Na+) را شامل می شوند. رزین های آنیونی IX شامل یک آنیون قوی یا ضعیف، مانند OH- و Cl- می شوند. این دو نوع رزین، به همراه هم یا به تنهایی عمل کرده و بسیاری از آلاینده های یونی را از آب حذف می کنند. هیچ یک از این دو نوع، آلاینده های غیر یونی مانند بنزن را نمی زدایند.
رزین های کاتیونی
رزین های کاتیونی با بار مثبت آلاینده های یونی را از آب حذف می کنند. رزین های اسید قوی/کاتیون قوی (SAC) و اسید ضعیف/کاتیون ضعیف (WAC)مشمول این دسته از رزین ها هستند.
سختی زدایی
رزین SAC برای نرم کردن آب مناسب اند زیرا یون های سختی را از آن می زدایند. این نوع از رزین ها به مدت بیش از 100 سال برای کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند. دانه های رزین SAC، مانند آهن ربا های ریز، یون های کلسیم (Ca2+) و منیزیم (Mg2+) را که عامل تشکیل رسوب هستند، از طریق تبادل آنها با یونهای سدیم، حذف می کنند. به این ترتیب سطح سختی کاهش یافته و سطح سدیم افزایش می یابد.
ظرفیت تبادل تمام رزین ها محدود است. سایت های تبادل هر یک از دانه های رزین در نهایت کامل شده و از تبادل سختی بیشتر ناتوان خواهند شد، بنابر این رزین باید مجددا باردار شود. از آنجا که تمایل دانه های رزین SAC به یون های منیزیم / کلسیم از یونهای سدیم بیشتر است، از یک محلول غلیظ آب نمک سدیم کلرید (معمولا 8 تا 12 درصد) برای جدا کردن یون های سختی انباشته شده در دانه های رزین استفاده می شود.
نرم کردن و قلیائیت زدایی
رزین کاتیون اسید ضعیف (WAC) می تواند سختی و قلیائیت را به طور همزمان حذف کند. همچنین کل مواد جامد محلول (TDS) را هم تا حدی حذف می کند. رزین WAC به طور کلی حدود 80 درصد از سختی موقت (سختی مرتبط با مواد معدنی بی کربنات محلول) را حذف می کند. به ازای حذف هر دانه ی سختی، TDS در حدود 17.1 قسمت در میلیون (ppm) کاهش می یابد. از آنجا که رزین WAC یون های سختی و قلیائیت را با یون های هیدروژن مبادله می کند، آب تصفیه شده اسیدی خواهد بود (یعنی ph آن کمتر خواهد بود). درجه ی کاهش TDS و pH تا حد زیادی به سطح سختی های دریافتی بستگی دارد.
حذف باریوم و رادیوم
باریوم و رادیوم، دو کاتیون دو ظرفیتی هستند که توسط سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) برای استانداردهای ملی اولیه ی آب آشامیدنی تعیین شده اند و می توان آن ها را توسط رزین استاندارد SAC حذف کرد. با این حال، هنگام بازسازی رزین، به دلیل انتشار آهسته ی جرم اتمی بزرگشان به عمق ماتریس رزین، اثربخشی شان کاهش می یابد. انواع خاصی از رزین SAC با خواصی که کاهش باریوم و رادیوم را افزایش می دهد، از لحاظ تجاری در دسترس هستند و تایید شده توسط بنیاد ملی علوم تست / تایید شده اند (NSF).
رزین های آنیونی
رزین های آنیونی با بار منفی آلاینده های یونی با بار منفی موجود در آب را حذف می نمایند. رزین های پایه قوی/ آنیون قوی (SBA) و باز ضعیف/ آنیون ضعیف (WBA) مشمول این دسته هستند. این رزین های آنیونی را می توان برای حذف آلاینده هایی که شرحشان در این بخش آمده است استفاده نمود.
