سختی گیر رزینی از پر کاربرد ترین تجهیزات صنعت به شمار می رود. سختی گیر در کارخانجات زیر کاربرد دارد:
- سختی گیر رزینی در صنعت چرم سازی
- سختی گیر رزینی در صنعت نساجی
- سختی گیر رزینی در واحدهای قالی شویی
- سختی گیر رزینی در کارخانجات تولید یخ
- سختی گیر رزینی در صنعت رنگ سازی و رنگرزی
- سختی گیر رزینی در صنعت لبنیات
- سختی گیر رزینی در صنعت لاستیک سازی
- سختی گیر رزینی در صنایع غذایی
- سختی گیر رزینی در ساختمان سازی و بتن ریزی
- سختی گیر رزینی در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی
ابتدا باید به این سوال پاسخ دهیم که در هنگام احیای سختی گیر رزینی چه اتفاقی می افتد؟ با عبور دادن آب نمک از رزین، یون سدیم Na نمک NaCl طی یک فرآیند تبادل یونی جایگزین یون های کلسیم و منیزیم می شود. درست بر عکس زمان سختی گیری. انیمیشن زیر فرآیند احیا در یک سختی گیر را نشان می دهد.
هرکدام از روشهای سختی گیری مشکلات فراوانی دارند، لذا امروزه از دستگاه سختی گیر به علت بازدهی و کارآمدی بالا در دنیا مورد استفاده قرار می گیرند. به طور مختصر عملکرد این دستگاه بر اساس تبادل یون های عامل سختی با یون سدیم موجود بر روی سطح رزین است. آب از قسمت بالای سختی گیر وارد مخزن می گردد مادامی که آب از میان بستر رزینی عبور می کند، کلسیم و منیزیم خود را با یون سدیم موجود در ساختار رزین مبادله می کند و آب نرم از انتهای مخزن جمع آوری و به سمت مصرف کننده هدایت می شود.
در بسیاری از مناطق کشور به علت افت کیفیت آب های سطحی و زیرزمینی با غلظت بالای سختی مواجه هستیم. در بخش صنعت آب سخت خسارت های زیادی به موتورخانه و دستگاه وارد می کند بطوریکه مصرف آب و انرژی در دستگاه های مذکور چندین برابر می گردد. همچنین آب سخت برای سلامتی بدن نیز بسیار خطرناک است، بیماری های پوستی، کلیوی و... ناشی از مصرف آب سخت می باشد.
بازده احیای رزین سختی گیری
بازده احیا = تعداد یون های تعویض شده با رزین / کل تعداد یون های موجود در احیاکننده
احیای رزین در چهار مرحله صورت می گیرد:
- شستشوی معکوس
- تزریق ماده احیا کننده
- شستشوی آهسته برای توزیع یکنواخت ماده شیمیایی در سرتاسر رزین
- شستشوی سریع برای حذف باقیمانده ماده احیا کننده از بستر رزین
اگر جهت تزریق ماده شیمیایی از بالا به پایین و در جهت جریان آب ورودی در هنگام سرویس باشد به آن روش (( جریان هم جهت )) می گویند ولی اگر جهت تزریق ماده شیمیایی از پایین به بالا باشد به آن روش ((جریان مختلف جهت)) می گویند. گفته شده که در روش اخیر بازده احیا و کیفیت آب تصفیه شده افزایش یافته و هم هزینه هم زیاد می شود.
نکته: همانطوری که میدانید برای احیای رزین های کاتیونی از اسید سولفوریک یا اسید کلریدریک استفاده می شود. یکی از مشکلات اصلی استفاده از اسید سولفوریک، تشکلی رسوب سولفات کلسیم است که می تواند باعث آلوده شدن و کاهش ظرفیت آن شود. برای رفع این مشکل دو روش ذکر شده است:
الف) کم کردن غلظت اسید سولفوریک در ابتدای عمل احیا و سپس افزایش تدریجی غلظت آن. این عمل باعث می شود که در ابتدای احیای غلظت یون سولفات کم باشد و با توجه به حاصل ضرب انحلالی رسوبات
[Ca42-][SO2+]=Ksp
وقتی غلظت کم باشد خطر تشکیل رسوبات کمتر است.
ب) کاهش زمان تماس اسید با رزین با زید کردن دبی شستشو. برای اینکه رسوب سولفات کلسیم تشکیل شود مدت زمانی لازم است تا طبق واکنش زیر:
Ca2+ + SO42- Ca SO4
به تعادل برسد. افزایش دبی باعث می شود قبل از اینکه حالت تعادل صورت بگیرد، اسید دستگاه تعویض یونی را ترک کند و رسوب کمتری ایجاد شود. معمولا دبی اسید رقیق بستگی به غلظت یون کلسیم دارد و هرچه نسبت غلظت کلسیم به دیگر کاتیون بیشتر باشد، دبی اسید باید بیشتر باشد.
مراحل احیا و شستشوی سختی گیر رزینی
گام اول : می بایست سختی گیر را از مدار خارج نمود و شیر خروجی را بست و همزمان شیر تخلیه سختی گیر را باز نمود. سپس دسته اهرمی شیر را به حالت شستشو ( wash ) قرار می دهیم و آب از پایین وارد مخزن سختی گیر می شود و پس از عبور از بستر رزین کاتیونی ها، هم لردها و املاح نامحلول موجود در سطح آنها را تمیز می کنند و هم دانه های رزین را از هم باز می کنند(منبسط) می کنند. این مرحله را تا جایی ادامه می دهیم که آب خروجی از تخلیه سختی گیر شفاف گردد.
گام دوم : شیر مخزن نمک دستگاه سختی گیر را باز می کنیم و اهرم شیر را در حالت احیاء ( regeration ) قرار می دهیم. حال آب نمک از از مخزن نمک سختی گیر مکیده می شود و از بالای سختی گیر داخل می شود و با عبور از بستر رزین عملیات تبادل یون را انجام می دهد بنحوی که سدیم موجود در آب نمک به رزین باز می گردد و کلسیم و منیزیم موجود در سطح رزین کاتیون به آب پس داده می شود. این مرحله تا جایی ادامه می یابد که کل آب نمک موجود در تانک نمک سختی گیر تخلیه گردد.
گام سوم :تا آب مجددا از پایین سختی گیر وارد شود و باقی آب نمک موجود در لایه های رزین را بشوید و تخلیه نماید. این مرحله از احیای سختی گیر را آنقدر ادامه می دهیم تا آب خروجی از لوله تخلیه سختی گیر شیرین شود.
گام چهارم :در این مرحله بایست منبع سختی را برای احیای بعدی از آب پر کرده پس شیر تخلیه را می بندیم و شیر مخزن نمک را باز می کنیم و اهرم شیر چند راهه را در حالت سرویس ( RUN ) قرار می دهیم و تا منبع نمک سختی از آب پر گردد. پس از پر شدن مخزن...
گام پنجم :حال کافی است شیر مخزن نمک را ببندیم و شیر خروجی سختی گیر آب را باز کینم تا آب عاری از سختی به مصرف برسد.