احیا رزین
بستر رزین می تواند ثابت یا شناور باشد. در نوع بستر ثابت حجم رزین های داخل دستگاه انبساطی ندارد و آب ورودی دستگاه از بالا وارد شده و بیشترین تبادل یونی در قسمت بالای بستر رزین انجام می شود و در قسمت پایین بستر تصفیه نهایی انجام می گیرد که تعیین کننده درجه خلوص آب خروجی از تعویض کننده می باشد.در روش استفاده از بستر ثابت، لازم است آب از مواد قابل رسوب و نیز ذرات معلق عاری باشد. در صورت موجود بودن این ذرات، افت فشار سریع و زیاد در واحد رخ می دهد. در صورت زیاد بودن مواد معلق در آب ورودی، استفاده از فیلتر توصیه می شود. اندازه رزین ها نیز در افت فشار واحد تعویض یونی موثر است. افت فشار در مورد رزین های ریز زیاد بوده و بستگی به شدت جریان آب ورودی دارد.مراحل احیا رزین در زیر آورده شده است.
مراحل احیا رزین
این عمل شامل چهار مرحله است :
- شستشوی معکوس که در آن آب از کف بستر رزین به طرف بالا جریان یافته تا دانه های رزین و رسوبات معلق گردند.
- تزریق ماده شیمیایی احیا کننده ( اسید یا سود یا نمک به صورت محلول نسبتا رقیق درآمده و سپس تزریق می شوند )
- شستشوی آهسته برای توزیع ماده شیمیایی در سراسر بستر رزین و در نتیجه تماس بهتر ماده شیمیایی با دانه های رزین برای تسهیل در انتقال یون بین ماده احیاکننده و دانه های رزین
- شستشوی سریع به دلیل حذف باقی مانده ماده احیا کننده از بستر رزین تا دستگاه برای سرویس دهی مجدد ( تصفیه ) آماده گردد.
آب خروجی از فرآیند شستشوی سریع جمع آوری شده و برای تزریق ماده شیمیایی احیا کننده مصرف می شود. جهت جریان آب در زمان سرویس و نیز جهت تزریق ماده شیمیایی احیا کننده از بالا به پایین است که به روش جریان هم جهت معروف است.
در برخی موارد جهت تزریق ماده شیمیایی از پایین به بالاست که به جریان مختلف الجهت معروف است. در این روش نیز راندمان احیا رزین بالا می رود و همچنین کیفیت آب تصفیه شده افزایش می یابد، اگرچه هزینه ها افزایش می یابد. در نیروگاه ها و دیگر صنایعی که به آب تصفیه شده با کیفیت بالا نیاز است، روش احیا رزین به صورت مختلف الجهت کم هزینه ترین روش ممکن برای تهیه آب خلوص بالا در حجم زیاد است. نشتی یون ها با این روش کم شده و لایه پایین رزین عمل تصفیه نهایی را نیز انجام می دهد.
به فرایند بازگرداندن رزین های اشباع از نمک های محلول در آب به حالت اولیه شان احیا اطلاق می شود. در حین احیا به کمک یک محلول اسید یا باز رقیق نمک های جذب شده توسط رزین می دهد.
احیا رزین کاتیونی اسیدی
احیا رزین های کاتیونی اسیدی ( هیدروژنی ) با اسید انجام می شود. برای این منظور می توان از اسید کلریدریک و یا اسیدسولفوریک استفاده نمود. برای این منظور می توان از اسیدکلریدریک و یا اسید سولفوریک استفاده نمود، لکن با توجه به نیاز مقدار زیادی اسید مصرفی برای احیا رزین، تفاوت قیمت این دو اسید ممکن است زیاد گردد، بنابراین در صنایع بزرگ، استفاده از اسیدسولفوریک بر اسیدکلریدریک ترجیح دارد.
دانسیته اسیدسولفوریک زیاد است و در موقع رقیق کردن تولید حرارت می نماید. بنابراین به سیستم اتوماتیک احتیاج است. رقیق کردن اسیدسولفوریک با استفاده از آب طی چند مرحله انجام می گیرد. چنانچه رزین کاتیونی با اسیدسولفوریک احیا شود، به علت آنکه حلالیت سولفات کلسیم زیاد نیست، خطر ایجاد رسوبات سولفات کلسیم در بستر رزین وجود خواهد داشت.
رسوب سولفات کلسیم باعث آلوده شدن رزین شده و در نتیجه ظرفیت رزین را کاهش خواهد داد و نیز سختی ناشی از سولفات کلسیم در آب خروجی تا مدتی ادامه خواهد یافت. راه حل برای مقابله با این مشکل آن است که غلظت اسیدسولفوریک مصرفی را به تدریج زیاد نموده تا در شروع احیا که در محیط یون کلسیم زیاد است، سولفات زیاد در دسترس نباشد.
راندمان احیا با اسیدسولفوریک کمتر از اسیدکلریدریک است زیرا:
- به منظور اجتناب از ایجاد رسوب سولفات کلسیم، باید غلظت اسید تا حد امکان پایین نگه داشته شود. در حالی که از نظر تئوری هرچه غلظت اسید بیشتر باشد، راندمان احیا بالاتر است.
- به دلیل بالاتر بودن دانسیته اسیدسولفوریک، هر یک گرم اسیدسولفوریک 100% ارزش 72% گرم اسیدکلریدریک 100% را داراست.
- حتی در غلظت های کمتر از 2% نیز یونیزاسیون انجام می شود، یعنی اسیدسولفوریک دو ظرفیتی در عمل دوپروتون آزاد نمی نماید و این مفهوم اتلاف قسمتی از اسید و نیز اسیدی بودن فاضلاب است و برای حفظ محیط زیست، خنثی کردن فاضلاب الزامی خواهد بود.