تصفیه آب با استفاده از سیستم‌های رزینی
استفاده از سیستم‌های رزینی یکی از روش‌های مرسوم تصفیه آب است. این سیستم‌ها از رزین‌ها برای انجام فرایند تبادل یونی استفاده می‌کنند. امروزه رزین‌های تبادل یونی به طور گسترده در فرایندهای مختلف جداسازی و خالص سازی آب به کار برده می‌شوند. از معروف ترین این فرایندها می‌توان به سختی‌گیرها و دیونایزرهای رزینی اشاره کرد. برای درک بهتر سیستم‌های رزینی ابتدا باید با رزین‌های تبادل یونی آشنا شد. یک رزین تبادل یونی، یک ماتریس نامحلول است که به طور معمول از دانه‌هایی کوچک و با قطر 0.5 تا 1 میلی‌متر عموما سفید یا زرد رنگ هستند که از پلیمرهای آلی تشکیل شده‌اند. دانه‌های رزین عموما متخلل هستند و سطح ویژه بالایی دارند. رزین‌ها برای حذف ناخالصی‌های آب از فرایند تبادل یونی استفاده می‌کنند، بدین صورت که یون‌های موجود در سطح رزین با یون‌های مزاحم موجود در آب تعویض می‌شوند. به طور کلی دو نوع رزین‌ تبادل یونی کاتیونی و آنیونی وجود دارد. رزین‌های کاتیونی، کاتیون‌های مزاحم موجود در آب را حذف می‌کنند، درحالیکه رزین‌های آنیونی، آنیون‌ها را حذف می‌کنند. بیشتر رزین‌های تجاری از پلی‌استایرن سولفونات ساخته می‌شوند. برای کسب اطلاعات کامل در رابطه با رزین‌ها به بخش رزین تصفیه آب مراجعه کنید.

انواع رزین‌های مورد استفاده در سیستم‌های رزینی
به طور کلی رزین‌های تبادل یونی را بر اساس قدرت به چهار دسته تقسیم بندی می‌کنند که انواع آن‌ها و کاربردهایشان در جدول زیر نمایش داده شده است.

طبقه بندی رزین‌های تبادل یونی

نحوه عملکرد سیستم‌های رزینی
همان‌طور که گفته شد، سیستم‌های تصفیه آب رزینی از فرایند تبادل یونی برای حذف آلاینده‌های آب استفاده می‌کنند. هنگام استفاده از رزین‌های تبادل یونی کاتیونی، کاتیون‌های موجود در آب با کاتیون‌های موجود در سطح رزین (هیدروژن یا سدیم) تعویض می‌شوند؛ بدین ترتیب یون‌های سدیم یا هیدروژن به جای کاتیون‌های آلاینده وارد آب می‌شوند؛ مکانیسم حذف آنیون‌ها با استفاده از رزین‌های تبادل آنیونی نیز به همین صورت است، با این تفاوت که به هنگام تعویض یون‌ها، کلر یا هیدروکسید وارد آب می‌شود.

کاربردهای سیستم‌های تصفیه رزینی
سیستم‌های رزینی یک تکنولوژِی شناخته شده در تصفیه آب هستند و به صورت تجاری در طیف گسترده‌ای از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از سیستم‌های رزینی می‌توان برای حذف یون‌های محلول مختلف مانند نیترات، آرسنیک، مواد آلی، مواد معدنی، کلراید، سولفات، سدیم، مس، نیکل، روی، فلزات سنگین و ... استفاده کرد. EPA اعلام کرده است که بهترین فناوری موجود برای حذف آرسنیک از منابع آب آشامیدنی استفاده از فرایندهای تبادل یونی و رزین‌ها است. کاربردهای سیستم‌های تصفیه آب رزینی بسیار گسترده است، برخی از آن‌ها عبارتند از:
• تولید آب با خلوص بالا (آب دیونیزه)
• واحدهای سختی‌گیر و نرم سازی آب
• برج‌های خنک کننده
• نیروگاه‌های حرارتی و هسته‌ای
• صنایع فرآوری مواد شیمیایی
• صنایع داروسازی
• صنایع محصولات نیمه هادی
• کارخانه‌های قند و شکر

مرسوم‌ترین سیستم‌های تصفیه رزینی
در سیستم‌های رزینی از رزین‌های تبادل یونی استفاده می‌شود. سختی‌گیرها و دیونایزرها مهم‌ترین و مرسوم‌ترین سیستم‌های رزینی هستند. سختی‌گیرهای رزینی برای حذف یون‌های سختی (کلسیم و منیزیم) از آب و تولید آب نرم به کار برده می‌شوند و دارای یک ستون حاوی رزین کاتیونی می‌باشند. دیونایزرها برای حذف تمامی یون‌ها از آب و تولید آب فوق خالص طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها یا از دو ستون کاتیونی و آنیونی مجزا تشکیل شده اند و یا به صورت میکس بد (یک ستون حاوی مخلوطی از رزین‌های کاتیونی و آنیونی) هستند.