رزین های تبادل یونی یک جزء بسیار مهم از دستگاه های تصفیه آب و سختی گیر ها است که بررسی چگونگی ساخت و ویژگی های آن اهمیت دارد . بریم با هم نحوه ساخت رزین تبادل یونی را ببینیم .
زمان مطالعه : 3 دقیقه
تاریخچه ساخت رزین
برای برسی رزین ها و نحوه ساخت آن ها لازم است به سال ۱۸50 برویم . در این زمان برای اولین بار مشاهده شد بعضی یون های کلسیم و منیزیم آب توسط خاک با یون های امونیوم جایگزین می‌شوند .بیست سال بعد یعنی در سال ۱870 تحقیقات نشان داد بعضی از کانی های موجود توانایی تبادل یون با آب را دارا هستند.کانی های تبادل یون به زئولیت های سدیمی معروف بودند و دلیل آن هم این بود که یون سدیم را با یون های کلسیم و منیزیم که باعث سختی آب بودند جایگزین می‌کرد.این اولین رزین ها بودند که به رزین های معدنی مشهور بودند زیرا تدلید آن ها ساخته و پرداخته طبیعت بود .
زئولیت ها اولین رزین تبادل یونی
نیاز صنعت به آب خالص باعث شد ما به تولید رزین های فکر کنیم زیرا زئولیت های سدیمی قادر به حذف یون های کلسیم و پتاسیم بودند و توانایی حذف یون های سولفات ، کلراید و سیلیکات ها را نداشتند و این آنیون ها بدون تغییر در آب می‌ماندند .اولین تولید رزین های مصنوعی بر می‌گردد به سال ۱۹۳۰ که زئولیت های هیدروژنی به جای سدیمی ساخته شد تا هم بتواند سیلیس آب را حذف کند هم قلیاییت آب را کاهش دهد .
نقطه ی عطف تولید رزین ها در سال ۱9۴۴ بود که برای اولین بار رزین های آنیونی ساخته شدند تا بتوانند علاوه بر کاتیون ها آنیون های آب را نیز جذب کنند و آب خالص تری را برای مصارف صنعتی تصفیه کنند .
مقاله پیشنهادی : مشکلات ناشی از سختی آب در تاسیسات و فرسایش تاسیسات.
اولین رزینی که به صورت کاملا مصنوعی تولید شد سیلیکات آلومینیوم بود که از ترکیب دو محلول به نام سولفات آلومینیوم و سیلیکات سدیم به وجود آمد .رزین های مصنوعی امروزه از پلیمریزاسیون ترکیبات آلی تولید می‌شوند . بیشتر رزین های به کار برده شده برای تصفیه آب نیز همین رزین های سنتزی هستند .
ترکیب رزین های پلیمری
اکثر رزین های امروزی از پلی استایرین و ترکیبات بر پایه آن تولید شده‌اند . در ترکیبات پلی استایرین برای اتصال منومر های از پل های اتصال عرضی استفاده می‌شود ؛
این پل ها پس از فرایند کوپلیرمریزاسیون پلی استایرین با دی واینیل بنزین به وجود می‌آیند .
اتصالات عرضی باعث کاهش ظرفیت تبادل می‌شود اما باعث توانمندی رزین می‌شوند .
پروسه تولید رزین ها به این شکل است که ترکیبات آلی (پلی استایرین) در حضور در واینیل بنزین شروع به پلی مریزاسیون می کنند و ساختار ماتریسی متخلخلی را تولید می‌کنند سپس این ساختار را با یک ترکیب شیمیایی که حاوی گروه عاملی مد نظر است واکنش می‌دهند .همانطور که مشخص شد ماهیت رزین ها پلیمری است و این پلیمر ها توانایی انحلال در آب را ندارند پس نتیجه اینکه فقط تبادل یونی انجام می‌شود و واکنش فیزیکی یا شیمیایی ناخواسته دیگری که باعث کاهش خلوص آب شود رخ نمی‌دهد.
بر اساس حدف آنیون و کاتیون ما دو نوع رزین داریم و همچنین بر اساس نیاز های متفاوت هر کدام از این دو نوع خود به دو نوع دیگر تقسیم می‌شود و ما در مجموع چهار نوع مختلف رزین داریم که به شرح زیر است:
- اسید قوی
- اسید ضعیف
- قلیایی قوی
- قلیایی ضعیف
مقاله پیشنهادی : درباره دانسیته رزین آنیونی و کاتیونی اینجا مطالعه کنید .
تفاوت این رزین ها مربوط به نوع گروه عاملی استفاده شده در ساختار آن ها است .
در این مقاله سعی شد به طور خلاصه به مبحث تاریخچه و نحوه ساخت رزین تبادل یونی نگاهی بی اندازیم تا اطلاع بیشتری از نحوه عملکرد این مواد حیاتی در تصفیه آب داشته باشیم.