سختی گیر رزینی (water sofetner) ،(سختی گیر مکانیکی  یا سختی گیر های تبادل یونی)، رایج ترین انواع سختی گیر در بازار هستند. کاندیشنر های شیمیایی و فیزیکی، اگرچه گاهی اوقات به عنوان ” نرم کننده ” به آنها رجوع می شود، اما مواد معدنی سخت را از آب پاک نمی کنند، بلکه از ته نشنین شدن یا چسبیدن آنها به سطوح، جلوگیری می کند. تنها راه حل برای نرم کردن آب سخت، پاک کردن مواد معدنی کلسیم و منیزیم، از آب می باشد. فقط سختی گیر های تبادل یونی (یا همان رزینی) و برخی روش های فیلتراسیون این کار را انجام می دهند.

طرز کار سختی گیر رزینی

نحوه عملکرد سختی گیر های رزینی با جایگزینی یون های سخت منفی در آب سخت با اتم سدیم مثبت که در رزین موجود در سختی گیر موجود است،تعریف می شود. این رزین باید به طور متناوب احیاء شود تا از رسوب مواد معدنی سخت در آن جلوگیرری گردد. این فرایند با خارج شدن سختی گیر از سیکل و عبور نمک محلول در آب صورت می گیرد و در طول فرآیند احیا آب سختی گیر به همراه نمک محلول عبوری از رزین از سیستم تخلیه می گردد و در این بازه زمانی که عموما در طول شب صورت می پذیرد، آب موجود در سیکل بدون سختی گیری وارد سیستم می شود تا روند شست و شو پایان یابد.

Mars

جایگزینی سدیم در سختی گیر رزینی

مزایا:  سختی گیر های تبادل یونی، تمامی نیاز های آب نرم واقعی را برای مصارف خانگی و صنعتی، برآورد می کنند.

معایب: مشکلات اصلی سختی گیر های تبادل یونی عبارتند از :

• گران بودن آنها
• بالا بودن هزینه راه اندازی و نگه داری آنها
• جاگیر بودن سختی گیر
• همچنین آب سختی گیری شده حاوی سدیم بوده که برای آشامیدن مناسب نیست. البته این مشکل را می توان با درنظر گرفتن یک خروجی که آب سختی گیری نشده از آن بیرون می آید، حل نمود.

کاربردهای سختی گیر رزینی

کاربرد سختی گیرها   معمولا برای مصارف صنعتی، شهری، و تجاری استفاده می شوند . از کاربردهای سختی گیر می توان موارد زیر را نام برد :

• آب آشامیدنی
• بویلر و راکتور وآب جبرانی
• برج خنک کننده با آب
• آب با درجه خلوص بالا
• خشکشویی ها و رستوران های بزرگ
• حفاظت از عناصر انتقال حرارت و نازل اسپری
• استفاده در اسمز معکوس و یا سیستم دیونیزه
• تصفیه ی  فاضلاب
• بازسازی آب

رزین

(Resin) یک نوع ترشح هیدرو کربنی از تعدادی از گیاهان می باشد. این صمغ به دلیل خواص شیمیایی و مکانهای مورد استفاده آن بسیار مشهور شده است. در تولید لاک و جلا دهنده ها ،چسب ها و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود .

ALFA LAVAL

اما  در بویلر ساخته شده از دانه هایی که به صورت معمول از پتاسیم و یا سدیم پوشانده شده اند که با عبور از آب سخت از روی این رزین ، یون منیزیم و کلسیم این آب سخت با سدیم و پتاسیم روی این دانه ها جایگزین می شود. بعد از آن  شست و شو معکوس (back wash) شده یعنی زمانی که سدیم و پتاسیم خود را از دست داد آن را از روی آب شور در درون تانک نمک عبور داده تا دوباره خاصیت خود را به دست آورد.
در تمامی سیستم های سختی گیر واجب است که به صورت دوره ای، رزین شسته شود و شست و شو معکوس صورت بگیرد. اما در بعضی از سختی گیرهای جدید این عمل به صورت خودکار صورت می گیرد.
رزین اگر از کیفیت خوبی برخوردار باشد و از آب شهر در تغذیه آن استفاده شده باشد، این عدد تا 15 سال هم می‌تواند ارتقا یابد.

معمولاً برای سختی‌گیرها در دنیا سه نوع نمک استفاده می‌شود که به شرح زیر تقسیم‌بندی می‌گردد:

1.  نمک سخت(سفت)

نمک سخت یک ماده‌ی معدنی در درون زمین می‌باشد که دارای 98 تا 99 درصد از سدیم کلراید می‌باشد. این نوع نمک ماندگاریش در آب در حدود 0.5 تا 1.5 درصد است.

2. نمک خورشیدی

نمک خورشیدی یک نوع نمک است که از تبخیر به وسیله‌ی خورشید از آب دریا به دست می‌آید.

3. نمک تبخیرشده

این نمک 85 درصد از سدیم کلراید تشکیل شده است و  این نمک به صورت کریستال به فروش می رسد.

آیا مفید است که ترکیبی از این نمک‌ها را با هم استفاده کنیم؟
به صورت کلی این تفاوت وجود ندارد که مخلوطی از این نمک‌ها با هم استفاده شود اما باعث می‌شود تا عملکرد سختی‌گیر کاهش پیدا کند.

زمان تعویض رزین در سختی گیر

1.     دلیل اول تعویض ، مجاورت آن ها با آب شهری کلر دار است. این زمانی است که شما می فهمید به  نو نیاز دارید.

