رزین‌های موازنه کننده یون ، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بگونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال ، یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکالهای آنیونی SO2-3 می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل +H یا +Na به آن هستند.

این کاتیونهای متحرک می‌توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند به همین صورت یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌های متحرکی مثل -Cl یا -OH به آن متصل می‌باشد. در اثر تعویض یون ، کاتیون‌ها یا آنیون‌های موجود در محلول با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در رزین تعویض می‌شود ، بگونه‌ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:



  1. خود دارای یون باشد.
  2. در آب غیر محلول باشد.
  3. فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد ، بطوریکه یونها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.

در مورد رزین‌های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر تحرک و یون متحرک +H را می‌توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت 25% فرض نمود. این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از ان عبور نماید. شکل زیر تصویر یک دانه رزین و تصویر معادل یک قطره اسید سولفوریک 25% نشان می‌دهد

طبقه بندی رزین‌ها

رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:



  1. رزین‌های کاتیونی قوی SAC) Strongacidis Cation)
  2. رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC) Weak acidis Cation)
  3. رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion)
  4. رزین‌های آنیونی ضعیف WBA) Weak basic anion

بطور کلی رزین‌های نوع قوی در یک محدوده وسیع PH و رزین‌های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از PH مناسب هستند. ولیکن با استفاده از رزین‌های نوع ضعیف ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیا رزین را باعث می‌شود. رزین‌های کاتیونی قوی قادر به جذب کلیه کاتیونهای موجود در آب می‌باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیونهای هستند که به قلیائست آب مرتبط است و محصول سیستم اسید کربنیک است.


نوع قوی

Ca(HCO3)2 OR MgSO4 + 2ZSO3H -----> Ca2++2H2CO3 OR Mg2+ + H2SO4



نوع ضعیف

Mg(HCO3)2 OR Ca(HCO3)2 + 2ZCOOH -----> (ZCOO)2+ + Mg(ZCOO)2+Ca + 2H2CO3



مزیت رزین‌های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آنها در مقایسه با رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد ، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مکرر می‌گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیونهای آب است بکارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از بکارگیری رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد. رزین‌های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیونهای موجود در آب بوده ولی رزین‌های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسید سولفوریک ،کلریدریک ونیتریک می‌باشد. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاومتر از رزینهای آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم‌های تصفیه آب ، رزین‌های آنیونی قوی در پاین دست رزینهای آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند.


2HCl OR 2H2SiO3 + 2ZOH -----> 2ZHSio3ZCl + H2O



2HCl OR 2HNO3 + ZOH -----> 2ZCl OR 2ZNO3 + H2O



برخی از کاربردهای رزین‌ها

  • رزین‌های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون‌های سختی آور آب بلکه همه یون‌های فلزی را با سدیم تعویض می‌کنند. برای احیا این نوع رزین‌های کافی است که رزین را با آب نمک شست و شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد.
  • با رزین‌های کاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می‌توان آهن و منگنز را چون بقیه کاتیونها حذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین‌ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد. اولا باید دقت کرد که قبل از حذف یون آهن توسط رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد چون در اثر مجاورت با هوا ، آهن و منگنز محلول در اب اکسیده شده غیر محلول در می‌آیند و در نتیجه روی ذرات رزین رسوب کرده و باعث آلوده شدن رزین می‌گردد.
  • با استفاده از رزین‌های تبادل یونی می‌توان لیزین را که جز اسید آمینه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی خوکها ، ماکیان و سایر گونه‌های حیوانی می‌باشد ، را تخلیص کرد. دلیل اهمیت تخلیص این اسید آمینه ، نزدیکتر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندیهای آنها در مصرف مواد خام و ... است با توجه به اینکه مقدار لیزین در دانه‌ها ، بخصوص غلات ناچیز می‌باشد.
  • حذف سیلیکا از آبهای صنعتی با استفاده از رزین‌های آنیونی قوی
  • حذف آمونیاک از هوا بوسیله زئولیت‌های طبیعی اصلاح شده (کلینوتپلولیت)

