رزین سختی گیر و پلی آلومینیوم کلراید؛ انقلابی در مواد صنعتی

رزین سختی گیر و مواد پلی آلومینیوم کلراید به عنوان دو ماده مهم در پروسه‌ی جداسازی، گندزدایی و ضدعفونی نمودن آب آشامیدنی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. البته که پلی آلومینیوم کلراید و رزین سختی گیر هر کدام دارای ویژگی های مربوط به خود می‌باشند. به بیان فنی‌تر، رزین سختی گیر که در زمره رزین های تبادل بونی به شمار می روند، تحت عنوان یک آلترناتیو مناسب و منعطف به جای ژئولیت های طبیعی یا مصنوعی به کار می روند. همچنین این مواد علاوه بر ارائه ویژگیهای قدرتمند در رسوب زدایی و ضدعفونی آب، به منظور فیلتراسیون بیودیزل نیز استفاده می شوند.

پلی آلومینیوم کلراید نیز دیگر ماده قدرتمندی است که به عنوان یک معقد کننده قدرتمند در پروسه تصفیه سازی آب به کار میرود. این مواد در بسیاری از کشورهای جهان تحت عنوان جایگزین منعقد کننده‌های قدیمی‌تری همچون سولفات آلومینیوم، کلروفریک و ... استفاده میشوند. اما حال این سوال به وجود می‌آید که این مواد چه کاربردهای ویژه تری داشته و در چه صنایعی مورد استفاده قرار می‌گیرند؟!

رزین سختی گیر چیست؟

پیش از پرداختن تخصصی به این سوال، بایستی بدانید که یک رزین تبادل یونی توسط عنصر آب متورم شده، اما برخلاف الکل، در آب حل نمیگردد. همانطور که عنوان شد انواع رزین سختی گیر همانند پلی آلومینیوم کلرایدها، به جهت تصفیه سازی و گندزدایی قدرتمند آب به کار می‌روند. در حقیقت رزین ها این کار را به وسیله حذف یون های سختی آور آب (منیزیم و کلسیم) در پروسه سختی گیری آب انجام میدهند. سپس این مواد جایشان را با یون های سدیم به صورت محلول عوض میکنند و از همین روست که به عنوان رزین سختی گیر آب شناخته می شوند.

انواع رزین سختی گیر (رزین های تبادل یونی)

رزین ها که ماده هایی شدیداَ چسبناک هستند، هم به صورت ترکیبهای طبیعی و هم مصنوعی قابل دسترس میباشند. این مواد به مانند پلی آلومینیوم کلراید، دارای مدلهای مختلفی می باشد. انواع رزین سختی گیر (رزین تبادل یونی) را می‌توان در سه گروه تقسیم بندی نمود :

1. رزین های آنیونی

الف: رزین آنیونی بازی ضعیف: این مدل به جاذب اسید نیز معروف است؛ چرا که میتواند برخی از اسیدهای معدنی مانند HCL و یا H2SO4 را در پروسه سختی گیری آب حذف نمایند. این مدل از انواع رزین سختی گیر البته امکان حذف نمودن اسیدخای ضعیف تری چون اسید کربنیک را نداشته و به همین دلیل است که در دسته آنیونی بازی ضعیف جای دارد.

ب) رزین آنیونی بازی قوی: این مدل میتواند تمامی آنیونهای موجود در آب را جذب کند. همچنین باید گفت که به منظور احیا نمودن رزین های آنیونی قوی، بایستی از یک باز قوی مانند «سود» بهره برد. به طورکلی این مدل نیز به مانند نوع بازی ضعیف، دارای طول عمری در حدود 4 الی 5 سال می باشند.

2. رزین سختی گیر کاتیونی

الف) رزین کاتیونی اسیدی ضعیف: به طور کلی این نوع رزین ها، فقط قابلیت جذب آن دست از کاتیونهای آب را دارند که به قلیائیت آب مرتبط باشد. ذکر این نکته مهم است که در این مدل، به جای سولفوریک، «کربوکسیلیک» گروه فعال مورد نظر است. رزین کاتیونی اسیدی ضعیف دارای یک شباهت ویژه با اسیدهای آلی ضعیف است؛ و آن این است که بر خلاف محیط اسیدی، در محیطهای قلیایی یونیزه میشوند و قابلیت جابجایی و تعویض یون متحرک خود را دارند.

