رزین‌های تبادل یونی برای بسیاری از نیازهای تصفیه آب صنعتی و جداسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فناوری می‌تواند با هزینه و انرژی نسبتاً پایین بسیار کارآمد باشد. رزین‌های تبادل یونی اگر به درستی نگهداری شوند، سال‌ها بدون نیاز به تعویض دوام بیاورند.
علیرغم کاربردها و فواید بسیار زیادی که این فناوری می‌تواند به ارمغان آورد، برخی مسائل ممکن است طول عمر و کارکرد رزین‌های تبادل یونی را به چالش بیندازد.
در این مقاله، ما به طور کلی فهرستی از برخی از «مشکلات رایج رزین‌های تبادل یونی و نحوه اجتناب از آنها» را مورد بحث قرار می‌دهیم تا اطمینان حاصل شود که تأسیسات شما می‌تواند یک قدم جلوتر بماند.
چه عواملی می‌تواند موجب تخریب و کاهش طول عمر رزین‌های تبادل یونی شوند؟
رسوب
هنگامی‌که سیستم تصفیه تبادل یونی شما شروع به شستشوی بیشتری می‌کند، به تغییرات دما و سرعت جریان حساس‌تر می‌شود یا کیفیت پساب و ظرفیت عملیاتی را با سرعتی بالاتر از حد انتظار کاهش می‌دهد، رزین‌های آلوده می‌توانند دیل اصلی این اتفاق باشند.
با گذشت زمان، طبیعی است که رزین تبادل یونی درصدی از توانایی عملیاتی خود را از دست دهد (که بسته به نوع رزین و کاربرد بسیار متفاوت است). اما در صورت احتمال رسوب، دلایل مختلفی می‌تواند وجود داشته باشد.
برخی از رایج‌ترین دلایل رسوب رزین عبارتند از:
جامدات معلق مانند سیلیس، آهن و منگنز که می‌توانند به صورت کلوئیدی باشند.
روغن‌ها و گریس‌ها
باکتری‌ها و جلبک‌ها
مواد آلی
تمیز کردن رزین‌های رسوب گرفته ممکن است چالش برانگیز باشد. بسیاریاز مواد شیمیایی که برای رسوب زدایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توانند موجب تخریب دائمی خود رزین‌های تبادل یونی شوند. به طور کلی، کاستیک‌ها برای حذف رسوبات از رزین‌های آنیونی استفاده می‌شوند، در حالی که اسیدها یا عوامل کاهنده قوی برای حذف رسوب‌ها از رزین‌های کاتیونی کاربرد دارند. به طور مشابه، سورفکتانت‌ها معمولاً برای تمیز کردن روغن از رزین‌های آلوده استفاده می‌شوند، اگرچه لازم است در انتخاب سورفکتانتی که به خودی خود رزین را کثیف نکند، دقت شود و گاهی اوقات یک شستشوی معکوس تهاجمی‌با آبشستگی هوا کمک می‌کند.
رسوب آلی هم بسیار رایج بوده و اصلاح دشواری دارد. اگرچه استفاده از فشار آب نمک روی رزین آنیون در دماهای بالا ممکن است موثر باشد، استراتژی‌های پیشگیرانه رسوب آلی شامل پیش‌کلره‌سازی و شفاف‌سازی، فیلتراسیون کربن فعال، اعمال یک تبادلچند مرحله‌ای با رزین‌های پایه ضعیف و قوی و استفاده از رزین‌های تخصصی تبادل است.
به طور کلی، بهترین راه برای جلوگیری از رسوب رزین این است که اطمینان حاصل شود رسوب‌ها پیش از اینکه به مشکل جدی تبدیل شوند، از بین ببرید. علاوه بر به کار گیری اقدامات تمیز کردن صحیح، ذخیره‌سازی و بازسازی در عملکرد روزانه سیستم تبادل یونی، باید مطمئن شوید که در طول زمان رزین رسوب جمع نکند.
روش‌های پیشگیرانه بسته به نوع رزین مورد استفاده و همچنین درصد خلوص آب و موارد دیگر بسیار متفاوت است، بنابراین حتماً با متخصصین و افرادی که رزین تبادل یونی را از آنها خریداری کرده‌اید مشورت کنید تا مراحل صحیح نگهداری از رزین‌های خریداری شده را به طور مناسب یاد بگیرید.
اکسیداسیون
هنگامی‌که عوامل اکسید کننده مانند کلر، دی اکسید کلر، کلرامین و ازن، تحت شرایط خاصی با رزین‌های کاتیونی و آنیونی در تماس باشند، می‌توانند به رزین‌ها آسیب برسانند و منجر به کاهش ظرفیت و مهار عملکرد آنها شوند. اکسیداسیون موجب تجزیه شدن پلیمرهای تشکیل دهنده رزین می‌شود. همچنی باعث می‌شود که رزین تبادل یونی در طول زمان فشرده شود. فشرده شدن موجب مسدود شدن جریان سیالات در بستر رزین شده و بازدهی کلی این مواد را به خطر می اندازد. به طور کل آسیب که به رزین‌های تبادل یونی از طریق اکسیداسیون می‌رسد برگشت پذیر نیست. اما افدامات پیشگیرانه‌ای مانند پیش تصفیه می‌تواند از این اتفاق جلوگیری کند. اقدامات پیشگیرانه رایج برای تخریب اکسیداسیون شامل استفاده از فیلتراسیون کربن فعال، تابش اشعه ماوراء بنفش، یا پیش تصفیه شیمیایی از طریق استفاده از یک عامل کاهنده است.
