رزین کاتیونی ضعیف :

در مورد رزین کاتیونی ضعیف بیشتر بدانید :

رزین کاتیونی ضعیف ، بالاترین ظرفیت را دارند و ظرفیت چهار نرمال آنها معادل اسیدکلریدریک با غلظت ۱۶ درصد است.

رزین کاتیونی ضعیف ضریب گزینش بالایی برای کاتیونهای دو ظرفیتی به ویژه مس و نیکل دارند. این ویژگی باعث میشود که این رزین ها، کاندید ایدهآلی برای حذف فلزات مختلف از فاضلاب ها باشند.

رزینهای کاتیونی ضعیف حدود سه تا چهار برابر رزین های کمپلکس ساز و حدود دو برابر رزین های کاتیونی قوی ظرفیت دارند.

به خاطر همین ظرفیت بالا (غلظت گروه های قابل تبادل) است که در اثر تبادل یون هیدروژن (یون خیلی کوچک) با کاتیونهای دیگر خیلی منبسط می شوند و در زمان احیا تا نصف حجم خود منقبض می گردند.

به خاطر همین ظرفیت بالای آن هاست که اگر در محیط با pH زیاد قرار گیرند، در اثر واکنش هیدروژن با قلیا گرمای زیادی تولید می شود و دما ممکن است تا ۵۰ درجه سانتیگراد افزایش یابد.

خواص فیزیکی مهم رزین های اسیدی ضعیف عبارتند از :

• انبساط در بازها • انقباض در اسیدها

• اندازه دانه ها : ۱۶ تا ۵۰ مش

خواص شیمیایی مهم رزین های اسیدی ضعیف عبارتند از:

• دارای ظرفیت چهار نرمال یا بیشتر

• به صورت هیدروژنی یونیزه نمی شوند دارای غلظت یونی خیلی بالا در شبکه

• آزاد کردن گرما وقتی که از فرم اسیدی به فرم بازی تبدیل می شوند. رزین های کاتیونی ضعیف در برابر اکسیدان ها، تقریباً مقاوم هستند و در حلال ها، نامحلول ولی هیدروفیل (آب دوست) هستند.

محدودیت های عملیاتی رزین های ضعیف اسیدی عبارتند از:

محدوده دما حدود زیر ۹۰ درجه سانتیگراد، عمق بستر حداقل ۲ فوت و حداکثر ۶ فوت، حداکثر املاح آب ورودی pp111 ۲۰۰۰۰ درحالی که رزین های اسیدی قوی حداقل تمایل به جذب هیدروژن را دارند اما رزین های اسیدی ضعیف یون هیدروژن را از هر یون دیکری بیشتر ترجیح میدهند به طوری که می توان گفت رزین اسیدی ضعیف آن قدر یون هیدروژن را دوست دارد که عملاً یونیزه نمی شود یعنی در شرایط اسیدی تبادل کننده ی بسیار ضعیفی است.

هیچ رزین اسیدی ضعیفی نمی تواند در pH کمتر از ۴/۵ کار کند. راندمان احیای رزین های اسیدی ضعیف حتی می تواند کمی بیش از ۱۰۰ درصد باشد اما به خاطر آلودگی و ترسیب نمکها، راندمان و بازده عملیاتی آنها ۵۰ تا ۸۰ درصد است. رزین های کاتیونی ضعیف بافرهای خیلی خوبی هستند.

رزین های اسیدی ضعیف تا زمانی که محیط خنثی یا قلیایی باشد می توانند در تبادل یونی شرکت کنند. بنابراین در هر pH که اسید معدنی تشکیل نشود کار تبادل یونی را انجام می دهند.

کاربردهای رزین های اسیدی ضعیف :

به عنوان یک تبادل کننده ی یونی واقعی عمل می کنند و یونهای چند ظرفیتی را بر یونهای تک ظرفیتی ترجیح میدهند.

رزین های تعویض یونی اسیدی ضعیف، کار خنثی سازی قلیا را انجام میدهند. بنابراین تا ۱۷. فرم هیدروژنی رزین های اسیدی ضعیف، دارای نشتی زیر یک درصد برای یونهای فلزی است درحالی که فرم سدیمی آن، دارای نشتی کم تر از ۰/۱ درصد برای یونهای فلزی است.

رزینهای بازی ضعیف، باید قبل از رزین های اسیدی ضعیف قرار گیرند چون رزین های بازی ضعیف فقط اسیدهای آزاد معدنی را جذب می کنند (که باعث میشوند pH محلول حداقل بالاتر از ۵ شود که مساعد کار رزین های اسیدی ضعیف است) در غیر این صورت باید با تزریق سود pH را به بالاتر از ۵ رساند ولی pH هم نباید خیلی بازی باشد که رسوب ایجاد شود.

