عملیات احیای رزین کاتیونی

احیای رزین کاتیونی

رزین ها پس از استفاده و کاهش ظرفیت توانایی تبادل یون خود را از دست می دهند و نیاز به شستشو و احیا پیدا می کنند برای احیای هرنوعی از رزین ها از مواد متفاوتی استفاده می شود برای مثال رزین های C100 و C100E را یا نمک و رزین های C100H را با استفاده از اسید احیا می کنند. در این مقاله که به روش احیای برخی از رزین ها می پردازیم با ما همراه باشید.

در این مقاله قصد داریم فرآیند احیای رزین کاتیونی اسیدی را شرح دهیم که در سیکل هیدروژن فعالیت می کند و با اسید احیا می شود. C100H (هیدروژنی)با اسید انجام می شود. برای این منظور می توان از هر اسیدی چون کلریک اسید و یا سولفوریک اسید استفاده کرد.

کلریک اسید می تواند ظرفیت رزین را افزایش دهد، از این رو موثرتر از سولفوریک اسید است، اما با توجه به مقدار زیاد اسید مصرفی در سال برای احیای رزین در صنایع بزرگ، تفاوت قیمت این دو اسید می تواند زیاد باشد. از این رو استفاده از سولفوریک اسید بر کلریدیک اسید ترجیح داده می شود. دانسیته سولفوریک اسید زیاد است و در موقع رقیق کردن تولید حرارت می کند. بنابراین به سیستم اتوماتیک احتیاج است. 

رزین C100H

رقیق کردن سولفوریک اسید با استفاده از آب بدون یون، باید طی چند مرحله انجام شود . اما باید توجه داشت که اضافه کردن آب به اسید بسیار خطرناک بوده و می تواند باعث پاشش اسید شود. لذا باید اسید را به آب اضافه کرد.

گروه صنعتی آریاب تولید کننده انواع تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب و وارد کننده و تولید کننده انواع مواد شیمیایی می باشد. برای استعلام قیمت، مشاوره و خرید محصولات و مواد شیمیایی؛ با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

مشکل احیای رزین کاتیونی با سولفوریک اسید

اگر رزین کاتیونی با سولفوریک اسید احیا شود، به علت آنکه حلالیت کلسیم کم است از این رو خطر ایجاد رسوب کلسیم سولفات در بستر رزین کاتیونی وجود دارد. رسوب کلسیم سولفات باعث آلوده شدن رزین کاتیونی گشته و در نتیجه ظرفیت رزین را کاهش خواهد داد و نیز تا مدتی خطر تشکیل رسوب کلسیم سولفات در آب خروجی وجود خواهد داشت. برای مقابله با این مشکل تدابیری اندیشیده شده است . 

راه حل اول احیای رزین کاتیونی 

نخست آنکه غلظت سولفوریک اسید مصرفی را به تدریج زیاد کنند تا در شروع احیای رزین کاتیونی که یون کلسیم در محیط زیاد است سولفات زیاد در دسترس نباشد. چون

K_sp = [SO^2-₄][Ca ²⁺]

بنابراین هرچند که در ابتدای احیای رزین کاتیونی Ca 2+ زیاد است ولی به دلیل پایین بودن غلظت SO2-4 (بخاطر رقیق بودن اسید) خطر تشکیل رسوب کم می شود. اما در اواخر احیای رزین کاتیونی باید غلظت سولفوریک اسید به اندازه ای کافی زیاد باشد تا نیروی محرکه کافی برای یک طرفه کردن واکنش احیای رزین کاتیونی وجود داشته باشد. با این تدبیر، اسید غلظت لازم برای یک طرفه کردن واکنش را هنگامی پیدا می کند که غلظت یون کلسیم در بستر رزین کاتیونی مقدار کمی است.

گروه صنعتی آریاب تولید کننده انواع تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب و وارد کننده و تولید کننده انواع مواد شیمیایی می باشد. برای استعلام قیمت، مشاوره و خرید محصولات و مواد شیمیایی؛ با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

روش افزایش غلظت سولفوریک اسید می تواند پله ای باشد به این صورت که اگر شش کیلو اسید لازم باشد، دو کیلو به صورت محلول 2% و دو کیلو به صورت محلول 4% و بقیه به صورت محلول 6% به دستگاه تعویض یونی تزریق گردد. اما در عمل به خاطر اجتناب از مشکلات موجود در روش پله ای، نصف اسید را 2% و نصف دیگر را 4% مصرف می کنند.

راندمان احیا با سولفوریک اسید کمتر از کلریدریک اسید است. زیرا:

•  برای اجتناب از ایجاد رسوب کلسیم سولفات، به ناچار باید غلظت اسید را تا حد امکان پایین نگه داشت. درحالی که از نظر تئوری هرچه غلظت اسید بیشتر باشد راندمان احیای رزین کاتیونی بالاتر است.
•  توجه داشته باشید که به خاطر بالا بودن وزن مولکولی سولفوریک اسید، هر 98 گرم سولفوریک اسید 100% ارزش 72 گرم کلریدریک اسید 100% را داراست.
•  حتی در غلظت های کمتر از 2% نیز یونیزاسیون سولفوریک اسید، ناقص انجام می شود. یعنی سولفوریک اسید در ظرفیتی در عمل دو یون هیدروژن آزاد نمی کند و این به مفهوم اتلاف قسمتی از اسید و نیز اسیدی بودن فاضلاب است که برای حفظ محیط زیست به ناچار باید به خنثی کردن فاضلاب پرداخت.

راه حل دوم احیای رزین کاتیونی

آن است که زمان تماس اسید با رزین کاتیونی کاهش یابد. چون برای به تعادل رسیدن واکنش تاخیر زمانی وجود دارد که قبل از آن، محلول سولفات کلسیم می تواند فوق اشباع باقی بماند. پس اگر با افزایش دبی باعث شوند که قبل از پایان تاخیر زمانی، اسید، دستگاه تعویض یونی را ترک کرده باشد، آنگاه خطر ایجاد رسوب خیلی کم خواهد شد.

یک روش ساده و تقریبا دقیق برای آگاهی از موثر واقع شدن تدبیر دوم این است که بررسی شود آیا محلول اسید خروجی از دستگاه تعویض یونی به علت وجود رسوب کدر شده است یا خیر؟

هرچه نسبت کلسیم به دیگر کاتیون ها بیشتر باشد، دبی اسید باید بیشتر شود.

یک قانون ساده برای محاسبه دبی مناسب به صورت زیر است

فرمول محاسبه دبی اسید لازم برای احیای رزین

دبی به دست آمده بر حسب گالن در هر دقیقه به ازا هر فوت مکعب رزین کاتیونی است. توجه کنید که یک گالن در دقیقه به ازا هر فوت مکعب برابر 8 لیتر در ساعت به ازا هر لیتر رزین کاتیونی است.

برای آب های که کلسیم زیاد دارند، زمان تماس بین اسید و رزین تعویض یونی باید بسیار کم تا حدود 10 دقیقه باشد. برای صرفه جویی در مخارج احیای رزین کاتیونی می توان قسمتی از اسید خروجی به فاضلاب را دوباره مصرف کرد که البته منظور، اسید خروجی از مرحله نهایی احیای رزین کاتیونی است.

رزین کاتیونی سیکل هیدروژن همانطور که می دنید با استفاده از اسید احیا می شود. اما رزین های دیگری نیر هستند که در سیکل عناصر دیگری فعالیت می کنند مانند رزین سختی گیر که در سیکل سدیم است و با استفاده از نمک احیا می شود.

فرآیند احیا

در این مرحله آب از پایین وارد بستر رزین می شود و دانه های به هم چسبیده رزین را از هم جدا می کند. فشار آب از پایین بستر را بلند می کند و مواد ناخالص را از بستر خارج می کند. همچنین شستشوی معکوس باعث می شود آب بین تمام دانه های رزین جریان پیدا کند لذا در زمان احیا؛ ماده احیا کننده نیز از بین تمام دانه های رزین عبور می کند و احیا با بازده بالاتری انجام می پذیرد.

ورود ماده احیا کننده

ماده احیا کننده که برای انواع رزین متفاوت است با مکش شیر وارد بستر رزین می شود و رزین را احیا می کند.

انواع رزین

رزین های تبادل یونی در کل سه دسته هستند

• رزین های آنیونی
• رزین های کاتیونی
• رزین های میکس بد

رزین آنیونی

رزین آنیونی نیز خود به دو دسته تقسیم می کند

1. رزین آنیونی قوی
2. رزین آنیونی ضعیف

رزین آنیونی قوی

رزین های آنیونی قوی می توانند تمام آنیون ها را از آب حذف کنند. رزین های آنیونی قوی را بر حسب آمین مورد استفاده در فرآیند ساخت به دو دسته تقسیم می کنند. یکی از کاربرد های رزین آنیونی قوی استفاده از آن در دیونایزر ها است که از رزین آنیونی قوی در سیکل هیدروکسید به همراه رزین کاتیونی اسیدی  قوی برای این مهم استفاده می شود.

1. رزین های آنیونی قوی نوع 1
2. رزین های آنیونی قوی نوع 2

رزین آنیونی قوی نوع 1

از این نوع رزین که قوی ترین گرید رزین های آنیونی است در سیکل های مختلف برای اهدافی چون تولید آب دیونیزه و حذف نیترات استفاده می کنند. رزین آنیونی نوع 1 می توانند کاتیون های اسید های ضعیف را از آب حذف کنند. از دیگر کاربرد های رزین آنیونی قوی نوع 1 می توان به حذف نیترات با رزین A400Cl و یا رزین A520E اشاره نمود.

رزین پرولایت C100H / رزین پرولایت C100 / رزین پرولایت C100E

رزین آنیونی ضعیف

رزین آنیونی ضعیف را بیشتر به عنوان رزین حذف اسید می شناسند که می تواند آنیون حاصل از اسید قوی را حذف نماید. برای حذف کامل اسید از رزین آنیونی قوی به همراه رزین آنیونی ضعیف استفاده می کنند. 

گروه صنعتی آریاب تولید کننده انواع تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب و وارد کننده و تولید کننده انواع مواد شیمیایی می باشد. برای استعلام قیمت، مشاوره و خرید محصولات و مواد شیمیایی؛ با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

021-55271642

09213065924