استفاده از رزین های نانوساختار در تصفیه آب

کاربرد رزین در تصفیه آب

رزین سختی‌گیر پرولایت  ترکیبی مصنوعی با مولکول های نسبتا بزرگ به شعاع 0.5 تا 0.25 میلیمتر می باشد که دارای دو قطب ناهمنام بوده و قادر به تبادل یون با ذرت باردار در محیط است. با توجه به وجود قطب های فعال آنها، این ذرات براحتی با سایر ذرات و مولکول های باردار موجود در محیط به تبادل یون پرداخته و به آنها متصل می گردند. با توجه به قدرت چسبندگی بسیار بالای این ذرات، در صنایع مختلف از قبیل تولید پلاستیک، کفپوش و چسب استفاده می گردد. از مهم ترین می باشد که هدف اصلی در آن، کاهش سختی و مولکول های کلسیم و منزیم موجود در آب است.

در مرحله اول به نوع ذرات استفاده شده برای این منظور بستگی دارد، اما در حالت کلی می توان گفت این ذرات با توجه به یا آنیون های فعال خود به تبادل یونی با ذرات معلق در آب با بار مثبت یا منفی پرداخته و باعث خنثی سازی خود و ذرات معلق می گردد. برای درک بهتر کاربرد این ذرات در تصفیه آب لازم است با انواع آن و ویژگی های هر یک بیشتر آشنا شوید که عبارتند از:

رزین کاتیونی در تصفیه آب

به نقل از pureaqua.com رزین های کاتیونی به ذرات یا پلیمرهایی گفته میشود که دارای نقاط کاتیونی متحرک و فعال بوده و قادر است در واکنش برای تبادل یون شرکت کند. از این نوع رزین برای حذف استفاده میشود، چون قادر است یون های منیزیم و کلسیم موجود در آب را با یون های سدیم موجود در این ذرات زرد و سفید رنگ جایگزین نماید. کاربرد رزین در تصفیه آب بر اساس قوی یا ضعیف بودن رزین کاتیونی نیز متفاوت خواهد بود. به طوریکه رزین های کاتیونی قوی قادر به حذف سختی آب و کاتیون های ضعیف تنها قادر به حذف سختی های موقت آب هستند. رزین های کاتیونی قوی استفاده شده برای کاهش سختی آب دارای سولفوریک فعال بوده و در نوع ضعیف آن از کربوکسیلیک استفاده می گردد. از جمله رزین های کاتیونی قوی می توان به پلی استایرن سولفونات و برای نوع ضعیف آن به کربوکسیلیک اسید اشاره نمود.

 رزین آنیونی در تصفیه آب

رزین های آنیونی نقطه مقابل کاتیونی ها هستند و بخش آنیونی آنها فعال و آماده برقراری واکنش و تبادل یون است. از این نوع ذرات بیشتر برای خالص سازی آب و حذف کلر موجود در آن استفاده می گردد. از نوع ضعیف این رزین بیشتر برای حذف اسیدهای معدنی استفاده شده و به جاذب اسید شهرت دارند. در مقابل، از رزین های آنیونی قوی می توانند تمام آنیون های موجود در آب را حذف نمایند. رزین های آنیونی که به قلیایی شهرت دارند را می توان در دو نوع ضعیف و قوی تقسیم بندی کرد. نوع قلیایی ضعیف این ذرات دارای گروه های 4 تایی آمینو هستند مانند PolyAPTAC و نوع ضعیف آن حاوی گروه های آمینو اولیه، ثانویه و ثالث مانند پلی اتیلن ایمین می باشند.

کاربرد رزین در تصفیه آب و سختی گیری

با توجه به نوع رزین استفاده شده در فرآیند تصفیه آب، این ذرات قادر به حذف برخی از مواد و ذرات معلق در آب می باشند. از اصلی ترین می توان به کاهش سختی آن اشاره نمود که یک تهدید بزرگ برای سلامتی انسان محسوب میشود. وجود منیزیم و کلسیم زیاد در آب از بزرگترین چالش ها در صنعت تصفیه آب می باشد که تجهیزات متعددی برای کاهش آن طراحی و تولید شده است. استفاده از فیلتر یا یکی از بهترین راهکارها در این زمینه می باشد که قادر است یون های منیزم و کلسیم را با یون سدیم فعال در رزین جایگزین کند. پس از استفاده متوالی از رزین به مرور لازم است نسبت به احیای سختگی گیر رزینی  اقدام شود. برای احیای این ذرات و افزایش راندمان و بهبود کاربرد رزین در تصفیه آب از نمک برای شستشوی آنها استفاده می گردد. نکته مهم اینکه، با این روش نمی توان کلر و گوگرد و سایر مواد آلی موجود در آب را حذف نمود.

