مقاله رزین های معدنی یونی

این مقاله با فرمت Word بوده و قابل ویرایش است همچنین آماده پرینت می باشد

موضوع : مقاله رزین های معدنی یونی

رزين هاي تعويض يوني ذرات جامدي هستند كه مي توانند يون هاي نامطلوب در محلول را با همان مقدار اكي والان از يون مطلوب با بار الكتريكي مشابه جايگزين كنند در سال 1850 يك خاك شناس انگليسي متوجه شد كه محلول سولفات آمونيمي كه به عنوان كود شيميايي بكار مي رود در اثر عبور از لايه هاي ستوني از خاك آمونيم خود را از دست مي دهد بگونه اي كه در محلول خروجي از ستون خاك سولفات كلسيم در محلول ظاهر مي شود اين يافته توسط ديگران پيگيري شد و متوجه شدند كه سيليكات آلومينيوم موجود در خاك قادر به تعويض يوني مي باشد اين نتيجه گيري با تهيه ژل سيليكات آلومينيوم از تركيب محلول و سولفات آلومينيم و سيليكات سديم به اثبات رسيد بنابراين اولين رزين مصنوعي كه ساخته شد سيليكات آلومينيوم بود به رزين هاي معدني زئوليت مي گويند و در طبيعت سنگهاي يافت مي شوند كه مي توانند كار زئوليت هاي سنتزي را انجام دهند اين مواد يون هاي سختي آور آب  كلسيم و منيزيم را حذف مي كردند و بجاي آن يون سديم آزاد مي كردند از اينرو به زئوليت هاي سديمي مشهور شدند كه استفاده از آن در تصفيه آب مزاياي زيادي داشت چون احتياج به استفاده از مواد شيميايي نبود و اثرات جانبي هم نداشتند اما زئوليت هاي سديمي داراي محدوديتهايي بودند اين زئوليت ها مي توانستند فقط سديم را جايگزين كلسيم و  منيزيم محلول در آب نمايند و آنيونها بدون تغيير باقي مي ماندند از اين رو آب تصفيه شده با زئوليت هاي سديمي به همان اندازه آب خام قلياييت سولفات كلرايد و سيليكاتت دارند

واضح است كه چنين آبي براي صنايع مطلوب نيست مثلاً بي كربنات سديم محلول در آب مي تواند مشكلاتي را در مراحل بعدي براي ديگ بخار بوجود آورد زيرا در اثر حرارت به سود و گاز دي اكسيد كربن تبديل مي شود سود يكي از عوامل مهم در خوردگي موضعي در نيروگاههاست كه بحث مفصل تر آن در مباحث آينده خواهد آمد گاز دي اكسيد كربن موجود در بخار آب در اثر ميعان بخار به صورت اسيد كرينيك در مي ايد كه باعث خوردگي لوله هاي برگشتي مي شود كه بخار آب خروجي از توربين را به كندانسور چگالنده مي برند يكي ديگر از اشكلات مهم استفاده از زئوليت ها ي سديمي عدم كاهش غلظت سيليس در آب تصفيه شده مي باشد كه يكي از خطرناكترين ناخالصي هاي آب تغذيه ديگ بخار در فشارهاي زياد مي باشد

تحقيقات براي رفع عيوب زئوليت هاي سديمي ادامه يافت تا آنكه  در اواسط دهه 1930 در هلند زئوليت هايي ساخته شد كه بجاي سديم فعال هيدروژن فعال داشتند  اين زئوليت ها كه به تعويض كننده هاي كاتيوني هيدروژني معروف شدند مي توانستند تمام نمكهاي محلول در آب را به اسيدهاي مربوط تبديل كنند بعنوان مثال بي كربناتهاي كلسيم و منيزيم به اسيد كربنيك تبديل مي شوند كه اسيد كربنيك بي دي اكسيد كربن و آب تجزيه مي شود دي اكسيد كربن توليد شده را مي توان توسط هوادهي يا هوازدايي از محيط حذف كرد لذا با اين روش تمام قلياييت بي كربناتي حذف مي شود رزين هاي كاتيوني هيدروژني جديد سيليس نداشته و علاوه بر اين قادرند همزمان هم سختي آب را حذف كنند و هم قلياييت آب را كاهش دهند

آب خروجي از تعويض كننده كاتيوني هيدروژني اسيدي است و بايد خنثي شود اين كار با اضافه كردن قليا ‌باز يا مخلوط كردن خروجي تعويض كننده كاتيوني هيدروژني با خروجي تعويض كننده سديمي زئوليت  امكان پذير است