ب) رزین کاتیونی اسیدی قوی: این مدل از دو جهت قابل اهمیت میباشند. اول آنکه میتوانند تمامی کاتیون های موجود در آب را حذف کنند. و دوم آنکه علاوه بر سختی گیری آب به صورت سدیمی، میتوانند در پروسه سختی گیری و تصفیه سازی آب، یون های فلزی را نیز با سدیم تعویض ‌کنند. بایستی بدانید که هم رزین سختی گیر کاتیونی ضعیف و هم قوی، دارای عمری بالغ بر 8 الی 10 سال هستند. البته که عمر کاری متوسط رزین ها، به شرط احیاء فقط یک بار در 24 ساعت و همچنین چشم پوشی از شرایط آلودگی رزین در نظر گرفته میشود.

3. رزین میکس بد

رزین میکس بد مدل ویژه ای است که از ترکیب 40% رزین سختی گیر کاتیونی قوی و 60% مدل آنیونی قوی تشکیل شده است. در حقیقت هرگاه این دو نوع را در یک ظرف میکس کنید، آبی با کیفیت بسیار زیاد تولید می شود (تحت واکنش های تبادل یونی قدرتمند و زیاد). مدل میکس بد نیز در صنایع کاربردهای فراوانی دارد.

به طور کلی رزین ها توسط آب متورم میشوند و میزان این تورم یک فاکتور است که چگونگی عملکرد رزین در کاربردهای خاصی را کنترل می‌نماید. همچنین باید گفت که مدلهای قوی در یک محدوده وسیع PH و رزین های حالت ضعیف، در یک بازه شیمیایی کوچک از PH مناسب محسوب میشوند.

نقش رزین تبادل یونی در فرآیند تصفیه آب

در ابتدا ذکر این نکته ضروریست که تبادل یونی (Ion-exchange)، درحقیقت تبادل یون‌ها میان دو الکترولیت و یا میان یک محلول الکترولیت و یک محلول ترکیبی است. فرآیند تبادل یونی آب توسط رزینهای کروی و متخلخل (رزین سختی گیر) نفوذ می‌کند. در نتیجه یون های موجود در آب برای یون های دیگر ثابت می‌شوند.

در همین رابطه برندهای مطرحی همچون «پرولایت انگلیس» نیز در بازار در دسترس میباشد که از کیفیت بسیار ویژه ای برخوردار هستند. بد نیست بدانید که مدل کاتیونی این برند به منظور حذف منیزیم و کلسیم موجود در آب، مدل آنیونی به منظور تعویض و تبادل یونهای کلسیم و منیزیم و مدل میکس بد این برند، به مظنور بهره گیری در دستگاه های دیونایزر، مورد توجه صاحبان صنایع در سرتاسر جهان قرار گرفته اند. رزین پرولایت انگلیس در قالب بسته‌های 5 و 25 لیتری در بازار موجود است.

پلی آلومینیوم کلراید چیست؟

این روزها مهمترین و محبوب ترین ماده منعقد کننده در بازار با نام اختصاری «PAK» شناخته میشود؛ و این ماده چیزی نیست جز: پلی آلومینیوم کلراید. بله... قابلیت استفاده از این ماده آنچنان در کاربری های مختلفی چون: تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی، تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه آب کشاوری و پساّب های خروجی دستگاه ها و صنایع گسترده است که به عنوان مهمترین ماده منعقد کننده به جهت گندزدایی و ضدعفونی سازی آب مطرح شده است. بد نیست بدانید که پک صنعتی این عنصر، قدرت و سرعت ویژه‌ای را در فرآیند جداسازی و استخراج ناخالصی های آب ایجاد میکند.

