رزین تصفیه آب ماده‌ای است که برای کاهش سختی آب و حذف یون‌های منیزیم و کلسیم موجود در آن کاربرد زیادی دارد. در صنعت تصفیه آب از انواع مختلف این ماده برای حذف آلاینده‌های موجود در فاضلاب و پساب تولیدشده در صنایع گوناگون، گرفتن سختی آب چاه‌ها، رودخانه‌ها و آب‌های سطحی نیز استفاده می‌شود تا کیفیت آب برای مصرف نهایی بهبود پیدا کند. در این مقاله از شرکت خلیج فارس قصد داریم درباره انواع رزین، کاربردهای رزین تبادل یونی تصفیه آب و همچنین مزایا و معایب استفاده از رزین در صنعت تصفیه آب صحبت کنیم.
آشنایی اولیه با رزین تصفیه آب
آلاینده‌ها، ناخالصی‌ها و املاح موجود در منابع آب ایران به‌ویژه منابع آب زیرزمینی به‌عنوان یک چالش بسیار مهم در نظر گرفته می‌شود؛ زیرا این نوع آب برای نوشیدن، استفاده در صنایع مختلف از جمله صنعت داروسازی، صنایع شیمیایی، استخراج و بازیافت فلزات و تولید شوینده‌های بهداشتی گزینه مناسبی نیست و برای رسیدن به کیفیت لازم حتماً باید تصفیه شود.
برای تصفیه آب از روش حذف یون‌ها یا نرم کردن آب استفاده می‌کنند. این روش یکی از اقتصادی‌ترین و رایج‌تر روش‌های تصفیه آب است که با هدف برطرف‌کردن سختی آب و حذف یون‌های کلسیم و منیزیم با استفاده از ماده‌ای به نام رزین تصفیه آب صورت می‌گیرد. این ماده علاوه بر کاهش سختی، با ازبینبردن کلر با پکیج کلرزنی و دیگر ناخالصی‌ها موجود در آب از طریق تبادل یونی می‌تواند درجه خلوص آن را افزایش دهد. در ادامه درباره رزین و انواع آن بر اساس ترکیبات شیمیایی صحبت خواهیم کرد. برای تهیه انواع مواد شیمیایی تصفیه آب می توانید به صفحه فروش عمده مواد شیمیایی در سایت مراجعه کنید.
رزین چیست؟
رزین (Resin) یا رزین تبادل یونی تصفیه آب، ریزدانه‌های پلیمری ساخته‌شده از ترکیبات آلی هستند که بین 0.25 تا 0.5 میلی‌متر قطر دارند و شبکه‌ای از هیدروکربن‌ها را تشکیل می‌دهند. این مواد پلاستیکی متخلل و نامحلول در آب، با ایجاد یک محیط فیزیکی مناسب به تسهیل واکنش‌های تبادل یونی در آب کمک زیادی می‌کند. در واقع رزین‌ها یا ذرات جامد موازنه‌کننده یون، در جایگزینی یون‌های مطلوب با بار الکتریکی مشابه با یون‌های نامطلوب موجود در آب نقش مهمی ایفا می‌کنند. وجود بار الکتریکی مثبت (کاتیون) و بار الکتریکی منفی (آنیون) در ذرات رزین باعث شده است که این مواد از لحاظ الکتریکی خنثی باشند. تعدادی یون غیرمتحرک و ثابت در ساختار داخلی رزین‌ها قرار دارد. در تبادل یونی کاتیون‌ها و آنیون‌های محلول در آب با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در ذرات رزین جایگزین می‌شوند. به همین دلیل هم رزین تصفیه آب و هم محلول آب خنثی هستند.
انواع رزین بر اساس ترکیبات شیمیایی
انواع رزین بر اساس ترکیبات شیمیایی به سه گروه شامل رزین کاتیونی تصفیه آب، رزین آنیونی تصفیه آب و رزین اپوکسی تقسیم می‌شوند.
رزین کاتیونی
رزین‌های کاتیونی ذراتی به رنگ سفید یا زرد حاوی یون سدیم هستند که نقاط کاتیونی آن‌ها فعال، متحرک و قادر به شرکت در تبادلات یونی است. از مهم‌ترین کاربردهای این نوع رزین می‌توان به حذف یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب و ازبینبردن سختی آن اشاره کرد. در واقع یون‌های سدیم موجود در رزین‌های کاتیونی با یون‌های منیزیم و کلسیم موجود در آب جایگزین می‌شوند و سختی آن را از بین می‌برند. خود رزین‌های کاتیونی نیز به دو گروه قوی و ضعیف تقسیم شده‌اند. رزین‌های کاتیونی قوی مانند پلی‌استایرن سولفونات دارای اسیدسولفوریک فعال هستند و سختی آب را به‌طور کامل از بین می‌برند؛ اما کربوکسیلیک موجود در رزین‌های کاتیونی ضعیف مانند کربوکسیلیک اسید قادر است که فقط سختی‌های موقت آب را حذف کرده و از بین ببرد.
