سختی گیرهای رزینی :

یکی روش های کاهش املاح محلول آب ، استفاده از روش تعویض یون (Ion Exchange) می باشد. که روش بسیار کارآمدی برای حذف پاره ای از املاح موجود در آب است. در این روش از رزین های تعویض یونی ، یا همان سختی گیر رزینی ، استفاده می شود. سختی گیر آب ، که میتوان آن را نرم کننده آب نیز نامید (Water Softener) ، با دانه های رزین بسته بندی می شود. آب سخت حاوی کلسیم و منیزیم از بین رزین جریان پیدا میکند. در فرایند تبادل یونی، یونهای سخت موجود در آب با یون های نرم روی دانه های رزین متبادل میشود. نتیجه آن آبی است که سختی آن گرفته شده و اصطلاحا نرم شده است.

وجود برخی یونهای مانند کلسیم و منیزیم و همچنین وجود کاتیونهای دو ظرفیتی یا چند ظرفیتی در آب، دلایل اصلی ایجاد رسوب و نیز ایجاد کف خواهد بود. سختی بالای آب نیز به همراه خود باعث ایجاد مشکلات متعددی خواهد شد. استفاده از سختی گیرهای رزینی  یک راه حل مرسوم برای رفع این مشکلات محسوب میگردد.

برخی از مشکلاتی که رسوبات و سختی آب باعث آنها میشوند عبارتند از:

1. ایجاد کف که نتیجه ایجاد واکنشی است که بین یون های سخت موجود در آب و مواد شوینده است. این مورد باعث ایجاد لک بر روی انواع سطوح خواهد شد.
2. عدم حل شدن و نیز رسوبی شدن مواد صابونی که حاصل واکنش با سختی زیاد آب است. این باعث میگردد تا مواد شوینده مورد استفاده کارآیی شان کاهش یابد.
3. در کاربردهای صنعتی، ایجاد رسوب در تجهیزاتی مانند برجهای خنک کننده (Cooling Tower) ، انواع دیگهای بخار، لوله های موجود در تجهیزات مختلف و … باعث گرفتگی شیرآلات، لوله ها و … میشوند. این امر باعث خواهد شد کارآیی و بازدهی آنها افت قابل توجهی پیدا کرده و نیز مصرف انرژی افزایش پیدا کند.

4. 

 

با توضیحات بالا لزوم سختی گیری آب چه در مصارف خانگی و چه صنعتی بسیار ضروری به نظر میرسد. از جمله سیستمهای بسیار معمول برای انجام این کار استفاده از سختی گیر آب میباشد. در این سیستم از روش تعویض یون و به کمک رزین های کاتیونی، یونهای کلسیم و منیزیم محلول در آب از آن جدا می شود. در واقع در این عمل آب سخت که شامل کلسیم و منیزیم است با کمک رزین با سدیم تعویض شده و آب به اصطلاح نرم تولید میشود.

یکی روش های کاهش املاح محلول آب ، استفاده از روش تعویض یون (Ion Exchange) می باشد. این روش برای حذف پاره ای از املاح موجود در آب بسیار کارآمد است. در این روش از رزین های تعویض یونی ، یا همان سختی گیر رزینی ( سختی گیر آب ) ، استفاده می شود.

سختی آب چیست و سختی گیر چگونه عمل میکند :

سختی آب ( Water Hardness) در واقع به دلیل وجود کاتیون های دو ظرفیتی و یا بیشتر، در آب میباشد. 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.

این نکته نیز قابل ذکر است که اغلب آب های زیر زمینی به علت تماس بیشتر با منابع کربناتی از نظر سختی آب غلظت بیشتری را در مقایسه با آب های سطحی خواهند داشت.

انواع سختی آب:

به طور کلی دو نوع سختی در آب وجود دارد:

1 – سختی موقت آب  2- سختی دایم آب.

اما بپردازیم به تعریف این دو نوع سختی موجود در آب.

سختی موقت آب : 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 دائم آب : سختی آب به صورت دائم 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 دائمی می گویند. در نهایت سختی کل به مجموع سختی های موقت و دائم آب اطلاق می گردد. واحد سختی ppm یا mg/L CaCO3  است.

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.

 

 

کاربرد های سختی گیرهای رزینی :

استفاده از آب سخت برای کاربردهای مختلف معایب زیادی به همراه دارد. بنابراین حذف سختی آب در مصارف خانگی و صنعتی امری ضروری است. سیستم سختی‌گیر آب می‌تواند در موارد زیر به کار گرفته شود.

