مشخصات فنی سختی گیر رزینی شرکت لیان تدبیر ، سختی آب چیست؟ آب سخت Hard Water برای مصرف در کارخانجات مناسب نیست.
از مضرات آن ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ و خوردگی آن می شود.سختی آب Water Hardness ، عامل تشکیل رسوب در دیگهای بخار، مبدلهای حرارتی، برجهای خنک کننده و سیستمهای سرد کننده می باشد. اگر آب سخت Hard Water برای شستشو به کار رود، صابون هدر می رود. در صنایع نساجی و رنگرزی کیفیت رنگ افت می کند. انحلال سود سوز آور در آب، منیزیم را به صورت هیدروکسید منیزیم رسوب می دهد. سختی آب Water Hardness بیش از حد باعث سوء هاضمه و بروز بیماریهای کلیوی می شود.
سختی آب چیست
جهت رفع سختی آب Water Hardness ، تعداد زیادی مواد شیمیایی موجود است، که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب، به دیگ ها اضافه می کنند. که باعث گرفتن سختی آب Water Hardness می شود. و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد، آهک و گچ را رسوب می‌دهند (باعث شناور شدن رسوب در آب دیگ می شود) و دیگر این رسوب، محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری که می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود.
البته به یاد داشته باشید جهت خروج این رسوبات معلق شده در دیگ باید طبق یک برنامه زمان بندی شده و منظم اقداماتی به صورت مداوم تکرار شود.
(درصورت درخواست تمایل به آگاهی از این برنامه زمانبندی، جهت خروج این مواد معلق و همچنین تهیه این مواد و دریافت مشاوره بیشتر با شرکت لیان تدبیر تماس حاصل فرمایید.)
نحوه رفع سختی آب Water Hardness
آب سخت Hard Water آبی است که حاوی نمک های معدنی از قبیل ترکیبات کربنات‌های هیدروژنی، کلسیم، منیزیم و … است. سختی آب Water Hardness بر دو نوع است: دایمی و موقت.
تغییرات سختی آب Water Hardness بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد، کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی، سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب Water Hardness در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود.
سختی زدایی آب Water Softening
برای برطرف کردن سختی موقت آب، با جوشاندن آن کربنات های هیدروژن محلول، به کلسیم نامحلول تبدیل شده و تشکیل رسوب می‌دهند. این رسوب در مناطق دارای آب سخت Hard Water ، درون دیگ ها دیده می‌شود. سختی دایمی آب را می‌توان با کمک نرم کننده‌های تبادل کننده یون، مانند پرموتیت برطرف کرد. آبی که در طبیعت وجود دارد تقریباً همیشه ناخالص میباشد. زیرا اغلب دارای گچ، آهک، نمک طعام، ترکیبات منیزیم، آهن، اکسیژن و ازت، انیدرید کربنیک، ترکیبات آلی و غیره است، مقدار این ناخالصی ها در آبهای مناطق مختلف متفاوت است.
یکی از اجسام گیرنده سختی آب Water Hardness تری ناتریم فسفات Na3PO میباشد، که با اسم آلبرت تری بکار می‌رود. یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به تری کلسیم فسفات 2Ca3PO4 می‌گردد و رسوب می‌نماید.
بر اثر حرارت دادن بی‌کربنات، کلسیم آب تبدیل به کربنات می‌شود و رسوب می‌نماید، (CaH2CO3 → CaCO3 + CO2 + H2O) و بی کربنات کلسیم آب، بر اثر کربنات سدیم، گچ و بی‌کربنات کلسیم، به کربنات کلسیم تبدیل می‌شود و رسوب می‌گردد:
CaH2CO3 + Na2 CO3 → Ca CO3 + 2NaHCO3
Ca SO4 + Na2 CO3 → Ca CO3 + Na2 SO4
اخیرا به مقدار زیاد از رزین ها که قادرند تعویض یون کنند، برای رفع سختی آب Water Hardness استفاده می‌کنند. رزین لواتیت در آلمان و آمبرلیت و دووکس در آمریکا استعمال می‌گردد.
