روش احیای رزین سختی گیر

احیای رزین سختی گیر به عنوان افزایش راندمان رزین کاتیونی در راستای کاهش سختی آب یکی از مهمترین پارامترهای سختی‌گیری محسوب می‌گردد. رزین سختی گیر یون‌های سخت و رسوب‌زا را با یون‌های موجود در خود جایگزین کرده و فرآیند نرم کردن آب را پیش می‌برند. 

با گذر زمان رزین‌های کاتیونی به سبب جذب یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت با تکمیل ظرفیت اصطلاحاً اشباع می‌شوند. بدین ترتیب راندمان و کارایی آنها به‌طرز قابل توجهی کاهش پیدا می‌کنند. بنابراین رزین سختی گیر اشباع شده بایستی احیا گردد. 

فرآیند احیا و بازسازی رزین در بازه زمانی مشخص و مرتب باید انجام شود. روش احیا رزین سختی گیر توسط پروسه بکواش و تزریق محلول احیا و عملیات بازیافت رزین انجام می‌شود. دلیل اشباع رزین‌ کاتیونی به چند مورد بستگی دارد. محتوای یون‌های موجود در آب متفاوت است. در صورت عدم استفاده از رزین اورجینال محتمل است یون‌ها بطور کامل حذف نشوند. 

در نتیجه رزین زودتر اشباع می‌شود. سختی آب از دیگر گزینه‌های مطرح است. هر چقدر سختی آب بیشتر باشد به همان میزان سرعت اشباع رزین نیز افزایش می‌یابد. به همین منظور اندازه‌گیری سختی آب برای گزینش رزین مناسب امری ضروری است. استفاده از رزین با کیفیت موجب افزایش در توانایی جذب یون‌ها و اشباع آنها در مدت زمان زیادتر می‌شود. 

مورد آخر مرتبط با مدت زمان استفاده از رزین است. معمولاً فرآیند احیا بایستی پس از بازه زمانی 24 الی 48 ساعت انجام پذیرد. مراحل احیای رزین در این مقاله به تفصیل توضیح داده شده است.

دستورالعمل احیای رزین سختی گیر

یکی از انواع رزین‌های تبادل یونی رزین سختی گیر است. این رزین‌ها برای جذب و حذف یون‌های کلسیم و منیزیم از آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. این یون‌ها به دلیل ایجاد سختی در آب احتمال دارد برای برخی کاربردهای خانگی و صنعتی مانند پخت و پز، شستشو، عملکرد سیستم‌های گرمایشی و سایر استفاده‌های روزمره در خانه یا صنایع مشکل‌ساز شوند. 

با استفاده از رزین‌های سختی گیر یون‌های رسوب‌زا از آب جذب شده و آب با کیفیت مطلوب در دسترس قرار می‌گیرد. با گذشت زمان رزین‌های سختی گیر کارایی خود را از دست داده و دیگر قادر به حذف یون‌های رسوب‌زا نمی‌باشند. بنابراین برای بازسازی و احیای رزین‌های سختی گیر نیازمند فرآیندی به‌نام بازیابی رزین هستیم. 

فرآیند بازیابی رزین شامل چند مرحله می‌شود. ابتدا رزین از آب جدا می‌شود تا ذرات ناخالصی از روی رزین حذف شوند. در مرحله بعد رزین با محلول کلرید سدیم یا آب نمک شستشو داده می‌شود. پس از این اقدام یون‌های کلسیم و منیزیم از روی رزین حذف می‌شوند. 

سپس رزین‌ها بطور مجدد با آب تمیز شسته می‌شوند تا محلول کلرید سدیم از روی رزین پاک و حذف شود. نهایتاً رزین دوباره با آب شستشو داده می‌شود و کارایی آنها تست می‌شود. احیا و بازسازی رزین‌های سختی گیر بسیار مهم است تا کیفیت تصفیه آب محفوظ بماند. نکته مهم‌تر انتخاب روش بازسازی است. می‌بایست به نسبت نوع رزین روش احیای مختص به آن اجرایی شود. 

مراحل شستشو و احیای سختی گیر رزینی

مرحله اول: سیکل سرویس یا بهره‌برداری (In Service)

وقتی سختی گیر رزینی در حال اجرای فرآیند تبادل یونی است یون‌های سدیم جایگزین یون‌های منیزیم و کلسیم می‌شوند. بنابراین یون‌هایی که منشا شکل‌گیری رسوبات کربنات منیزیم و کربنات کلسیم هستند از آب حذف می‌شوند. 

به تدریج با افزوده شدن بر میزان یون‌های منیزیم و کلسیم در بستر رزین، رزین‌ها دچار عارضه اشباع می‌شوند. لذا توانمندی سختی گیری خود را بطور قابل توجهی از دست می‌دهند. در نتیجه یون‌های رسوب‌زا در آب خروجی نشت پیدا می‌کنند. در اینصورت رزین‌ها آماده اجرایی شدن فرآیند احیا و بازسازی می‌شوند. در این مرحله با استفاده از کیت سختی سنج باید نیاز به فرآیند احیا را بسنجیم.