تخریب رزین و یا ورود آن به سیستم آبرسانی

1. ساختمان و منازل دلایل مختلفی دارد که می توان به آسیب  و عدم کارایی مجدد آن و هچنین مشکل در bottom distributer اشاره نمود.در صورت تخریب در طول بازه کاری می توان با تعویض  این مشکل را بر طرف نمود.  اما در صورت خرابی bottom distributer ) bottom distributer صفحه ای می باشد که در خروجی زیر لایه سیلیس قرار داده می شود و روی آن نازل های برنجی می باشد که آب را از خود عبور داده و به خروجی هدایت می کند. می بایست آن را بازدید و در صورت نیاز برای تعمیر و یا تعویض آن اقدام نمود.
2.  مورد دوم زمانی است که با رشد جلبک های درون مخزن آلوده شده باشند. این موضوع معمولا قابل رویت است و در مخزن های روی می دهد که در محیط بیرونی نصب شده اند.
3.  مورد بعدی که نیاز به تعویض رزین دارید زمانی است که مقدار قابل توجهی شن درون مخزن باشد. شن موجود در بستر رزین باعث خواهد شد تا فشار آب ضعیفی داشته باشید.  جایگزینی  جدید از جدا سازی شن از رزین قدیمی بسیار برای شما راحت تر می باشد.
4.  هنگامی که یک مخزن برای ماه ها و یا سال ها بلا استفاده، می ماند و یا بوی تندی از رزین های تشخیص داده می شود، زمانی است که باید را تعویض کنید. شما می توانید با محلول کلر ضعیف، رزین ها را تمیز نمایید ولی باید  را خارج کنید و با بامحلول کلر قوی ، مخزن را تمیز کنید و سپس از رزین های جدید استفاده کنید.
5.  آن هایی که توسط آهن و یا مواد آلی از بین رفته اند را می توان با اضافه کردن محلول پاک کننده ی با دوز بالا ( مانند ResUp وIron Out و اسید سیتریک و یا سفید کننده) تمیز کرد.البته تعویض همیشه جواب خواهد داد.

مشخصات کلی رزین های تبادل یونی

مشخصات کلی  تبادل یونی (Ion Exchange Resin) ماتریس پلیمری حل نشدنی  است که حاوی یون های نا پایدار قادر به تبادل با یون در محیط اطراف است.

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

رزین‌های کاتیونی قوی SAC) Strong acidic Cation)

کاتیونی ضعیف قادر به جذب کاتیون­هایی هستند که به قلیائیت آب مرتبط است و قادر به جذب کلیه کاتیون­های موجود در آب نمی­ باشند.

رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC) Weak acidic Cation)

مزیت کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آن­ها در مقایسه با  کاتیونی قوی می­باشد، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیاءءهای مکرر می­گردد

رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strong basic anion)

آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیون­های موجود در آب می­باشد.

رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basic anion)

آنیونی ضعیف قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسیدسولفوریک، کلریدریک و نیتریک می­باشد.  آنیونی ضعیف مقاوم­تر از رزین آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم­های تصفیه آب کاربرد بیشتری دارند.

رزین کیلیت –  دارای گروه های عاملی ویژه ای است که شامل دو یا چند اتم الکترون دهنده است که یک اتم فلز تشکیل را می دهند. کلاس های گروه های عاملی این نوع  که از اهمیت صنعتی برخورد دارند، شامل اسیدهای phosphonic، اسیدهای آمینه و کربوکسیلیک و ترکیبات گوگرد می باشند. رزین هایی که دارای قابلیت های فلزی کیلیت شدن آن هایی هستند که حاوی اسید aminophosphonic یا اسید iminodiacetic یا سایت های تیول می باشند.  حاوی Nmethylglucamine را قابلیت های انتخابی برای بورون هستند.

 نوع ژلی – هیچ ساختار منافذ دائم برای  نوع ژل وجود ندارد.این منافذ به طور کلی بسیار کوچک در نظر گرفته می شود ، معمولا بزرگتر از 30A نیستند، و به عنوان از منافذ gelular یا منافذ مولکولی شناخته می شوند.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین های تبادل یونی

معمولا رزین های مایع در دانه های کروی شکل با قطری بین 0.3 میلی متر تا 1.2 میلی متر تولید می شوند. پودری نیز برای مصارف خاص وجود دارند. دانه های پلیمری از نظر فیزیکی بسیار پایدار است و می تواند در انواع مختلف از ستون ها و یا راکتورهای مورد استفاده قرار گیرد.  سولفونیک اسید تا 120 درجه سانتی گراد نسبت به گرما مقاومت دارند و بعضی از گریدهای خاص تا 170 درجه سانتی گراد نیز نسبت به گرما مقاومند. تبادل یونی هنگامی که از یک حالت پیوند یونی به حالتی دیگر تبدیل می شوند، دچار آب رفتگی و یا تورم می شوند. زمانی که با حلال غیر قطبی در تماس قرار گیرند ، دچار آب رفتگی می شوند.

رزین های تبادل یونی و chelating بر روی طیف گسترده ای از PH پایدار هستند.آنها تقریبا پایدار ترین مواد شیمیایی معدنی یا آلی به جز اکسیدان های قوی از قبیل کلر محلول، ازن و یا پراکسید می باشد.

شست و شوی معکوس 

شستشوی معکوس رزین برای حذف هر گونه ذرات، مواد زائد و از بستر  مهم است.آب برای مدت زمان حدود 15 تا 30 دقیقه، در سرعت جریان برای تبدیل  به مایع تا 60٪ تزریق می شود.