سیستم سختی گیر رزینی Ion Exchange Water Softening System
سختی آب Water Hardness ناشي از يون هاي كلسيم و منيزيم مي باشد. به علت بروز مشكلات متعدد آب سخت Hard Water، در صنعت سختي آب را كاهش مي دهند. متداولترين روش براي حذف سختي دائم آب ، استفاده از سختي گير هاي تبادل يوني یا سختی گیر رزینی مي باشد. رزين ها، كلسيم و منيزيم را با سديم تعويض كرده و آب سخت Hard Water را به آب نرم Soft Water تبديل مي كنند.
فرآیند رزین تبادل يوني جهت سختی گیری آب Resin Process ION Exchange
فرآيند تبادل يون process ION Exchange به طور كلي به منظور حذف سختی آب Water Hardness استفاده مي شود . در اثر تبادل يون ، كاتيون ها يا آنيون هاي موجود در محلول با كاتيون ها و آنيون هاي موجود در رزين تعويض مي شود ، به گونه اي كه هم محلول و هم رزين از نظر بار الكتريكي خنثي باقي مي ماند. تعويض كننده ها داراي اين خاصيت هستند كه فقط يكي از دو يون ، متحرك و قابل تعويض است . بعنوان مثال يك تعويض كننده كاتيوني داراي نقاط آنيوني غير متحركي است كه كاتيون هاي متحركي مثل Na يا H به آن متصل هستند . به همين صورت يك تعويض كننده آنيوني داراي نقاط كاتيوني غير متحركي است كه آنيون هاي متحركي مثل cl يا oH به آن متصل مي باشد .
متداولترین روش برای حذف سختی آب Water Hardness ، استفاده از سختی¬گیرهای رزینیIon Exchange Resin Water Softener می باشد. رزینها، کلسیم و منیزیم را با سدیم تعویض کرده و تبادل یونی بین این یونها با کاتیون سدیم که یک ظرفیتی است، انجام می گیرد برای کاتیونهای دو ظرفیتی ( به عنوان مثال کلسیم و منیزیم با ظرفیت 2+ ) ، دو اتم سدیم به ازای هر اتم سختی زا وارد آب می شود. رزینهای دستگاه سختی گیر پس از مدت زمان معین اشباع می شوند. کارایی خود را از دست می دهند. اگر رزین با محلول کلرو سدیم 10% شستشو داده شود، خاصیت سختی گیری خود را باز می یابد. غلظتهای کمتر و یا بیشتر نمک اثر کمتری دارند.
استفاده از آبهای گل آلود و دارای مواد معلق و همچنین آبهایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین می باشند، رزینها را فرسوده و آبدهی دستگاه سختی گیر را کم می کنند. توصیه می شود قبل از دستگاه سختی گیرSoftener System ، مواد معلق آب، توسط یک فیلتر کیسه ای جدا شوند و برای کاهش املاح فلزات سنگین تدبیر لازم صورت بگیرد.
توجه به آنالیزآب خام هنگام طراحی رزین ها بسیار مهم است در صورتیکه غلظت یون سدیم در محلول زیاد باشد ، نرم کننده قادر به جذب مقدار کمی از یونهای عامل سختی خواهد بود . سختی آب خوراک ( نظیر آبهای شور ) توسط یک سختی گیر رزینی حذف می شود که برای احیای آن لازم است کلراید سدیم با غلظت حدود 10% از بستر رزین عبور داده شود و جهت عبور جریان آب خوراک باید هم جهت با عبور جریان از بستر رزین ، هنگام تصفیه آب باشد . (در جهت بالا به پایین) این عمل موجب انتقال یونهای عامل سختی از رزین به محلول شستشو و مبادله آنها با سدیم می شود.