رزین آنیونی
رزین‌های آنیونی تصفیه آب درست برخلاف رزین‌های کاتیونی ذراتی هستند که نقاط آنیونی آن‌ها فعال است و در واکنش‌های تبادل یون شرکت می‌کند. از این نوع رزین تصفیه آب برای حذف کلر و افزایش درجه خلوص آب استفاده می‌شود. رزین‌های آنیونی ضعیف که به نام جاذب اسید نیز شناخته می‌شوند، فقط اسیدهای معدنی موجود در آب را حذف می‌کنند؛ اما رزین‌های آنیونی قوی قادر به حذف و ازبینبردن تمام آنیون‌های موجود در آب هستند. نوع دیگری از این رزین تصفیه‌کننده آب وجود دارد که با نام رزین آنیونی قلیایی معروف است و به دو گروه قوی و ضعیف تقسیم می‌شود. نوع قوی این ذرات از موادی مانند پلی‌اتیلن ایمین تشکیل شده و نوع ضعیف آن حاوی PolyAPTAC است.
بیشتر بخوانید: اولترافیلتراسیون چیست
رزین اپوکسی
نوع دیگری از رزین‌های دوجزئی که از ترکیب رزین و هاردنر تولید شده است، رزین اپوکسی نام دارد. واکنش شیمیایی بین ترکیبات رزین اپوکسی در افزایش قدرت چسبندگی این ماده تأثیر به‌سزایی دارد. رزین‌های اپوکسی در صنعت تصفیه آب هیچ کاربردی ندارند. وجود یک مولکول اکسیژن و دو مولکول کربن در ساختار این مواد باعث به‌جود آمدن یک ساختار بسیار مقاوم در این نوع رزین شده است. این ماده در صنعت قایق‌سازی، صنعت دکوراسیون داخلی، ساختمان‌سازی، تولید انواع چسب، تولید محصولات پلاستیکی، رنگ‌ها، پرایمرها، کف‌پوش‌ها، درزگیرها و غیره کاربرد بسیار زیادی دارد.
کاربردهای رزین تبادل یونی تصفیه آب
رزین تصفیه آب یا رزین تبادل یونی تصفیه آب کاربردهای مختلفی دارد. از مهم‌ترین کاربردهای رزین‌های تصفیه آب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
کاربرد در سختی‌گیری یا نرم‌سازی آب
یکی از مهم‌ترین کاربردهای رزین تصفیه آب این است که درجه سختی آب‌های زیر زمینی، آب رودخانه‌ها، آب‌های سطحی و غیره را کاهش می‌دهد. برای سختی‌گیری یا نرم‌سازی آب (Water Softening) از دستگاهی به نام سختی‌گیر استفاده می‌کنند.
برای انجام این کار ابتدا یک‌لایه رزین کاتیونی قوی و یک‌لایه رزین کاتیونی ضعیف را با مقداری سیلیس در داخل مخازن فایبرگلاس تصفیه آب یا فلزی دستگاه سختی‌گیر می‌ریزند. سپس آبی را که در داخل آن انواع املاح معدنی از جمله یون‌های کلسیم و منیزیم وجود دارد، در داخل مخزن ریخته شده و از روی لایه‌های رزین و سیلیس عبور می‌کند. با تماس یون‌های موجود در آب با یون سدیم موجود در رزین‌های کاتیونی، تبادل یونی اتفاق می‌افتد. در مرحله آخر کلسیم و منیزیم آب به ذرات رزین متصل شده و سختی آب گرفته می‌شود. سختی‌گیری آب باعث می‌شود که با عبور آب از دستگاه‌ها و تجهیزات مرتبط با آب مانند پکیج‌ها، لوله‌ها و غیره رسوبی تشکیل نشود.
میزان یون سدیم موجود در رزین‌های تصفیه آب محدود است و به‌مرور زمان با چند بار استفاده از این مواد برای انجام فرآیند تصفیه و اشباع رزین‌ها باید برای بازیابی و احیای آن‌ها اقدام کرد. در واقع برای استفاده مجدد از دستگاه سختی‌گیر آب، رزین داخل آن را با کمک محلو‌های غلیظ نمکی احیا می‌کنند تا سدیم دوباره به ترکیبات این ماده بازگردد.