اغلب اوقات، سازندگان رزین دستورالعمل‌های خاصی برای دریافت بهترین عملکرد از رزین را دارند. به طور کلی، بهتر است در مورد حداکثر دما و عامل اکسید کننده با متخصص تصفیه آب و سازنده رزین مشورت کنید. تماس رزین‌های تبادل یونی با ترکیبات شیمیایی خاص، به راحتی می‌تواند موجب تولید گاز نیتروژن یا آمونیاک شود.
تخریب رزین به وسیله دما
بسیار مهم است محدوده دمای توصیه شده برای رزین‌های تبادل یونی در نظر گرفته شود تا تخریب به سبب گرما در طول زمان به حداقل برسد. گفته می‌شود رزین‌های کاتیونی مقاومت بیشتر نسبت به رزین‌های آنیونی در برابر دمای بالا دارند. اگرچه هر دو می‌توانند در برابر کاربردهای کوتاه گرمای زیاد برای استریل کردن گهگاهی یا اهداف دیگر مقاومت کنند. اما باید این نکته را در نظر داشته باشید که قرار گرفتن طولانی مدت رزین تبادل یونی در معرض گرمای شدید، طول عمر مفید این ماده را کاهش خواهد داد. هزینه تجهیزاتی که موجب کاهش دما می‌شوند به مراتب از هزینه جایگزین کردن رزین‌های تبادل یونی مقرون به صرفه‌تر است
بازسازی ناقص
عملکرد نامطلوب سیستم تبادل یونی زمانی می‌تواند به وجود بیاید که محلول‌های احیا کننده به طور نادرست استفاده شوند. گاهی اوقات روش‌های بازسازی نتایج متفاوتی را به همراه می‌آورند، حتی زمانی که با همان رویه لازم اجرا شوند. بازسازی رزین یک محاسبه پیچیده است و نتیجه کار اغلب به شرایط کلی رزین، کیفیت آب فرآیند بازسازی، غلظت مواد شیمیایی احیاکننده، سرعت جریان، دما و زمان تماس بستگی دارد. هر دو رزین کاتیونی و آنیونی می‌توانند از بازسازی نامناسب مقیاس شوند. برای نمونه، مثلا اسید سولفوریک بسیار غلیظ می‌تواند منجر به رسوب سولفات کلسیم شود. همچنین سیلیس با برخی از رزین‌های آنیونی می‌تواند با غلظت‌های سوزاننده نامناسب رسوب کند.
با تمام پیش بینی‌ها و احتمالات ممکن، پیروی از دستورالعمل‌های کمپانی سازنده رزین برای غلظت احیاکننده، زمان اعمال و کنترل جریان می‌تواند به جلوگیری از مشکلات بازسازی کمک کند.
کانال سازی
این مشکل زمانی رخ می‌دهد که سیالات به شکل ناهموار ی از بستر رزین تبادل یونی عبور می‌کنند. این عبور ناهموار موجب نفو محلول تصفیه نشده به جریان خروجی می‌شود و همچنین فرسودگی و تخریب رزین را به همراه دارد.
چنلینگ می‌تواند ناشی از نرخ جریان نادرست، خرابی مکانیسم توزیع کننده، شستشوی معکوس ناکافی و مسدود شدن مواد جامد محلول یا دانه‌های رزین آسیب دیده باشد.
از دست رفتن یا مهاجرت رزین
از دست دادن رزین زمانی اتفاق می‌افتد که دانه‌های رزین از یک ستون تبادل خارج شوند یا از یک ظرف به ظرف دیگر جریان یابند. خرابی‌های تجهیزات نگهداری رزین، شستشوی معکوس بیش از حد و موارد مختلف دیگری می‌تواند عامل مهاجرت رزین باشد
تکه تکه شدن رزین به دلیل قرار گرفتن در معرض دما بالا، شوک اسمزی یا موارد دیگر نیز می‌تواند از جمله عوامل مهاجرت این ماده باشد. این اتفاق به ذرات رزین اجازه می‌دهد حتی از صفحات نگهدارنده دست نخورده عبور کنند. از دست دادن و مهاجرت رزین ظرفیت و کارایی کلی سیستم را کاهش می‌دهد.
منبع:
سوالات متداول
دما چه تاثیری در تخریب رزین تبادل یونی دارد؟
دما بالا می‌تواند طول عمر مفید رزین‌های تبادل یونی را کاهش دهد.
چه عاملی می‌تواند به طور بالقوه موجب کاهش مشکلات در رزین تبادل یونی شود؟
بهترین توصیه این است که شرایط نگهداری، شستشو و بازسازی رزین تبادل یونی مورد استفاده را از کمپانی سازنده دریافت کنید.
آیا شستشوی رزین‌های تبادل یونی می‌تواند عوامل مخرب را بهبود بخشد؟
اگرچه تمیز کردن مرتب رزین تبادل یونی می‌تواند در جلوگیری از رسوب مؤثر باشد اما شستشوی بیش از حد رزین‌های تبادل یونی، بازدهی و راندمان این مواد را کاهش می‌دهد.