رزین های تبادل یونی

به روز رسانی شده در ۱۴۰۳/۲/۸ زمان مطالعه 10 دقیقه

اطلاعات رزین های تبادل یونی

نمایش تمام تولیدکنندگان رزین های تبادل یونی

رزین‌های تبادل یونی موادی هستند - متشکل از دانه‌ها یا غشاهای پلیمری آلی - که به طور همزمان یون‌ها را به منظور تصفیه یا آلودگی‌زدایی مایعات به دام می‌اندازند و آزاد می‌کنند.

یون ها به عنوان اتم ها یا مولکول هایی تعریف می شوند که حاوی مقدار نابرابر الکترون هستند، بنابراین بار مثبت یا منفی ایجاد می کنند. یون های دارای بار مثبت به عنوان کاتیون ها شناخته می شوند، در حالی که یون های دارای بار منفی به عنوان آنیون شناخته می شوند. فرآیند تبادل یونی صرفاً به جذب یون‌ها و جایگزینی این یون‌ها با یون‌هایی با بار مخالف به یک ماده تخصصی اشاره دارد. علاوه بر رزین های ساخته شده توسط انسان، مبدل های یونی شامل جاذب های طبیعی مانند زئولیت، خاک رس و هوموس خاک می باشد.

تصویر زیر نمونه ای از فرآیند تبادل یونی، به ویژه برای حذف کلرید سدیم از آب (شیرین زدایی) را نشان می دهد.

ترکیب رزین

رزین های تبادل یونی معمولاً به صورت دانه های کوچک ساخته شده از مواد پلیمری (معمولاً پلی استایرن یا پلیمرهای اکریلیک [کمتر]) تولید می شوند. در طی فرآیند پلیمریزاسیون، استایرن با دی‌وینیل بنزن (DVB) ترکیب می‌شود تا پلیمر شبکه‌ای را تشکیل دهد. این فرآیند اتصال عرضی باعث افزایش پایداری در مقایسه با مواد غیر متقاطع می شود. گروه های فعال پس از فرآیند پلیمریزاسیون به رزین اضافه می شوند تا نوع تبادل یونی مطلوب مشخص شود. هر مهره رزین کوپلیمری ساختاری ژل مانند دارد و قادر است در مایعات منبسط و منقبض شود. آنها همچنین حاوی منافذ سطحی متعددی برای به دام انداختن یون ها هستند.

رزین های بدون مهره به صورت غشاهایی ساخته می شوند که از رزین های منفرد با پیوند متقابل متراکم تشکیل شده اند. اینها عمدتاً برای کاربردهای تخصصی مانند الکترودیالیز استفاده می شوند.

برنامه های کاربردی

رزین های تبادل یونی در درجه اول به عنوان قطعات جدایی ناپذیر در فرآیند تصفیه آب در هر دو محیط مصرف کننده و صنعتی استفاده می شوند. سیستم های نرم کننده آب از رزین ها برای جایگزینی منیزیم و کلسیم - دو عنصر رایج آب سخت - با مولکول های سدیم استفاده می کنند. همچنین می توان از رزین ها برای تصفیه آب با جایگزینی فلزاتی مانند مس، کادمیوم و سرب با مولکول های خوش خیم سدیم یا پتاسیم استفاده کرد.

فرآیند نرم شدن آب: یون های منیزیم و کلسیم بسیار مثبت با یون های Na با بار مثبت کمتر مبادله می شوند.

آب تصفیه شده در کنار جایگاهی که به عنوان یک آب آشامیدنی مطلوب دارد، در محیط های صنعتی نیز از ارزش بالایی برخوردار است. به عنوان مثال، در سیستم های آب تغذیه دیگ بخار، آب یونیزه یا سخت شده منجر به تجمع رسوب در طول زمان می شود که باعث کاهش راندمان و قابلیت اطمینان و در نهایت خرابی فاجعه بار دیگ می شود. بنابراین، حذف ناخالصی های یونی از آب تغذیه برای عملکرد دیگ بسیار مهم است.

علاوه بر تصفیه آب، رزین ها نیز ابزاری موثر برای جداسازی فلزات کمیاب خاکی هستند. کاربردهای کمتر رایج شامل استفاده در تولید دارو، فرآوری مواد غذایی و به عنوان کاتالیزور فعال در آزمایشگاه ها می باشد.

مشخصات فنی

انواع

چهار نوع رزین تبادل یونی وجود دارد که در جدول زیر توضیح داده شده است. رزین ها بر روی محلول های شیمیایی عمل می کنند که برعکس محلول های ضمنی در نام خود هستند. به عنوان مثال، رزین کاتیونی اسید قوی (SAC) برای خنثی کردن بازهای قوی استفاده می شود، در حالی که رزین آنیون باز ضعیف (WBA) برای خنثی کردن اسیدهای ضعیف استفاده می شود. رزین های مخلوط حاوی ترکیبی از رزین های کاتیونی و آنیونی هستند.

نوع رزین	محدوده pH ایده آل	برنامه های کاربردی	یادداشت
کاتیون اسید قوی (SAC)	همه	نرم شدن؛ املاح معدنی کامل؛ عاری سازی	اغلب با WAC ترکیب می شود تا معدنی زدایی کامل را ارائه دهد.
کاتیون اسید ضعیف (WAC)	7-14	dealkalization; املاح نسبی؛ آب های با سختی و قلیایی بالا.	بازسازی برتر؛ کارآمد.
آنیون پایه قوی (SBA)	همه	نرم شدن؛ املاح معدنی کامل	پس از پلیمریزاسیون با گروه های عاملی آمونیوم تیمار شد.
آنیون پایه ضعیف (WBA)	0-7	dealkalization; حذف اسیدهای سولفوریک، نیتریک و هیدروکلریک.