تعويض كننده هاي كاتيوني هيدروژني هم داراي محدوديت هايي هستند هنوز آنيونها مثل سولفات كلرايد و سيليكات حذف نمي شوند براي بهبود تكنولوژي تصفيه آب گام هاي اساسي در سال 1944 برداشته شد كه باعث توليد رزين هاي تعويض يوني آنيوني شد 3 رزين هاي كاتيوني هيدروژني تمام كاتيونهاي آب را حذف مي كنند و رزين هاي آنيوني تمام آنيونهاي آب از جمله سيليس را حذف مي نمايند در نتيجه مي توان با استفاده از هر دو نوع رزين آب بدون يون توليد كرد پيشرفت هاي بعدي كه در دهه 1950 حاصل شد منجر به اختراع و توليد رزين هاي تعويض يوني ضعيف گرديدكه صرفه جويي قابل توجهي در مصرف مواد شيميايي مورد نياز براي احياء رزين ها را باعث شد

شيمي رزين ها همانگونه كه مي دانيد محلول هاي الكتروليت داراي يون هاي مثبت ‌كاتيون و يونهاي منفي آنيون هستند و از نظر بار الكتريكي خنثي هستند يعني مجموع آنيون ها و مجموع كاتيون ها از نظر بار الكتريكي با هم برابرند رزين هاي تعويض يوني شامل بار مثبت كاتيوني و بار منفي آنيوني مي باشند به گونه اي كه از نظر الكتريكي خنثي هستند اما تعويض كننده ها با محلول هاي الكتروليت اين تفاوت را داند كه فقط يكي از دو يون متحرك و قابل تعويض است بعنوان مثال يك تعويض كننده كاتيوني سولفونيك داراي نقاط آنيوني غير متحركي است كه شامل راديكال هاي آنيوني   مي باشد كه كاتيون هاي متحركي مثل H+ يا Na+ مي توانند به آن متصل باشند اين كاتيون هاي متحرك مي توانند در يك واكنش تعويض يوني شركت كنند و به همين صورت يك تعويض كنده آنيوني داراي نقاط كاتيوني غير متحركي است كه آنيون هاي متحركي مثل هيدروكسيل يا كلرايد مي توانند به آن متصل باشند

رزين هاي معدني يوني

فهرست مطالب

۱ تاریخچه رزین های تعویض یونی ۵

۲ شیمی رزین ها ۸

۳تعادل یون ها در حضور رزین ها ۱۱

۴ ظرفیت رزین ۱۸

۵ انواع رزین های تعویض یونی ۲۰

۵۱ رزین های کاتیونی قوی ۲۱

۵۲ رزین های آنیونی قوی ۲۲

۵۳ رزین های کاتیونی ضعیف ۲۳

۵۴ رزین های آنیونی ضعیف ۲۴

۶  اقتصاد رزین ۲۶

۶۱ مقایسه رزین های ضعیف و قوی ۲۶

۷ نشتی ناخالصی ها از رزین ها ۲۷

۸ طرز کاردستگاه های تعویض یونی ۳۳

۹ بستر رزین ۳۴

۱۰ احیای رزین ۳۶

۱۰۱ احیای رزین های کاتیونی اسیدی ۳۸

۱۰۲ مشکل احیا رزین با سولفوریک اسید ۳۸

۱۰۳ احیای رزین های آنیونی ۴۱

۱۱  محاسبه حجم رزین ۴۳

۱۲ استفاده از چند فیلتر رزین ۴۶

۱۳ استفاده از دو نوع رزین در یک فیلتر ۴۸

۱۴  دستگاه تعویض یونی مختلط ۴۹

۱۶ رزین های تعویض یون خالص ۵۲

۱۶۱ سیلیس زدا ۵۲

۱۶۲ حذف آهن و منگنز با رزین های تعویض یونی ۵۳

۱۶۳ سختی گیر تعویض یونی ۵۴

۱۷ آلودگی رزین ها ۵۸

۱۷۱ آلودگی رزین به مواد آلی ۵۸

۱۷۲ روش های کاهش آلودگی رزین ها به مواد آلی ۵۹

۱۷۳ اندازه گیری مقدار آلودگی مواد آلی ۶۲

۱۷۴ آ لودگی آهن ۶۳

۱۸ تصفیه مقدماتی آب قبل از ورود به واحد تعویض یونی ۶۳

۱۸۱کلر آزاد ۶۳

۱۸۲ مواد معلق و رنگ ۶۴

۱۸۳ آهن ۶۴

۱۸۴ آلاینده های آلی ۶۴

۱۸۵ نمک های موجود در آب ۶۵

۱۹ عیب یابی واحدهای تعویض یونی