کاربردهای پلی آلومینیوم کلراید

این ماده انعقاد دهنده که در دو دسته کلی قابل دسترسی است، دارای کاربردهای مختلفی همچون:

1. تهویه و تصفیه آب آشامیدنی و آب مورد نیاز برای کارگاه های تولید و صنایع

2. صنایع چرم سازی و نساجی

3. صنایع کاغذ سازی و سلولزی

4. تصفیه فاضلاب شهری

5. گندزدایی فاضلابها و پساب خروجی کارخانه های صنعتی

6. صنعت مواد غذایی و تولید لوازم چرمی و آرایشی

7. جداسازی و گندزدایی فاضلاب و پسآب کشاورزی

8. تصفیه آب نیروگاه های برق، پتروشیمی و حرارتی

9. گندزدایی و ضدعفونی سازی آب استخرهای شنا و پرورش آبزیان (بخصوص در فصول سرد سال)

10. تأمین آب مورد نیاز برای دستگاه ها و تجهیزات صنعتی همچون دیگ بخار

و... می باشند. پلی آلومینیوم کلراید قادر است تا ترکیبات پایداری را با تعداد قابل توجهی از مواد معدنی و آلی ایجاد کند.

نقش پلی آلومینیوم کلراید جهت تصفیه آب و فاضلاب

پیشتر نیز عنوان شد که این ماده تحت قالب یک منعقد کننده حرفه ای برای شفاف سازی و گندزدایی آب مصرفی در خانه‌ها و صنعت به کار می رود. همچنین بد نیست بدانید که پلی آلومینیوم کلرایدها را میتوان در دو نوع اصلی دسته بندی نمود:

1- مدل خوراکی (پک آشامیدنی): در این نوع، ضدعفونی سازی آب بوسیله‌ی ته نشین کردن ذرات معلق کلوئیدی اتفاق می‌افتد.

2- مدل صنعتی (پک فاضلاب): تصفیه سازی آب در این روش به وسیله ته نشینی مواد معلق در فاضلاب انجام میشود. در واقع این ته نشینی با متد لخته نمودن و انعقاد ذرات معلق در آب به وقوع می‌پیوندد.

مزایای استفاده از پلی آلومینیوم کلراید

مکانیسم اصلی این ماده متشکل از یون های آلومینیوم بوده که به شکل سولفات آلومینیوم می‌باشد. اما از جمله مزایای پلی الومینیوم کلراید میتوان به:

1) تولید لجن بسیار کمتر

2) سهولت دسترسی به آن

3) مقرون به صرفه بودن

4) مقدار مصرف کم این ماده به منظور پروسه تصفیه

5) تصفیه قدرتمند انواع فاضلاب های خانگی، صنعتی و نفتی

6) قابلیت استفاده در کاربریهای مختلف

7) قدرت بالای انعقاد نسبت به دیگر متریالهای قدیمی

و ... اشاره نمود. همچنین باید اشاره داشت که شیوه عملکرد منعقد کننده‌های قدیمی بر اساس ناپایدار سازی بود. بطوریکه این اتفاق، از طریق فشردگی لایه مضاعف الکتریکی در اطراف ذره کلوئیدی انجام می‌گردید. اما شیوه عملکرد در پلی آلومینیوم کلراید متفاوت است و عملیات ناپایدار سازی بوسیله جذب در سطح ذره کلوئیدی و ایجاد پل های اتصالی ذره، پلیمر، ذره انجام میشود.

هوبارت شیمی؛ همان که به آن نیاز دارید!

مجموعه هوبارت شیمی (hobart-chemistry.com) با گردآوری متخصصین و مهندسین باتجربه، نخبه و کارآزموده و بهره گیری از بهترین، باکیفیت ترین و پیشرفته‌ترین مواد و تجهیزات روز جهان، همواره در تلاش است تا پاسخگوی نیاز تمامی صاحبان صنایع در ایران و کشورهای منطقه باشد. متخصصین هوبارت شیمی همواره کوشیده اند تا با ارائه باکیفیت ترین محصولات در زمینه های مختلف: