سختی گیر رزینی ( تبادل یونی )

 رزینی یا تبادل یونی

منبعی است که درون آن سیلیس و رزین های تبادل یونی قرار دارد. دسترسی به درون سختی گیر رزینی توسط دو دریچه، یکی در بالا و دیگری در پایین امکان پذیر می باشد .در کنار سختی گیر یک منبع نمک برای احیا قرار دارد که این منبع توسط لوله مسیر آب نمک به منبع اصلی  متصل می باشد.

نکته

یک گیج در قسمت فوقانی منبع اصلی  قرار دارد که وظیفه آن نمایش فشار آب درون سختی گیر و به تبع آن محاسبه افت فشار می باشد.شیر اصلی ، شیر سلویید ولو نام دارد که بزرگ ترین شیر سختی گیر بوده و وظیفه آن تغییر مسیر آب در لوله های سختی گیر به منظورهای مختلف است.

نکته

علاوه بر شیر سلویید ولو، چندین شیر کوچک در جای جای سختی گیر وجود دارد.این شیرها عبارت است از: شیر هواگیری که در قسمت فوقانی قرار دارد. شیر ورودی که بر لوله مسیر ورودی سوار شده است. شیر خروجی که روی لوله مسیر خروجی  قرار دارد. شیر نمونه برداری که قبل از شیر خروجی روی لوله مسیر خروجیقرار دارد.از دیگر شیرهای سختی گیر، می توان به شیر خط نمک در مسیر آب نمک، شیر تخلیه در مسیر بک واش و شیر تخلیه شستشو در مسیر تخلیه شستشو اشاره کرد.

سختی آب و سختی گیر آب چیست؟

سختی آب

سختی آب ( Water Hardness) در واقع به دلیل وجود کاتیون های دو ظرفیتی و یا بیشتر، در آب می باشد. قابل ذکر است که از مهم ترین فلزات دو ظرفیتی موجود در آب می توان از کلسیم و منیزیم نام برد. همچنین آهن، منگنز و آلومینیوم در آب های سطحی در غلطت های بسیار کم موجود می باشد.

به طور کلی دو نوع سختی در آب وجود دارد: ۱ – سختی موقت آب  ۲- سختی دایم آب.

سختی موقت آب :

سختی موقت

سختی آب به صورت موقت مربوط به وجود کربنات و بی کربنات های کلسیم و منیزیم است. به این دلیل که در مجاورت حرارت ایجاد رسوب می کند و از آب خارج می شود به آن سختی موقت آب گفته میشود. مثلا رسوبات چسبیده به جداره سماور از این نوع سختی محسوب میشوند.

سختی دایم آب : 

سختی دایم

سختی آب به صورت دایم مربوط به سولفات ها، کلرور ها و نیترات های کاتیون های دو ظرفیتی و بالاتر است. با توجه به اینکه با حرارت دادن این نوع سختی از آب خارج می شود به آن سختی دایم می گویند. در نهایت سختی کل به مجموع سختی های موقت و دایم آب اطلاق می گردد. واحد سختی ppm یا mg/L CaCO3  است.

نکته

برای کاهش و یا حتی از بین بردن سختی آب، از سیستمهای سختی گیر آب، و اغلب از نوع سختی گیر رزینی استفاده می شود. با استفاده از سختی گیر می توان به شکل قابل توجهی سختی آب را کاهش داد. نباید فراموش کرد که درجه سختی آب یک فاکتور برای مشخص کردن میزان سختی آب است و معمولا معادل یک میلی گرم کربنات کلسیم در آب است.

  رزین سختی گیر

شکل رزین

RESIN رزین از دانه به شکل معمول از پتاسیم و سدیم پوشانده شده . پس از عبور آب سخت از روی آنها یون منیزیم و کلسیم آبهای سخت با پتاسیم و سدیم جایگزین می شود .پس از اشباع شدن رزین توسط آب نمک احیا می گردد. از این رو شستشوی دوره ای بک واش در همه سختی گیر الزامی است. این نوع رزین ها در سه نوع رزین آنیونی/رزین کاتیونی/رزین میکس موجود می باشند.