رزین اسیدی ضعیف باید همیشه به صورت سدیمی استفاده شود مگر آنکه قلیائیت کافیباشد که هیدروژن را خنثی کند.

مراحل احیای رزین های اسیدی ضعیف: همانند رزین های معمولی دارای چهار مرحله است اما توصیه می شود که در مرحله ی تزریق اسید از هوا هم استفاده شود تا رسوبات راحت تر حل شوند و نیز مرحله ی شستشوی معکوس حداقل ۱۰ دقیقه طول بکشد.

در مرحله ی تزریق اسید، فلزات جذب شده توسط رزین با هیدروژن تعویض می شوند که در طی آن رزین حدود ۵۰ تا ۷۵ درصد منقبض می شود. چون جذب اسید توسط رزین به کندی انجام می شود، توصیه می شود که زمان تماس حداقل ۳۰ دقیقه و ترجیحاً ۶۰ دقیقه باشد.

توجه :

جهت احیای رزین کاتیونی ضعیف، از هر نوع اسید معدنی می توان استفاده کرد. استفاده از اسید کلریدریک ۱ تا ۲ نرمال (۵ تا ۱۰ درصد) بیشتر معمول است اما به خاطر خطر رسوبگذاری در بستر رزین، از اسیدسولفوریک کمتر از ۰/۲ نرمال باید استفاده کرد.

برای تبدیل رزین اسیدی ضعیف به فرم سدیمی معمولا از سود ۱ نرمال (۴ درصد) استفاده می شود که زمان تماسی حدود ۳۰ تا ۶۰ دقیقه و حتی بیشتر نیاز است.

در طی این مرحله (تزریق سود) رزین خیلی گرم می شود (۱۵ تا ۳۰ درجه افزایش دما) و نیز رزین تا دو برابر منبسط می گردد. تزریق سود باید به سمت بالا باشد.

برای احیای رزین های اسیدی ضعیف سدیمی، تزریق سود باید به سمت بالا باشد تا انبساط رزین مشکل ساز نشود. ارتفاع بستر رزین کاتیونی ضعیف نباید از ۷۵ سانتیمتر کمتر باشد چون سرعت تبادل این رزین ها کم است از این رو دبی کمتر و ارتفاع بیشتر بستر یک مزیت محسوب می شود.

رزین کاتیونی ضعیف به فرم هیدروژنی بسیار کم یونیزه می شود. درجه یونیزاسیون آن خیلی زیاد به pH محیط (مایع) بستگی دارد؛ اما اگر رزین کاتیونی ضعیف به صورت نمک باشد می تواند به خوبی یونیزه شود و در تعویض یونی مشارکت کند به شرط آن که محیط اسیدی نشود.

نکته :

به خاطر اینکه احیای رزین اسیدی ضعیف کند انجام می شود، همیشه این خطر وجود دارد که لایه های پایینی خوب احیا نشوند. از این رو پیشنهاد می شود که در زمان احیا، رزین حدود ۱۰ تا ۲۰ دقیقه در اسید غوطه ور باشد تا همه بستر رزین فرعیست احیا داشته باشند. پس از این مدت، بستر با شستشوی آهسته و سپس شستشوی سریع آماده سرویس شود.

pH آب ورودی به رزین اسیدی ضعیف نه می تواند اسیدی باشد (که تعویض انجام نمی شود) و نه می تواند بیشتر از ۸/۵ باشد (که خطر تشکیل رسوب ,(Mg(OH در بستر رزین وجود دارد).

اگر از یک بستر رزین، هم رزین اسیدی قوی و هم ضعیف استفاده می شود، در زمان سرویس دهی با جریان از بالا به پایین، رزین اسیدی ضعیف باید در لایه بالاتر باشد ولی در زمان احیا باید اسید از پایین به بالا تزریق شود تا اول رزین اسیدی قوی احیا شود و سپس رزین اسیدی ضعیف.

پساب خروجی در زمان احیا با این روش تقریباً خنثی است چون راندمان احیا رزین اسیدی ضعیف تقریباً صد در درصد است. در مواقعی که برای کاهش قلیائیت آب، اسید تزریق می شود (مثل آب برج های خنک کن) می توان این آب ها را از رزین اسیدی ضعیف عبور داد تا pH آنها به صورت کنترل شده کم گردد چون رزین های اسیدی ضعیف از pH کمتر از ۴ دیگر هیچ هیدروژنی تعویض هرچه نسبت سختی به قلیائیت از یک بیشتر باشد استفاده از رزین های اسیدی ضعیف توجیه اقتصادی بهتری دارد.