منابع

1- رزين هاي كاتيوني 
رزين های كاتيونی در اثر واكنش فنل و يا مشتقات آن با فرمالدئيد و سپس سولفونه كردن آنها به كمک سولفوريک اسيد به حالت توده ای تهيه شدند كه آنها را خرد و غربال می كردند و مورد استفاده قرار می دادند. اين گونه رزين ها نيز از سولفونه كردن پلي استيرن تهيه گرديدند. هرگاه در پلی مريزاسيون استايرن مقداري دي وينيل بنزن افزوده گردد پلی مری با ساختار شبكه ای  توليد می گردد كه در اثر سولفونه كردن آن، رزين كاتيوني قوی تهيه می گردد. با تغيير دادن ميزان دی وينيل بنزن درجه cross-linked و در نتيجه تخلخل  و پايداري رزين كنترل مي گردد.افزايش پيوندهای متقاطع  موجب كاهش تخلخل مي شود و در نتيجه مقاومت دمايي رزين بالا می رود. برای توليد دانه های كروی بايد به كمک هم زن منومر در درون آب به حالت سوسپانسيون درآيد و در اين شرايط كوپلی مريزاسيون انجام گيرد. تركيب سولفونه بالا از نوع رزين های كاتيونی قوی مي باشد كه می تواند با تمام كاتيون های موجود در آب تبادل يون نمايد. هرگاه به جای گروه سولفونيك اسيد گروه كربوكسيلیک اسيد (-COOH) جانشين شود، رزين های كاتيونی ضعيف، توليد مي گردد ولي روش ساده تر برای تهيه اين رزين ها تركيب متاكريليک اسيد با دی وينيل بنزن می باشد. به طور معمول ظرفيت رزين های كاتيونی ضعيف بيشتر از ظرفيت انواع قوی مي باشند كه اين ميزان گاهی به دو برابر می رسد.

2- رزين های آنيونی
رزين های آنيونی به جاي گروه های اسيد داراي گروه های بازی می باشند. گروه های بازی از آمونياک و يا يک آمين ايجاد می شوند و برای داشتن شرايط بهتر می توان از تركيبات ديگری مانند گروه های كلرومتيل (  C-CH2-Cl) استفاده نمود و سپس واكنش با آمونياک و يا آمين تكميل گردد.


الف) در اثر واكنش با آمونياک رزين آنيونی، آمين نوع اول تهيه می گردد.

ب) در اثر تركيب با يك آمين نوع اول رزين آنيونی آمين نوع دوم تهيه می گردد.

پ) در اثر واكنش با يك آمين نوع دوم رزين آنيونی آمين نوع سوم تهيه می گردد.

ت) در اثر واكنش با يك آمين نوع سوم رزين آنيونی توليد می گردد.

رزين های دارای گروه های بازی آمين نوع اول، دوم و سوم از نوع ضعيف می باشند و توانايی تبادل يون با آنيون های نمک ها يا اسيدهای قوی را دارا می باشند ولی با آنيون های نمک ها و يا اسيدهای ضعيف تبادل يون نمی نمايند.

رزين های آنیونی از نوع قوی می باشند و توانايی تبادل يون با همه آنيون ها حتی بنيان كربنيک اسيد (HCO3-) و بنيان سيليسيک اسيد (HSiO3-) را دارند.


به طور معمول رزين های آنيونی ضعيف با سديم كربنات يا سود سوزآور احيا می شوند ولی احيا آنها با بيشتر قلياها نيز امكان پذير خواهد بود. 


احيا رزين های آنيونی قوی با سديم هيدروكسيد انجام مي پذيرد.

 

شرکت شیمیایی بوعلی سینا وارد کننده و فروشنده رزین های کاتیونی _ آنیونی از کمپانی های معتبر دنیا می باشد.

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

02188748404-02188502389

09121443677-09123213657