مرحله دوم: سیکل شستشوی معکوس یا بکواش (Back wash) 

این مرحله با اهمیت‌ترین مرحله شستشوی سیستم سختی گیر است. زیرا بستر رزین در مواقع فرآیند تبادل یونی، به دلیل قرار داشتن در جریان مداوم آب (از بالا به پایین) کاملاً به شکل فشرده در می‌آید. در پروسه بکواش جهت جریان آب به حالت معکوس در می‌آید. 

جریان آب طی جریان CO-FLOW یا پایین به بالا به سمت بستر رزینی هدایت می‌شود. به همین سبب بستر رزین انبساط پیدا کرده و بلورهای رزین به حالت شناور در می‌آیند. بلورهای رزین ضمن آمادگی بیشتر برای فرآیند بازسازی، ذرات معلق محبوس در بستر خود را از سیستم خارج می‌کنند. مدت زمان شستشوی معکوس بین بازه زمانی 5 الی 15 دقیقه است. بطور معمول 10 دقیقه انجام می‌پذیرد. 

دبی آب نیز بایستی مابین 12 الی 30 مترمکعب بر ساعت باشد. حجم مخزن رزین باید طوری باشد که میزان انبساط رزین‌ها تا 50 درصد امکان پذیر شود. در نهایت شستشوی معکوس، زمانی به نقطه پایان می‌رسد که آب خروجی کاملاً تمیز و شفاف شده باشد.

مرحله سوم: سیکل مکش یا تزریق محلول احیا کننده (Regeneration)

مرحله تزریق محلول کلرید سدیم (آب نمک) به مخزن رزین بسیار حائز اهمیت است. مقدار و خلوص (غلظت) محلول سدیم کلراید و تحت کنترل داشتن فرآیند احیا در این بخش، تاثیر بسیاری بر روی راندمان و عملکرد رزین خواهد داشت. 

در این قسمت با ورود محلول کلرید سدیم فرآیند مبادله یون به حالت معکوس در می‌آید. یون‌های سدیم موجود در محلول با یون‌های کلسیم و منیزیم جذب شده توسط رزین‌ها جایگزین می‌شوند. خلوص محلول کلرید سدیم باید در حدود 8% الی 20% (بطور معمول 10%) باشد. 

مدت زمان انجام پروسه تزریق محلول احیا در بازه زمانی 15 الی 60 دقیقه انجام می‌شود. نمک استفاده شده بایستی دارای خلوص 99 درصد باشد و بین 60 الی 120 گرم به ازای هر لیتر در رزین، برای محلول احیا استفاده شود.

مرحله چهارم: سیکل مکش آب نمک یا شستشوی آهسته (Brine refill) 

پس از تزریق محلول کلرید سدیم و مدت زمان ضروری سپری شده، می‌بایست بستر رزین شستشو داده شود تا محلول احیا بطور کامل از سیستم سختی گیر خارج شود. دبی شستشوی آهسته بایستی مشابه دبی تزریق محلول احیا باشد تا زمان کافی جهت عبور آب از لابلای بلورهای رزین‌ها در بستر رزینی فراهم شود. مدت زمان شستشوی آهسته بین بازه زمانی 15 الی 20 دقیقه در نظر گرفته می‌شود.

مرحله پنجم: سیکل شستشوی سریع (Fast rinse) 

در نهایت لازم است تمامی ذرات باقیمانده از جمله یون‌های کلرید و یون‌های رسوب‌زا از رزین‌ها بطور کامل جدا شوند. در اینصورت امکان استفاده مجدد از رزین‌ها برای فرآیند تبادل یونی مهیا می‌شود. به آخرین مرحله عملیات بازسازی، مرحله شستشوی سریع گفته می‌شود. 

دبی شستشوی سریع سیستم سختی گیر باید مشابه دبی وضعیت مرحله دوم باشد. یعنی با دبی مشابه و بازه زمانی 25 الی 30 دقیقه انجام می‌شود.

نکته: مراحل و اعداد و ارقام در این مقاله به عنوان یک راهنمای کلی در مورد سیستم سختی گیر است. بالطبع مراحل و اعداد و ارقام تعیین شده توسط شرکت تولید کننده رزین و یا سازنده سیستم سختی گیر بر ارقام ذکر شده در این مقاله ارجحیت و اولویت دارد.

نتیجه‌گیری

فرآیند احیا و بازسازی رزین‌های تبادل یونی مورد استفاده در صنعت تصفیه آب و فاضلاب، به منظور حفظ کیفیت آب تصفیه شده ضروری است. فرآیند بازیافت رزین شامل چندین مرحله می‌شود. پس از طی این پروسه رزین به حالت اولیه خود بر می‌گردد و بطور موثر در فرآیند مبادله یون‌ها شرکت می‌کند.