برای اطمینان از عدم ته نشینی رسوب کربنات کلسیم ضروری است که غلظت یونهای سخت در آب خروجی از سختی گیر در پایینترین حد ممکن نگه داشته شود . اگر سختی آب خروجی از نرم کننده بیش از حد باشد باید احیای نرم کننده زودتر از حد موعد انجام گیرد و یا اینکه غلظت نمک مورد استفاده جهت احیای آن افزایش یابد .
طبقه بندی رزین تبادل يوني جهت سختی گیری آب Resin Classification ION Exchange
رزين های سختی گیر آب رزینیIon Exchange Resin Water Softener بر حسب گروه عامل قا بل تعويض متصل به پايه پليمري به چهار دسته تقسيم مي شوند :
رزين كاتيوني قوي Strong acidis cation (SAC)
رزين كاتيوني ضعيف Weak acidis cation (WAC)
رزين آنيوني قوي Strong basic anion (SBA)
رزين آنيوني ضعيف Weak basic anion (WBA)
رزين كاتيوني قوي Strong acidis cation (SAC)
رزين هاي كاتيوني قوي در هر محدوده PH عمل مي كنند و قادر به حذف كليه كاتيون ها ي موجود در نمك هاي قوي يا ضعيف هستند . به عبارت ديگر اين دسته از مبادله كننده ها براي تبادل يون كاتيون در فرآيند سختي زدايي آب و در فرآيند توليد آب بدون يون مناسب هستند . گروه فعال در اين دسته از مبادله كننده ها گروه سولفونيك يا HSO3 هستند . اصولاً زماني كه هدف جداسازي كليه كاتيونهاي موجود در آب است ، بكار گيري توام رزين كاتيوني قوي و ضعيف اقتصادي تر است .
رزين كاتيوني ضعيف Weak acidis cation (WAC)
این نوع قلیائیت زدا برای کاهش سختی موقت، قلیائیت و املاح محلول آب مناسب می باشد و بار دستگاه سختیگیر و ستونهای کاتیونی قوی، آنیونی ضعیف و آنیونی قوی را کاهش می دهد با استفاده از رزینهای مبادله یونی می توان قلیائیت آب را تا حد متعارف کاهش داد. برای این منظور رزین کاتیونی ضعیف و یا رزین آنیونی قوی مناسب است. اگر رزینی که در نرم کننده مورد استفاده قرار می گیرد ، رزین کاتیونی اسیدی ضعیف باشد ، توانایی آن در جذب یون سدیم مانند رزین اسیدی قوی نیست . گروه فعال در اين دسته از مبادله كننده ها گروه كربوكسيليك يا COOH هستند . معمولا چنین بستری در بالادست رزین اسید قوی مورد استفاده قرار می گیرد تا حفاظت بیشتری در برابر تشکیل رسوب به وجود آید . زمانیکه بستر در سرویس است ، رزین یون هیدروژن را جایگزین یونهای موجود در آب خام می کند . این کار ،احتمال تشکیل رسوب را کاهش خواهد داد . بسته به منبع آب PH آب نرم شده بین 5 و 6.5 خواهد بود. این PH پایینتر با تبدیل اکثر یونهای بی کربنات به دی اکسید کربن پتانسیل رسوب دهی کربنات را کاهش می دهد . به علاوه ، PH پایینتر حلالیت رسوبهای سولفات و کربنات را افزایش می دهد .
_ یکی از نتایج نا مطلوب این سیستم ، وجود دی اکسید کربنی است که تشکیل می شود که اگر این سیستم به عنوان پیش تصفیه سیستم RO مورد استفاده قرار گیرد این دی اکسید کربن از غشای RO نفوذ می کند و در آب تصفیه شده دیده می شود.
– یکی دیگر از نتایج نامطلوب این سیستم ، هزینه گزاف بهره برداری از آن به دلیل هزینه زیاد احیا توسط اسید به جای استفاده از نمک است .
رزين آنيوني قوي Strong basic anion (SBA)
مانند رزين هاي كاتيوني قوي هستند و در هر محدوده PH عمل مي كنند و همچنين قادر به حذف آنيونهاي موجود در نمك هاي قوي و ضعيف هستند و براي حذف سيليس آب بسيار مناسب هستند . گروه فعال در ساختار اين نوع رزين ها ازت 4 ظرفيته يا گروه آمونيوم –NH4 مي باشند .