• سختی‌گیری از آب مورد استفاده در کاربردهای خانگی. این کار باعث حذف رسوبات ایجاد شده در وسایل پخت‌ و پز، بهبود کیفیت غذاهای پخته‌ شده، کاهش بیماری‌های گوارشی و کلیوی و بهبود کارایی مواد شست‌وشو کننده خواهد شد.
• استفاده جهت نرم كردن آب ديگ های بخار و مبدل های حرارتی.
• استفاده برای نرم كردن آب مورد نياز برج های خنك كننده و سيستم های سرمايشی
• حذف سختی آب چاه ، حذف سختی آب های سطحی ، حذف سختی آب شور.
• نرم كردن آب مصرفی صنايع رنگسازی و رنگرزی
• سختی‌گیری از آب مورد استفاده در دیگ‌های بخار در صنایع مختلف. این کار باعث افزایش طول عمر تجهیزات به دلیل کاهش میزان رسوب‌گیری آنها خواهد شد.
• سختی‌گیری از آب ورودی به موتورخانه‌ها برای تجهیزات حرارتی و گرمایشی که علاوه بر افزایش طول عمر آنها به دلیل کاهش میزان رسوب، ضریب انتقال حرارت در این تجهیزات بیشتر شده و با وجود کارایی بیشتر، انرژی کمتری مصرف می‌شود.

سختی گیر رزینی چگونه عمل میکند:

سختی گیر آب ، که میتوان آن را نرم کننده آب نیز نامید (Water Softener) ، با دانه های رزین بسته بندی می شود. و به همین دلیل به نام سختی گیر رزینی شناخته میشود.  آب سخت حاوی کلسیم و منیزیم از بین رزین جریان پیدا میکند. در فرایند تبادل یونی، یونهای سخت موجود در آب با یون های نرم روی دانه های رزین متبادل میشود. نتیجه آن آبی است که سختی آن گرفته شده و اصطلاحا نرم شده است

با گذشت زمان، دانه های رزین در نرم کننده آب با یون های کلسیم و منیزیم پوشیده می شوند. در نتیجه ظرفیت آنها برای سختی گیری آب کاهش می یابد. از طریق فرایندی به نام احیاء، آب با فشار به صورت خودکار از طریق نرم کننده آب با یک مقدار مشخص جریان می یابد. در این مرحله دانه های رزین یون های نرم را از بازسازی کننده با سختی دانه ها مبادله می کنند. اغلب این سیستم ها دارای یک فیلتر تصفیه آب و فیلتر رسوب گیر هستند. بنابراین انواع ناخالصی و رسوب جمع شده تخلیه می شوند. دانه های رزین که به اصطلاح مجددا “شارژ شده”، نرم کننده آب دوباره به چرخه بازگشته و دوباره به کار خود ادامه میدهد.

رزین تبادل یون :

رزین های تعویض یونی دو نوع هستند: رزین کاتیونی (بار مثبت) و و رزین آنیونی (بار منفی). در اثر تعویض یون ، کاتیون ها یا آنیون های موجود در محلول با آنیون ها و کاتیون های موجود در رزین تعویض می شوند. به گونه ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می مانند. رزین تبادل یون یا پلیمر تبادل یون یك رزین یا پلیمر است كه به عنوان رسانه و ابزاری برای تبادل یون عمل می كند.

رزینها یک ماتریس نامحلول (یا ساختار حمایتی) به طور معمول در ابعاد کوچک با شعاع (0.25 – 0.5 میلی متر) هستند. و معمولا سفید یا زرد رنگ و از زیر لایه پلیمر آلی ساخته شده است. این دانه ها معمولا متخلخل هستند و سطح تماس بالایی از را در سطح و داخل آنها ارائه میدهند ،

ضبط یون ها همراه با انتشار یون های دیگر همراه است، بنابراین این فرایند مبادله یون نامیده می شود.  انواع مختلفی از رزین تبادل یونی وجود دارد. اما اکثر رزین های تجاری از پلی استیرن سولفونات ساخته شده اند.

رزین های تبادل یونی به طور گسترده ای در فرایندهای جدا سازی، تصفیه و انواع گندزدایی استفاده می شود. مرسوم ترین نمونه های استفاده از آن در نرم کردن آب در دستگاه سختی گیرهای رزینی  است. در بسیاری از موارد رزین های تبادل یونی در چنین فرایندهایی به عنوان یک جایگزین انعطاف پذیرتر برای استفاده از زئولیت های طبیعی یا مصنوعی به کار گرفته شدند. همچنین رزین های تبادل یون در پروسه فیلتراسیون بیودیزل نیز بسیار موثر هستند.

 

مزایای سختی گیر رزینی :

• تولید مخازن تحت فشار مطابق استانداردهای بین المللی.
• فشار کاری 3 تا 7 بار و فشار تست 10 بار.
• پوشش دهی کلیه سطوح خارجی با 3 لایه پوشش ضد خوردگی شامل zinc rich، epoxy mio، polyurethane
• پوشش دهی كليه سطوح داخلی در تماس با آب با سه لايه رنگ اپوكسی مخصوص(Zinc rich و Coal tar epoxy ) به ضخامت 250 تا 450 میکرون پوشش می دهد.
• استفاده از پوشش فایبرگلاس (FRP) برای آبهای با خورندگی بالا و مناطق با رطوبت بالا.
• تولید در سه نوع دستی، سختی گیر نیمه اتوماتیک و سختی گیر اتوماتیک.
• طراحی دقیق و علمی بر اساس کیفیت آب.