انواع نمک های سختی گیر

نمک ها

.۱ نمک سخت(سفت).
.۲ نمک خورشیدی.
.۳نمک تبخیرشده.

توضیحات

نمک سخت (سفت)

نمک سخت  ماده‌ای معدنی در درون زمین می‌باشد که دارای ۹۸ تا ۹۹ درصد از سدیم کلراید می‌باشد. این نوع نمک ماندگاریش در آب در حدود ۰٫۵ تا ۱٫۵ درصد است.

نمک خورشیدی

نمک خورشیدی از تبخیر به وسیله‌ی خورشید از آب دریا به دست می‌آید.این نمک ۸۵ درصد از سدیم کلراید تشکیل شده است. این نمک به صورت کریستال به فروش می رسد.

نمک تبخیر شده

نمک تبخیر شده که از استخراج در اعماق زمین به دست می‌آید با تبخیر کردن مواد اضافی تا ۹۹٫۶% سدیم کلراید دارد.

انواع سختی گیر رزینی  ( تبادل یونی )پارس دما :

نیمه اتومات

 نیمه اتومات (باشیر سولو ولو یا کلنگی).

سختی گیر

• در این نوع جنس بدنه از ورق فولادی از نوع (st37 or 17mn4) ؛از داخل با رنگ اپوکسی با میکرون مناسب پوشش داده شده است.

 اتومات (با شیر اتوماتیک ).

اتومات

frp نیمه اتوماتیک و اتوماتیک.

FRP

زمان تعویض رزین در سختی گیر رزینی ( تبادل یونی )

تعویض

مجاورت باآب شهری

مجاورت آن ها با آب شهری کلر دار است. بعد از تقریبا ۱۰ سال، رزین شکسته می شوند و بسیار تکه تکه می شوند کهفشار آب را درون مخزن محدود می سازند. این زمانی است که شما می فهمید به رزین نو نیاز دارید. تخریب رزین و یا ورود آن به سیستم آبرسانی ساختمان و منازل دلایل مختلفی دارد . آسیب رزین و عدم کارایی مجدد آن و هچنین مشکل در bottom distributer از جمله دلایل تخریب رزین هستند.

تخریب رزین

در صورت تخریب رزین در طول بازه کاری می توان با تعویض رزین این مشکل را بر طرف نمود. اما در صورت خرابی (bottom distributer صفحه ای می باشد که در خروجی زیر لایه سیلیس قرار داده می شود .روی آن نازل های برنجی می باشد . آب را از خود عبور داده و به خروجی هدایت می کند. این صفحه مانع از خروج سیلیس، رزین از سیستم شده و آب تمیزعبوری از لایه ن را به سیستم تزریق می کند.)می بایست آن را بازدید و در صورت نیاز برای تعمیر و یا تعویض آن اقدام نمود.

رشد جلبک ها

زمانی که رزین ها با رشدجلبک های درون مخزن آلوده شده باشند باید تعویض گردند. این موضوع معمولا قابل رویت است و در مخزن هایی روی می دهد که در محیط بیرونی نصب شده اند.

شن درون مخزن

مورد بعدی  زمانی است که مقدار قابل توجهی شن درون مخزن باشد. گاهی اوقات، به دلیل وجود آب چاه این مشکل پیش می آید و به همین دلیل همیشه توصیه شده است که یک فیلتر رسوب زدا قبل از ورود آب به سختی گیر وجود داشته باشد. شن موجود در بستر رزین باعث خواهد شد تا فشار آب ضعیفی داشته باشید. جایگزینی رزین جدید از جدا سازی شن از رزین قدیمی بسیار برای شما راحت تر می باشد.

مخزن بلا استفاده

هنگامی که یک مخزن رزین برای ماه ها و یا سال ها بلا استفاده، می ماند و یا بوی تندی از رزین های تشخیص داده می شود، زمانی است که باید رزین را تعویض کنید. شما می توانید با محلول کلرضعیف، رزین ها را تمیز نمایید ولی باید رزین ها را خارج کنید و بامحلول کلر قوی ، مخزن را تمیز کنید و سپس از رزین های جدید استفاده کنید.

