رزین آنیونی A400
رزین آنیونی A400 که محصول شرکت انگلیسی پرولایت (Purolite) است و دارای گواهینامه های IFANCA Halal و LPPOM MUI Halal می باشد؛ از دسته رزین های آنیونی قوی است که از ژل شفاف پلی استایرن تشکیل شده و دارای گرید صنعتی است؛ این رزین از نوع I می باشد و به طور نرمال دارای فرم کلر (Cl) است. رزین پرولایت A400 ظرفیت عملکردی بالایی دارد و برای حذف سیلیکا موجود در آب حتی در مقادیر کم مناسب است.
رزین آنیونی A400، به عنوان یک رزین آنیونی معمولی دارای ثبات فیزیکی استثنایی است که این باعث می شود این رزین بدون افت فشار بیش از حد، طول عمر زیادی داشته باشد. همچنین این رزین، سرعت (سینتیک) بالایی در فرایند تبادل یونی دارد که باعث می شود غلظت های بسیار کم آنیون های قوی و ضعیف موجود در جریان عملا به خوبی حذف شوند. رزین پرولایت A400 نوع I نسبتا مقاومت حرارتی بیشتری نسبت به سایر رزین های آنیونی دارد، به همین دلیل به طور گسترده در واحد هایی که آب گرم وارد رزین می شود و یا در مناطقی که آب و هوای گرم دارند، استفاده می شوند.
رزین آنیونی A400، در سیستم های نمک زدایی میکس بد (Mix Bed) و یا لایه ای (Layered Bed) نیز به خوبی عمل می کند. برای احیای رزین پرولایت A400 از سود سوز آور استفاده می شود. لازم به ذکر است که رزین A400، نسبت به رزین های قدیمی نوع I (مدل A600) که ساختار آمونیومی بر پایه پلی استایرن داشتند، به سود سوزآور کمتری برای احیا نیاز دارد.
مکانیسم حذف آنیون های آب توسط رزین پرولایت A400
رزین آنیونی A400 با فرم کلر (Cl) بر سطح خود یون های کلر دارد و هنگامی که این رزین در مجاورت آبی که آنیون های مختلف دارد، قرار می گیرد؛ عمل تبادل یونی انجام می شود و آنیون ها مطابق معادله زیر با یون کلر تعویض می شوند.
R-Cl- + anion → R-anion + Cl-
شکل ظاهری رزین پرولایت آنیونی A400
رزین پرولایت A400 که یک رزین با گرید استاندارد است، از دانه های کروی شکل، شفاف طلایی رنگ تشکیل شده که اندازه آنها در حدود 300 تا 1200 میکرومتر است و حداکثر 1% این دانه ها قطری کمتر از 300 میکرون دارند.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین پرولایت A400
مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین پرولایت A400 به طور کامل در بخش مشخصات فنی ارائه شده است.
محاسن رزین آنیونی A400
از مزایای رزین آنیونی A400 می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• ظرفیت عملکردی بالای رزین
• قابلیت احیای کارآمد و موثر رزین
• دارای سینتیک (سرعت) خوب در تبادل یون ها
کاربردهای اصلی رزین پرولایت A400
از کاربردهای اصلی رزین A400 می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• نمک زدایی (Demineralization) از آب های صنعتی
• حذف سیلیس از آب
عوامل موثر بر کارایی رزین پرولایت A400
اگرچه که ظرفیت کل تبادل یونی رزین پرولایت A400 مقدار 1.3 اکی والان بر لیتر بستر رزین است اما در عمل ظرفیت تبادلی یونی رزین در حدود 0.5 تا 0.9 اکی والان بر لیتر می باشد. ظرفیت عملکردی به عوامل زیر بستگی دارد:
• مقدار ماده احیا کننده استفاده شده
• نسبت یون های سولفات و کربنات نسبت به کل آنیون ها
• نسبت سیلیس به کل آنیون ها، هنگامی که دمای ماده احیا کننده NaOH کمتر از حدود 30 درجه سانتیگراد است
پایداری حرارتی و شیمیایی رزین پرولایت A400
رزین پرولایت A400 در اسیدهای ضعیف یا نسبتا قوی، بازها و در تمامی حلال ها نامحلول است. اگرچه قرار گرفتن رزین در معرض مقادیر قابل توجه کلر آزاد، یون های هیپوکلریت و یا سایر اکسیدکننده های قوی برای مدت طولانی، باعث تخریب آن و شکستن پیوندهای اتصال متقابلش می شود که این خود می تواند باعث کاهش ظرفیت تبادل یونی یا افزایش حفظ رطوبت رزین و کاهش مقاومت مکانیکی آن گردد. در نتیجه باید از رخ دادن آن جلوگیری کرد. رزین پرولایت A400 تا دمای 100 درجه سانتی گراد می تواند پایداری حرارتی خود را حفظ کند.