فراب زیست فراز فعال در زمینه طراحی و ساخت انواع سختی گیرهای رزینی در ظرفیت های مختلف از جنس فلزی و FRP میباشد. برای آگاهی بیشتر در مورد قیمت سختی گیر رزینی آب و جزئیات محاسبه ظرفیت سختی گیر می توانید با کارشناسان ما تماس حاصل کنید .

سختی گیر تمام اتوماتیک

به سیستم رسوب زدایی که بعد از انجام سختی گیری از آب، و با توجه به میزان سختی آب و مقدار مصرف، میتوانند برای احیای رزین برنامه ریزی شوند سختیگیر اتوماتیک گفته می شود. این کار با استفاده از شیرهای تمام اتوماتیک بدون نیاز به اپراتور قابل دستیبابی است. قیمت شیر های اتواماتیک معمولا 75 درصد از قیمت شیرهای سلو ولو همان سایز بیشتر است. اغلب مدلهای ساخت کشور تایوان بیشتر مورد استقبال قرار میگیرد. می توان گفت که شیر تمام اتوماتیک جریانی نسبت به شیرهای اتوماتیک زمان دار از نظر میزان شستشو و هدررفت آب، راندمان و صرفه اقتصادی بیشتری دارند.

 

 

سختی گیر نیمه اتوماتیک:

دستگاهی که روی آن شیر نیمه اتوماتیک یا سولو ولو بسته شده باشد و قابلیت برنامه ریزی برای ارسال دستور مکش و کارکرد را نداشته باشد سختی گیر نیمه اتوماتیک نام دارد. در این سیستم یک اپراتور به صورت مستمر باید در فواصل زمانی معینی نسبت به تغییر حالت شیر و انجام عملیات بکواش اقدام نماید.

 

محاسبه ظرفیت سختی گیرهای رزینی :

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی 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 ۲-۱۵حدود kg/m۳۱۰-۱۵قرار 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-m۲۴۰انجام می شود.

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر به سه پارامتر سختی کل آب (Total Hardness) و دبی آب مصرفی و مدت زمان تایم کاری دستگاه نیاز داریم که بدین ترتیب خواهیم داشت:

A: تایم کاری

B: سختی کل آب

C: دبی آب مصرفی

ظرفیت دستگاه =(ABC)/17/1)/1000).

با جایگذاری اعداد در فرمول بالا ظرفیت دستگاه که پاسخگوی نیاز این پارامترها میباشد، بدست می آید. با استفاده از جدول های مربوط به مدلهای فایبرگلاس و فلزی مقدار رزین و نوع دستگاه مشخص میشود.

بخش های تشکیل دهنده سختی گیرهای رزینی :

1 – )مخزن و بدنه:

بدنه سختی گیر می تواند از جنس فلز و استنلس استیل ضد زنگ و FRP (Fiber-rain¬forced plastic) باشد. به صورت متداول برای ظرفیت های کم و مصارف خانگی و کارگاه های کوچک، بدلیل با صرفه تر بودن از لحاظ اقتصادی، از سختی گیر های فایبرگلاس استفاده می شود.

برای ظرفیت های بالا تر از 400.000 گرین به صورت متداول از ورق ST-37 فولاد کربن استیل برای ساخت سختی گیر آب استفاده می شود. پوشش نهایی توسط رنگهای اپوکسی و کلتار نیز بدنه را در برابر خوردگی محافظت می کند.

2 – ) رزین تبادل یونی:

یکی از اجزای بسیار مهم سختی گیر های آب رزین آن است. رزین تبادل یونی دانه های شیمیایی هستند که ماهیت مایع دارند. دانه های رزین از طریق تبادل یون های سختی (کلسیم و منیزیم ) با یون سدیم موجود در زنجیر عملیات رسوب گیری از آب را انجام می دهند.

3 – ) شیر چند راهه:

از قطعات دیگر سختی گیر شیر های سلوییدولو یا چند راهه میباشند که در مدل های دستی یا تمام اتوماتیک برقی بکار برده میشوند. استفاده از هر 2 نوع شیر برقی یا دستی بنا به درخواست کاربر خواهد بود. اما به صورت کلی بهتر است موارد زیر در انتخاب نوع شیر مد نظر قرار بگیرد.

• اپراتوری جهت انجام عملیات شستشوی معکوس و نمک بصورت روزانه یا 3 روز یکبار در حالت دستی نیاز است.
• در صورت وجود نوسانات برق امکان خرابی شیر های برقی بالا است.
• تعمیرات شیر های دستی بسیار آسان تر از شیر های برقی است.

(4 – مخزن نمک: مخزنی اغلب از جنس پلی اتیلن است که برای احیای دستگاه سختی گیر استفاده میشود.

5 –  ) نازلهای پخش کننده و جمع کننده آب.

 

سختی گیرهای رزینی

دانلود مقاله