از بین رفتن توسط آهن

رزین هایی که توسط آهن و یا مواد آلی از بین رفته اند را می توان با اضافه کردن محلول پاک کننده ی رزین با دوز بالا ( مانند ResUp وIron Out و اسید سیتریک و یا سفید کننده) تمیز کرد.البته تعویض همیشه جواب خواهد داد.

انواع رزین تبادل کننده یونی 

انواع

رزین یونی

1.        رزین کاتیونی ضعیف .
2.        رزین کاتیونی قوی.
3.         رزین آنیونی ضعیف.
4.    رزین آنیونی قوی.

رزین کاتیونی ضعیف

کاتیون

این نوع رزین بازده عملکرد بالاتری دارد و در نتیجه پساب کمتر خواهد داشت .ولی مهمترین اشکالی که رزین کاتیونی دارد عدم جذب تمامی فلزات موجود در آب می باشد. به همین دلیل در موتورخانه های خانگی کاربرد ندارد.

رزین کاتیونی قوی

کاتیون

این رزین بر خلاف رزین کاتیونی ضعیف کلسیم و منیزیم و دیگر فلزات موجود در آب را با سدیم جایگزین می کند و سختی آب را می گیرد . در اغلب سختی گیرها موجود در بازار از این نوع رزین استفاده می شود.

رزین آنیونی سختی گیر

آنیون

رزین آنیونینیز دارای دو نوع ضعیف و قوی می باشد.

برای جذب آنیون هایی مثل اسید سولفوریک و نیتریک و … کاربرد دارد.

کاربرد سختی گیر ها

کاربرد

• حذف سختی مازاد آب آشامیدنی.
• حذف سختی آب ورودی به بویلر.
• حذف سختی آب تغذیه برج خنک کن.

سختی گیر موتورخانه

موتورخانه

یکی از وظایف اصلی موتورخانه، تولید آب گرم برای واحدهای مسکونی است. در محل هایی که آب گرم وجود دارد بحث رسوب گذاری آب نیز وجود دارد. آب های سخت که دارای عوامل سختی هستند می بایست از ستون سختی گیر رزینی عبور کنند و سپس به سمت دیگ های بخار هدایت شوند.

نکته

در بسیاری از نقاط ایران آب با مشکل سختی مواجه هست و استفاده از سختی گیر امری الزامی است. در حال حاضر، در سراسر جهان از واحد سختی گیر در موتورخانه استفاده می شود. حال ممکن است در برخی موارد از نوعرزینی و یا الکترومغناطیسی استفاده شود.

سختی گیر ساختمان و منازل مسکونی

ساختمان و منازل مسکونی

وجود آب سخت مضراتی برای بدن انسان دارد که این عوارض بر هیچ کسی پوشیده نیست. آب نرم تولیدی از واحدهای سختی گیر برای مصارف شرب نیز دارای مضراتی است. زیرا وجود مقدار معینی از کلسیم و منیزیم برای بدن انسان بخصوص کودکان در حال رشد اجباری ست. سختی گیر رزینی متداول ترین تجهیز مورد استفاده در سرتاسر دنیا است.

 بهره برداری از سختی گیرهای رزینی ( تبادل یونی )

بهره برداری

رزین سختی گیر

کنترل سختی گیر

• سختی آب خروجی از سختی گیر رزینی همواره باید از طریق شیر نمونه گیری به وسیله کیت سختی  سنج کنترل گردد. به محض اینکه سختی آب از حد مجاز بیشتر شود، باید نسبت به عمل احیاء رزین اقدام نمایید.

فشار داخل مخزن

• در زمان احیاء رزین اطمینان حاصل کنید فشار داخل مخزن سختی گیر بین ۱٫۷ بار تا ۳٫۵ بار باشد. اگر فشار داخل مخزن کم باشد، در مکش آب نمک اختلال ایجاد خواهد شد و در فشار های بالا ممکن است قطعات شیر چند راهه صدمه ببیند.