کاربرد رزین در خالص سازی آب

از دیگر کاربردهای رزین می توان به خالص سازی آب و کاهش مقدار کلر و فلزات سمی و سنگین موجود در آن اشاره نمود. منظور از فلزات سنگین در اینجا سرب و کادمیوم بوده که برای سلامتی بدن بسیار مضر هستند. علاوه براین، مس یکی از یون های سمی موجود در آب است که می توان با این ذرات تا حد مطلوبی نسبت به حذف آن اقدام نمود. فرآیند خالص سازی و حذف این فلزات با رزین به این صورت است که، تلاش میشود تا سدیم و کلسیم با این یون ها جایگزین شوند. البته، این ذرات در حذف کلر و مواد آلی موجود در آب بدرستی عمل نمی کند و به همین دلیل از نیز باید برای این منظور استفاده نمود.

ارتباط اندازه رزین با قدرت تبادل یون

رزین ها از نظر اندازه و روزنه های روی آنها با هم متفاوت می باشند و می توان آنها را در دو گروه با روزنه های ریز و درشت تقسیم بندی نمود. در حالت کلی، رزین هایی که دارای روزنه های ریز باشند، درجه بهم پیوستگی مولکولی آنها کمتر بوده و برای تصفیه آب کاربرد زیادی دارند. در مقابل، رزین با روزنه های درشت از نظر درجه بهم پیوستگی در سطح بالاتری بوده و قدرت تبادل یون و واکنش پذیری کمتری دارند. به عبارت دیگر، هر چه درجه بهم پیوستگی مولکولی در این ترکیبات بیشتر باشد، به همان اندازه ضریب و قدرت دریافت یون در آنها کمتر است. علاوه براین، هر اندازه درجه بهم پیوستگی مولکولی در دانه های رزین کمتر باشد، احیای آن بهتر و سریعتر صورت میگیرد. با توجه به تاثیر ریز و درشت بودن روزنه های موجود در سطح رزین بر میزان واکنش پذیری آنها، چینش آنها در دستگاه های تصفیه آب باید با دقت صورت گیرد. به طوریکه در ورودی این تجهیزات از رزین هایی با دانه های درشت استفاده شده و در بخش های انتهایی لایه هایی از رزین های ریزتر مورد استفاده قرار میگیرد.

رزین اپوکسی

نوع دیگری از رزین که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، رزین اپوکسی می باشد که در گروه رزین های دو جزئی قرار دارند. این ترکیبات از رزین و هاردنر تشکیل شده و قدرت چسبندگی بسیار بالایی داشته که این قدرت چسبندگی به دلیل واکنش شیمیایی بین این دو ماده می باشد. در ساختار کلی Epoxy resin دو کربن و یک مولکول اکسیژن وجود دارد که در نهایت ساختاری حلقوی و بسیار مقاوم و محکم را تشکیل می دهند. این گروه از ترکیبات رزین در صنعت تصفیه آب کاربرد نداشته و بیشتر در صنعت ساختمان و دکوارسیون مورد استفاده قرار میگیرد.

طراحی و تولید سختی گیر رزینی

با توجه به قدرت بالای رزین در کاهش سختی آب و ذرات معلق مانند کلسیم و منزیم موجود در آن، گروه صنعتی هفت طراحی و تولید سختی گیر رزینی را در مجموعه فعالیت های خود قرار داده است. سختی گیرهای تولید شده توسط این مجموعه از نظر اندازه و ابعاد و متریال به کار رفته برای آن، با توجه به شرایط محیط و تصفیه خانه و مقدار آب ورودی به آن انجم میشود. مهندسین و کارشناسان گروه صنعتی هفت پس از بررسی شرایط محیط و سایر فاکتورها و رعایت استانداردها در نهایت محصول مورد نظر را طراحی و با بهترین و باکیفیت ترین متریال نسبت به ساخت آن اقدام می کنند. برای برقراری ارتباط با این مجموعه و اطلاع از ویژگی های هر یک از محصولات آنها می توانید از راه های ارتباطی ذکر شده در پایین صفحه استفاده نمایید