NO3–
رزین SBA می تواند نیترات (NO3-) را حذف کند. اگر نسبت غلظت سولفات به غلظت NO3- در آب بالا باشد، به منظور جلوگیری از عملکرد آنیون سولفات به صورت یک احیا کننده و خنثی کردن بار NO3-، اول باید رزین را بازسازی کرد. در شرایطی که غلظت سولفات زیاد است، از رزین های انتخابی SBA نیز می توان استفاده کرد.
ClO4–
نوعی از رزین های SBA وجود دارد که پرکلرات (ClO4-) را به صورت انتخابی حذف می کنند. این رزین ها ممکن است یکبار مصرف یا قابل بازسازی باشند.
آرسنیک
در آب، آرسنیک به صورت (V) با آرسنات، و به صورت (III) با آرسنیت در ارتباط است. فقط آنیون های با بار منفی آرسنات (HAsO42-) را می توان با استفاده از رزین های SBA حذف کرد. آرسنیت (H3AsO3) معمولا در محلول آبی خنثی است. بنابراین، برای تبدیل آنیون As(III) بهAs(V) پیش-اکسایش نیاز است. هنگامی که این اکسایش کامل شد، مواد باقی مانده را قبل از تماس با رزین SBA باید حذف نمود.
TOC
کل کربن آلی (TOC) و یا مواد آلی طبیعی را می توان از طریق ضد عفونی کلر ثانویه و ایجاد DBP ها، مانند THM ها و HAA ها اکسیده کرد. این DBP ها موادی مشکوک به سرطان زایی هستند که توسط سازمان حفاظت محیط زیست در آب آشامیدنی ریخته می شوند. جایگاه های تصفیه شهری گاهی اوقات TOC را حذف می کنند تا تشکیل DBP ها را محدود کنند. TOC معمولا بار منفی دارد و با استفاده از رزین SBA از آب زدوده می شود.
اورانیوم
برای حذف اورانیوم، که معمولا به صورت ترکیبات آنیونی کربنات اورانیل/سولفات موجود است، می توان رزین SBA را استعمال نمود.
مواد معدنی زدایی / دیونیزه کردن
استعمال ترکیبی از رزین های SAC و SBA، چه به صورت جداگانه یا به صورت مخلوط را می توان برای کاهش مواد معدنی و TDS موجود در آب به کار گرفت. مواد معدنی موجود در آب با کاتیون های هیدروژن (H+) و آنیون های هیدروکسید (OH–) موجود در دانه های رزین مبادله شده و آب (H2O) بسیار تمیز را فراهم می نمایند.
ضد عفونی
رزین SBA در آب ریخته می شود تا با هالوژن ها پیوند یونی تشکیل داده و به عنوان یک ضد عفونی کننده ی ضد میکروب عمل کند و برای استفاده در روش های مختلف تصفیه، در بازار موجود است.
نتیجه گیری
طیف گسترده ای از رزین های کاتیونی و آنیونی IX برای حذف بسیاری از آلاینده های یونی محلول در آب موجود است. یک ویژگی مشترک تمام رزین های IX این است که می توانند یون های مورد هدف خاص موجود در آب را با سایر یون های احتمالا مطلوب تری مبادله کنند که در طول فرآیند بازسازی بر روی دانه های رزین جمع می شوند. رزین های IX بیشتر برای مواد معدنی زدایی / دیونیزه کردن، قلیائیت زدایی و ضد عفونی کردن به کار می روند.
کانگ لی مدیر R & D / QC و توسعه کسب و کار بین المللی در شرکت Selecto است. ایشان متمرکز است بر ساخت و آزمایش محصولات مرتبط با موضوعات تصفیه، جداسازی و خالص سازی آب آشامیدنی همسو با کنترل/نظارت بر کیفیت، تولید و خدمات فنی مشتریان.
استیو نیکولیچ، معاون اول توسعه کسب و کار در شرکت Selecto است. ایجاد و اجرای استراتژی های رشد به منظور گسترش بازار و نفوذ به حساب کلیدی خدمات مواد غذایی و بخش مهمان نوازی تصفیه ی آب، از وظایف ایشان است.