شیرهای فشارهای بالاتر

• بهتر است در فشارهای بالاتر از ۴٫۵ بار قبل از ورودی شیر چند راهه، از یک شیر فشارشکن استفاده نمائید، یا حداقل در زمان تغییر موقعیت دسته شیر چند راهه، شیر (ورودی) را بسته تا از وارد شدن فشار ناگهانی به شیر چند راهه جلوگیری شود.

نمک متبلور

• حتما توجه داشته باشید که استفاده از نمک متبلور شده با خلوص بالا توصیه می گردد. زیرا اگر از سنگ نمک و یا نمک معمولی استفاده نمائید، به سبب ناخالصی موجود در نمک، عمر رزین بسیار کاهش یافته و رزین بطور کامل احیاء نمی گردد.

مکش آب نمک

• میزان مکش آب نمک در کارخانه از پیش تنظیم شده است در صورت نیاز امکان تنظیم مجدد مکش آب نمک در پشت شیر چند راهه کنار لوله آب نمک وجود دارد. میزان مکش باید به گونه ای باشد که احیای رزین با آب نمک با غلظت حدود ۱۰% انجام شود. کاهش مکش آب نمک می تواند به دلیل کاهش فشار درون سختی گیر باشد. همچنین لازم است کنترل شود عاملی موجب گرفتگی مسیرآب نمک سختی گیر نگردد.

آب های گل آلود

• استفاده از آب های گل آلود و دارای مواد معلق و همچنین آب هایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین می باشند.رزین های سختی گیر را زود فرسوده و آبدهی دستگاه سخت گیر را کم می کند. بنابراین توصیه می شود قبل از ورود آب به دستگاه سختی گیر، مواد معلق موجود در آب توسط یک فیلترشنی از آب جداگردد.

حرکت دادن دسته شیر چند راهه

• هنگام حرکت دادن دسته شیر چند راهه، آن را به آرامی به طرف خود کشیده و در موقعیت مورد نظر قرار دهید. زیرا ممکن است با رها کردن ناگهانی آن، قطعات داخلی شیر صدمه ببیند.

گریسکاری

• توصیه می گردد سالی یکبار بدون اینکه شیر چند راهه باز شود از شکاف بین کلاهک و بدنه شیر، با گریس معمولی عملیات گریسکاری شیر چندراهه انجام گردد.

یخ زدگی

• ضروری است از یخ زدگی رزین و آب در سختی گیر جلوگیری به عمل آید. یخ زدگی موجب از بین رفتن رزین می گردد.

 رزین پارس دما :

رزین

رزین کاتیونی پرولایت می باشد.

انواع شیرهای نصب شده روی سختی گیر مکانیکی رزینی :

شیر های اتوماتیک.
نیمه اتوماتیک و دستی.

نحوه عملکرد 

عملکرد سختی گیر رزینی پارس دما

 دوبلکس سختی گیر رزینی ( تبادل یونی )

سختی گیر دوبلکس ، سختی گیری با دو مخزن که یکی از آن ها به عنوان رزرو جهت مواقعی که سیستم نیاز به شست و شو معکوس دارد مورد استفاده قرار می گیرد.نحوه عملکرد آن ها به این صورت است که در زمان احیاء و شست و شو یکی از مدار خارج شده و دیگری در مدار جهت سختی گیری قرار می گیرد.این امر موجب می گردد تا سیستم سختی گیر هیچگاه از مدار خارج نشود .

نکته

در مواقعی کاربرد دارد که حضور پیوسته سختی گیر اهمیت بالایی داشته است.
نمی توان در مواقع احیاء یا تعمیرات آن را از مدار خارج نمود.

پارامترهای مهم 

انتخاب سختی گیر رزینی

نحوه انتخاب صحیح سختی گیر های رزینی متناسب با موقعیت استقرار و راندمان کاری.

سختی آب ورودی بر حسب ppm باید محاسبه شود.
دبی آب ورودی به سختی گیر بسته به استفاده در طول ۲۴ ساعت مهم است.
نوع و ظرفیت رزین (آنیونی و کاتیونی) بر حسب لیتر .

