رزین کاتیونی C100H
رزین پرولایت C100H یک رزین کاتیونی قوی و درجه یک است که برای تصفیه و نمک زدایی (Demineralization) آب به کار برده می شود. رزین کاتیونی C100H محصول شرکت انگلیسی پرولایت (Purolite) می باشد. رزین پرولایت C100H مشابه رزین کاتیونی C100 از ژل پلی استایرن دارای اتصال متقابل با دی وینیل بنزن تشکیل شده و دارای گروه عاملی سولفونات است؛ اما باید توجه داشت که رزین C100H دارای سیکل هیدروژن است. رزین پرولایت C100H با فرم هیدروژن به گونه ای بهینه سازی شده که در گستره وسیعی از شرایط عملیاتی، کارایی بالا و سینتیک (سرعت) واکنش خوبی داشته باشد. برای احیای رزین کاتیونی C100H باید از اسیدهای معدنی استفاده کرد. هیدروکلریک اسید (HCl) و سولفوریک اسید (H2SO4) دو اسید رایج برای احیای رزین کاتیونی C100H هستند. با افزایش میزان اسید، کارایی رزین را می توان افزایش داد.
مکانیسم حذف سختی آب توسط رزین C100H
برای حذف کاتیون های موجود در آب از رزین پرولایت C100H استفاده می شود. مکانیسم حذف بدین گونه است که هنگامی که کاتیون های موجود در آب، در مجاورت رزین C100H قرار می گیرند، عمل تبادل یون انجام می شود؛ بدین گونه که کاتیون ها به جای یون هیدروژن بر سطح رزین جذب می شوند و در نتیجه یون هیدروژن از رزین آزاد می شود. این عمل باعث پایین آمدن pH محلول می شود. مکانیسم حذف توسط رزین پرولایت C100H با سیکل هیدروژن مطابق معادله زیر است:
R-H+ + cation → R-cation + H+
شکل ظاهری رزین کاتیونی C100H
رزین پرولایت C100H از دانه هایی کروی شکل به ابعاد 300 تا 1200 میکرومتر تشکیل شده است که حداکثر 1% از آن ها کوچک تر از 300 میکرومتر هستند. این دانه ها به رنگ کهربایی می باشند.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین پرولایت C100H
مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین کاتیونی C100H به طور کامل در بخش مشخصات فنی ارائه شده است.
محاسن رزین کاتیونی C100H
از محاسن رزین پرولایت C100H به موارد زیر می توان اشاره کرد:
• پایداری شیمیایی و فیزیکی عالی
• دارای سینتیک (سرعت) واکنش خوب جهت تبادل یون ها
• ظرفیت عملکردی بالا
کاربردهای اصلی رزین کاتیونی C100H
• تصفیه و نمک زدایی (Demineralization) آب های صنعتی
مشخصات هیدرولیکی رزین کاتیونی C100H
افت فشار و شستشوی معکوس جزو مشخصات هیدرولیکی رزین تبادل یونی C100H هستند که در ادامه توضیح داده می شوند.
افت فشار رزین کاتیونی C100H
رزین کاتیونی C100H پس از مدتی استفاده اشباع شده و در نتیجه افت فشار مشاهده می کنیم. توزیع اندازه ذرات، عمق بستر، حجم خالی مواد تبادل کننده، دبی جریان و گرانروی (ویسکوزیته) محلول ورودی از جمله عواملی هستند که بر افت فشار اثر می گذارند. با توجه به کیفیت آب ورودی، طراحی و کاربرد رزین، نرخ جریان ممکن است از 10 تا 40 مترمکعب بر ساعت بر متر مکعب رزین تغییر کند. با استفاده از نمودار زیر و دانستن سرعت خطی و دمای آب ورودی می توان افت فشار را محاسبه کرد.
شستشوی معکوس (Back Wash) رزین کاتیونی C100H
اشباع شدن رزین یک امر بدیهی هنگام استفاده از رزین ها می باشد. پس از اشباع رزین نیاز به شستشوی معکوس داریم. در طول عملیات بک واش با جریان رو به بالا، بستر رزین باید در مدت 10 الی 15 دقیقه در حدود 50 تا 70 درصد حجم خود منبسط شود. این کار باعث آزاد شدن ذرات معلق و تمیز شدن سطح بستر از حباب ها و حفرات می شود، همچنین شستشوی معکوس منجر به طبقه بندی دوباره دانه های رزین می شود که این خود کاهش مقاومت بستر رزین در برابر جریان ورودی را در پی دارد. نکته مهمی که باید به آن توجه کرد این است که با افزایش نرخ جریان و کاهش دمای جریان ورودی، انبساط بستر رزین افزایش می یابد. برای محاسبه انبساط بستر می توان از نمودار زیر استفاده کرد. همواره باید دقت کرد که انبساط بیش از حد رزین، باعث خروج دانه های رزین از بالای لوله محتوی آن نشود.
احیای رزین کاتیونی C100H
هنگامی که رزین کاتیونی C100H اشباع می شود، باید آن را با استفاده از اسیدهای معدنی نظیر هیدروکلریک اسید و سولفوریک اسید احیا کرد. استفاده از هیدروکلریک اسید نسبت به سولفوریک اسید ساده تر است؛ زیرا نمک های کلر عمدتا محول در آب هستند، درحالی که کلسیم سولفات نامحلول است و امکان رسوب در بستر رزین را دارد. بنابراین استفاده از هیدروکلریک اسید خطر رسوب کلسیم سولفات را ندارد و مناسب تر است. اما باید توجه داشت که قیمت هیدروکلریک اسید بالاتر است و چون در صنایع به مقدار زیاد اسید برای احیای رزین نیاز داریم، استفاده از سولفوریک اسید اقتصادی تر است. برای کاهش تولید رسوب کلسیم سولفات هنگام استفاده از سولفوریک اسید، پیشنهاد شده است که احیا به صورت گام به گام صورت گیرد، یعنی به تدریج غلظت اسید افزایش یابد. بدین ترتیب در شروع فرایند احیای رزین که غلظت یون های کلسیم زیاد است، غلظت سولفوریک اسید کم (حدود 2 درصد و کمتر) است؛ درنتیجه رسوب کلسیم سولفات به مقدار خیلی کمی تولید می شود. سپس به تدریج که مقدار یون های کلسیم در محلول کاهش می یابد، غلظت سولفوریک اسید را می توان افزایش داد. درنتیجه با این کار تولید رسوب کلسیم سولفات را به مقدار زیادی می توان کاهش داد.
عمر مفید رزین پرولایت C100H
عمر مفید رزین پرولایت C100H در صورت احیای به موقع در حدود 8 الی 10 سال است. در صورتی که رزین از کیفیت مناسبی برخوردار باشد و از آب شهری تغذیه کند، این مدت می تواند افزایش پیدا کند.