سیستم‌های سختی‌گیر رزینی

از جمله پارامترهای مهم کیفی آب، پارامتر سختی یا Hardness می‌باشد. آب سخت برای تولید کف به مقدار قابل توجهی صابون نیاز دارد. این آب‌ها بر روی لوله‌های آب داغ، گرم کن‌ها، دیگ‌های بخار و واحدهای صنعتی که دمای آب در آنها بطور محسوس بالا است، ایجاد رسوب می‌کنند.

سختی آب مبین تمامی املاح محلول در آب (TDS) نبوده و صرفاً به برخی کاتیون‌ها و آنیون‌های آب مربوط می‌شود. سختی آب در درجه اول به ترکیبات یونهای کلسیم و منیزیم و در درجه دوم به سایر یون‌های فلزی ظرفیت بالا نظیر آهن و منگنز به صورت‌های احیاء شده (+Mn2+, Fe2)، استرانسیم، مس و آلومینیوم مربوط می‌باشد. از آنجاکه مقادیر گروه دوم معمولاً در آب پایین است، سختی آب در اکثر مواقع به مجموع کاتیون‌های کلسیم و منیزیم اطلاق می‌شود.

آگاهی از میزان سختی آب در برآورد قابلیت مصرف آن به عنوان منبع تأمین آب شهری یا صنعتی و نیز انتخاب و طراحی سیستم سختی‌گیر (سیستم‌های لایم، سودا، سختی‌گیرهای رزینی، سیستم‌های نانوفیلتراسیون، سیستم‌های اسمز معکوس و …) حائز اهمیت می‌باشد. در این بخش به تشریح مشخصات و مکانیسم کاری سیستم‌های سختی گیر رزینی می‌پردازیم.

مکانیسم عملکردی در سیستم‌های سختی‌گیر رزینی:

از جمله روش‌های موثر در حذف سختی آب، استفاده از سیستم‌های سختی گیر رزینی می‌باشد. در این سیستم‌ها، آب سخت با عبور از میان بستر رزین درون ستون‌های سختی‌گیر، املاح کلسیم و منزیم خود را با کاتیون تک ظرفیتی سدیم موجود بر روی رزین مبادله نموده و آب نرم از سیستم خارج می‌شود. مکانیسم کلی واکنش بصورت زیر می‌باشد.

Ca + Na2R => CaR + 2 Na

با عبور آب از بستر رزین، سدیم از سطح رزین جدا گشته و به فاز محلول وارد می‌شود، در حالی که کلسیم از فاز محلول جدا و جایگزین سدیم موجود بر روی بستر رزین می‌شود. با توجه به ظرفیت یون‌های در تبادل، به ازای هر کاتیون دو ظرفیتی مولد سختی، دو اتم سدیم وارد آب می‌شود. با ادامه فرایند تبادل یونی و طی زمان سرویس مورد نظر، به تدریج از غلظت یون سدیم کاسته و کارائی رزین کاهش می‌یابد. این حالت که مرسوم به نقطه شکست یا نقطه پایانی است، احیا رزین را با محلول کلرید سدیم ضروری می‌سازد. با تزریق محلول NaCl به داخل ستون سختی‌گیر، یون سدیم حاصل از یونیزاسیون NaCl با یون کلسیم یا منیزیم جذب شده در سطح رزین تعویض می‌شود. مکانیسم کلی این مرحله بصورت ذیل می‌باشد:

CaR + 2NaCl => Na2R + CaCl

مزایای استفاده از سیستم‌های سختی گیر رزینی:

1. کاهش رسوب‌گذاری در جداره تأسیسات و خطوط انتقال

2. حفظ  راندمان بهینه کارکرد دیگ‌های بخار، سیستم‌های گرمایشی و برج‌های خنک کننده

3. کاهش خوردگی در خطوط و افزایش عمر مفید لوله‌ها

4. صرفه جویی در مصرف انرژی

5. صرفه جویی در مصرف مواد شوینده

6. بهبود عملکرد سیستم‌های خدمات رسانی نظیر کارواش‌ها و خشکشویی‌ها

سختی‌گیرها در حوزه‌های گسترده‌ای نظیر موارد ذیل استفاده می گردد:

1. آب شرب و بهداشتی

2. بویلرهای فشار پایین

3. سیستم‌های کولینگ

4. صنایع نساجی و چرم

5. صنایع غذایی

6. صنایع سرامیکی

7. صنایع داروسازی، آرایشی و بهداشتی

8. هتل‌ها، رستوران‌ها، بیمارستان‌ها، خشک‌شویی‌ها و …

9. کارواش‌ها

10. کشاورزی و دامپروری