باید در نظر داشت حجم رزین ، ابعاد سختی گیر (مانند قطر وارتفاع) و جنس بدنه از مشخصات اصلی یک سختی گیر می باشد.سازندگان معمولا مشخصات کلی شامل دبی آب سرویس، دبی احیاء و دبی شست وشوی سریع را ارائه می دهند که بر اساس آن ها می توان حجم رزین را محاسبه نمود.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین های تبادل یونی

رزین های تبادل یونی

معمولا رزین های مایع در دانه های کروی شکل با قطری بین ۰٫۳ میلی متر تا ۱٫۲ میلی متر تولید می شوند. رزین های پودری نیز برای مصارف خاص وجود دارند. دانه های پلیمری از نظر فیزیکی بسیار پایدار هستند و می توانند در انواع مختلف از ستون ها و یا راکتورهای مورد استفاده قرار گیرد. رزین سولفونیک اسید تا ۱۲۰ درجه سانتی گراد نسبت به گرما مقاومت دارند و بعضی از گریدهای خاص تا ۱۷۰ درجه سانتی گراد نیز نسبت به گرما مقاومند.

نکته

رزین های تبادل یونی

رزین های تبادل یونی هنگامی که از یک حالت پیوند یونی به حالتی دیگر تبدیل می شوند، دچار آب رفتگی و یا تورم می شوند.زمانی که با حلال غیر قطبی در تماس قرار گیرند ، دچار آب رفتگی می شوند. رزین های تبادل یونی و chelating بر روی طیف گسترده ای از PH پایدار هستند.آنها تقریبا پایدار ترین مواد شیمیایی معدنی یا آلی به جز اکسیدان های قوی از قبیل کلر محلول، ازن و یا پراکسید می باشد.

سختی گیر FRP

FRP

ساز و کار سختی گیر FRP همانند سختی گیر رزینی می باشد. فقط به جای مخازن فلزی از مخازن FRP استفاده می شود. این نوع سختی گیر برای مصارف بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایا

مزایای FRP

از مزایای آن می توان به وزن سبک مخزن سختی گیر .بهداشت بالاتر نسبت به مخازن سختی گیر فلزی . ارزان تر بودن مخزن سختی گیر نسبت به نوع فلزی آن اشاره کرد. 

معایب

معایبFRP

از معایب سختی گیر FRP می توان به عمر پایین مخزن. شکننده بودن مخزن و عدم قابلیت نگه داری در فضای آزاد اشاره کرد.

نکته

سختی گیر FRP

همچنین سختی گیر FRP را عملا نمی توان در حجم های بالای رزین مورد استفاده قرار داد زیرا هزینه مخازن FRP در احجام بالا از مخازن فلزی بالاتر می رود. امروزه استفاده از مخازن فلزی (ورق آهنی) و شیرهای فلزی (چدن)، جهت انجام امور تصفیه آب منسوخ و ظروف پلاستیکی FRP جایگزین شده است .زیرا در سیستم های تصفیه آب، هدف کاهش یون های موجود در آب است .در حالی که استفاده از فلز موجب تبادل یون بین فلز و آب و نهایتا اختلال در کیفیت آب می گردد.

محاسبه سختی گیر رزینی ( تبادل یونی )

محاسبه

 رزینی

برای محاسبه ظرفیت این محصول و میزان بازدهی آن فاکتورهای مختلفی وجود دارد. عواملی مانند نوع سطح جاذب جامد، میزان زمان تماس برای احیاء، جنس ماده تبادل کننده، کیفیت آب، میزان مواد احیاء کننده موثر خواهند بود. به طور کلی ظرفیت مواد تبادل یونی در محدوده meq/g ۲-۱۵ حدود kg/m۳ ۱۰-۱۵ قرار دارد. و احیای آنها با کمک ۸۰-۱۶۰ کیلوگرم کلرور سدیم برای هر مترمکعب رزین به صورت محلول ۵ تا ۲۰درصد و جریان l/min-m۲ ۴۰ انجام می شود.