کاربرد در صنعت داروسازی
رزین تصفیه آب یا تبادل یونی در صنعت داروسازی نیز کاربرد دارد. سه نوع رزین که به‌عنوان کاتالیزور در واکنش‌های تولید مواد دارویی استفاده می‌شوند، عبارت‌اند از:
- کلستیرامین
- کلستیپول
- سدیم پلی‌استایرن سولفونات
کلستیرامین و کلستیپول برای درمان بیماری هایپر کلسترولمی یا بالا‌بودن سطح کلسترول خون کاربرد دارند و سدیم پلی‌استایرن سولفونات به‌عنوان یک رزین اسیدی در درمان بیماری هایپر کالمی یا افزایش سطح پتاسیم در خون مورد استفاده قرار می‌گیرد. از کاربردهای دیگر رزین‌های تبادل یونی در صنعت داروسازی می‌توان به مواردی مانند استفاده به‌عنوان ماده افزودنی در تولید داروهایی به شکل قرص، سوسپانسیون و کپسول برای تجزیه‌شدن قرص، انتشار و پوشش‌دادن طعم دارو و غیره اشاره کرد.
کاربرد در خالص‌سازی و تصفیه آب آشامیدنی
از کاربردهای دیگر رزین تصفیه آب می‌توان به تصفیه آب آشامیدنی با ازبینبردن و حذف آلاینده‌هایی مانند نیترات، آرسنیک، اورانیوم و پرکلرات اشاره کرد. ذرات آلاینده معلق در آب پس از اینکه از لایه‌های رزین تبادل یونی عبور کرد، با ذرات رزین واکنش داده و از آب جدا می‌شوند. این واکنش منجر به زلال‌شدن و افزایش درجه خلوص آب خواهد شد. رزین‌های آنیونی قوی کلر و اسیدهای معدنی موجود در آب مانند اسید سیلیسیک را نیز از بین می‌برند.
مزایای استفاده از رزین در تصفیه آب
از مهم‌ترین مزایای رزین تصفیه آب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- طول عمر بالا
- قیمت مقرون‌به‌صرفه
- قابل احیا بودن رزین برای استفاده مجدد در مدت طولانی
- پایین‌بودن هزینههای اولیه اجرای سیستم تصفیه آب رزینی
- عملکرد مؤثر رزین در ازبینبردن و حذف یون‌ها و آلاینده‌های موجود در آب
- ازبینبردن و حذف انتخابی مواد موجود در آب با انتخاب مناسب‌ترین مبدل یونی
بیشتر بخوانید: حذف کلر از آب
معایب استفاده از رزین در صنعت تصفیه آب
استفاده از رزین در صنعت تصفیه آب علاوه بر مزایایش، دارای یک سری معایب نیز هست. این معایب عبارت‌اند از:
- عدم توانایی برای حذف مؤثر باکتری‌های موجود در آب
- بالا‌بودن هزینههای عملیاتی در صورت استفاده طولانی
- عدم حساسیت رزین به مواد اکسیدکننده و برخی از ذرات معلق
- ریخته‌شدن آب‌نمک به محیط در زمان احیای رزین‌های تصفیه آب و آلوده شدن محیط‌زیست
- احتیاج داشتن به مراحلی مانند هوادهی، ته‌نشینی و فیلتراسیون شنی قبل از مرحله تصفیه آب
جمع‌بندی
در این مقاله از خلیج فارس ابتدا درباره رزین تصفیه آب صحبت کردیم و سپس به معرفی انواع رزین بر اساس ترکیبات شیمیایی شامل رزین کاتیونی تصفیه آب، رزین آنیونی تصفیه آب و همچنین رزین اپوکسی که هیچ کاربردی در صنعت تصفیه آب ندارد، پرداختیم. در ادامه کاربردهای رزین تبادل یونی تصفیه آب را معرفی کردیم و توضیح دادیم که این محصول در سختی‌گیری آب، در صنعت داروسازی و در تصفیه آب آشامیدنی کاربرد زیادی دارد.
در انتها نیز به مزایا و معایب رزین تبادل یونی اشاره کردیم. با مطالعه این مقاله متوجه شدید که ذرات پلیمری رزین تصفیه آب چه کاربردهای مهمی در صنایع مختلف دارند. امیدواریم به تمام اطلاعات موردنیاز خود دست پیدا کرده باشید و نکات ارائه‌شده در این مطلب برای شما مفید واقع شده باشد.