مشخصات هیدرولیکی رزین آنیونی A400
افت فشار و شستشوی معکوس (Back Wash) از مشخصات هیدرولیکی رزین A400 می باشد که در ادامه توضیح داده می شوند.
افت فشار رزین آنیونی A400
پس از گذشت مدتی از فعالیت رزین، رزین اشباع شده و افت فشار مشاهده می شود. افت فشاردر بستر رزین تبادل یونی A400 به توزیع اندازه ذرات، عمق بستر، حجم خالی مواد تبادل کننده، دبی جریان و گرانروی (ویسکوزیته) محلول ورودی وابسته است. عواملی که هر یک از این پارامترها را تحت تأثیر قرار می دهد مانند وجود ذرات فیلتر شده توسط بستر رزین، فشردگی غیرطبیعی رزین یا طبقه بندی ناقص بستر رزین بر می تواند باعث افت فشار شود. نرخ جریان ورودی به رزین با توجه به کیفیت آب ورودی، طراحی و کاربرد رزین، می تواند از 10 تا 40 متر مکعب بر ساعت بر متر مکعب رزین متغیر باشد. با استفاده از نمودار زیر می توان افت فشار را در دماها و سرعت های مختلف جریان محاسبه کرد.
شستشوی معکوس رزین آنیونی A400
رزین ها مدتی پس از استفاده اشباع می شوند و نیاز به شستشوی معکوس دارند. در طول شستشوی معکوس رو به بالا (up-flow)، بستر رزین باید طی زمان حداقل 10 تا 15 دقیقه در حدود 50 تا 70 درصد حجم خود منبسط شود. انبساط بستر رزین باعث آزاد شدن ذرات معلق، تمیز شدن سطح بستر از حباب ها و حفرات، طبقه بندی دوباره دانه های رزین و کاهش مقاومت در برابر جریان ورودی می شود. معمولا حدود 30 دقیقه انبساط، برای طبقه بندی مناسب بستر رزین در اولین سری فعالیت رزین کافی است. باید توجه داشت که انبساط بستر با افزایش نرخ جریان و کاهش دمای جریان، افزایش می یابد. برای محاسبه انبساط بستر می توان از نمودار زیر استفاده کرد.
احیای رزین پرولایت A400
رزین ها پس از مدتی استفاده اشباع می شوند و نیاز دارند که احیا شوند تا بتوانند در طولانی مدت کارایی خود را حفظ کنند. رزین پرولایت A400 با فرم کلر (Cl) باید با سدیم هیدروکسید (NaOH) دارای گرید خوب احیا شود برای این کار باید از سدیم هیدروکسید با غلظت 3 تا 6 درصد با نرخ 2 تا 4 مترمکعب بر ساعت بر مترمکعب رزین به مدت 30 الی 60 دقیقه استفاده کرد.
هنگامی که نسبت سیلیس به کل آنیون های موجود در آب ورودی به رزین زیاد است؛ برای مثال هنگامی که یک واحد آنیونی قوی بعد از یک واحد آنیونی ضعیف قرار گرفته، استفاده از سود سوزآور نشت سیلیس را کاهش می دهد و از تشکیل سیلیس بر سطح رزین جلوگیری می کند. برای رسیدن به راندمان حداکثری، بستر رزین باید قبل از احیا گرم شود. این نکته زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که تفاوت دمایی بین ماده احیا کننده و آب ورودی زیاد است.
علاوه بر سدیم هیدروکسید از پتاس (KOH) نیز می توان برای احیای رزین آنیونی A400 استفاده کرد؛ اما پتاس قیمت بالاتری دارد.
عمر مفید رزین پرولایت A400
طول عمر رزین آنیونی A400، در صورت احیای به موقع و نگهداری درست در حدود 5-6 سال است. در صورتی که رزین از کیفیت مناسبی برخوردار باشد و از آب شهری تغذیه کند، این مدت می تواند افزایش پیدا کند.