رزين آنيوني ضعيف Weak basic anion (WBA)
اين نوع رزين ها در PH بالاي 6 آنيونهاي آب را به راحتي حذف مي كنند و معمولاً از تركيبات فنل فرمالدئيد يا اپوكسي به جاي استايرن ساخته مي شوند .
اين مبادله كننده ها قادر به حذف سيليس از آب نيستند و معمولاً براي قرار گرفتن بعد از رزين هاي تبادل يوني اسيدي قوي مناسب هستند . گروه فعال در اين نوع رزين ها معمولاً گروه آمينو يا – NH2 است.
درجه سختی آب Water Hardness
درجه سختی آب Water Hardness را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌کنند.
در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب Water Hardness یک است.
در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد.
در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰.۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد.
برای تعیین سریع سختی آب Water Hardness، کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج، آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌نمایند، و به وسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آگاه آنقدر از این قرصها در آن می اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب میباشد. دقت این روش تا نیم درجه است. در ایران معمولا از کیت های خاصی استفاده می شود.
(جهت دریافت این کیت ها با شرکت لیان تدبیر تماس حاصل فرمایید)
شرح عملکرد سیستم سختی گیر رزینی
در فرایند سختی گیری به منظور حذف کلسیم و منیزیم آب سخت از میان بستر رزینهای تبادل یونی که در داخل یک مخزن استوانه ای و عمودی قرار دارند، عبور می نماید. رزین تبادل یونی، سدیم موجود خود را با کلسیم و منیزیم موجود در آب جابجا می نماید به گونه ای که آب عبوری از بستر رزین، بدون سختی و تنها حاوی نمکهای سدیم میباشد و در این شرایط کلسیم و منیزیم در داخل رزین جای گرفته اند. رزین دارای ظرفیت نامحدود نمی باشد و پیش از آنکه ظرفیت رزین اشباع گردد، می باید عملیات احیا سازی با محلول کلرید سدیم انجام شود. فرآیند احیا شامل مراحل شستشوی معکوس، مکش آب نمک و آبکشی می باشد.
سيكل عملكردي در يك واحد سیستم سختی گیر رزینی آب
محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی Water Softener Capacity Calculation
برای تعیین ظرفیت هر سختی گیر رزینیIon Exchange Resin Water Softener ، از روش زیر استفاده می شود:
از تجزیه و تحلیل آب خام ، سختی کل آب (Total Water Hardness) واقعی را به عنوان مجموع غلظت کلسیم و منیزیم بیان شده و بر حسب CaCO3 بیان می شود.
فاکتور سوم که ظرفیت سختی گیر Water Softener Capacity را مشخص می کند، فاصله زمانی احیای سختی گیر Water Softener Regeneration می باشد.
ظرفیت سختی گیر توسط فرمول زیر محاسبه می گردد:
C=Q*t*TH*15.73
C(grain)= Q(m3/hr)*t(hr)*TH(mg/lit)*15.73
C = ظرفیت سختی گیر
Q = دبی آب
T = زمان بین دو احیای متوالی
TH= سختی کل بر حسب CaCo3
15.73=عدد ثابت
(جهت محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی و طراحی سیسنم سختی گیر رزینی با شرکت لیان تدبیر تماس بگیرید)
كاربردهاي سختي‌گير رزینی شركت لیان تدبیر
• نرم كردن آب ديگ هاي بخار و مبدل هاي حرارتي
• نرم كردن آب مورد نياز برج هاي خنك كننده و سيستم هاي برودتي
• نرم كردن آب مصرفي صنايع رنگسازي و رنگرزي
مشخصات فني سختي‌گير رزینی شركت لیان تدبیر
• قابليت تحمل فشار تا پنج بار
• بدنه از جنس استيل / فايبر گلاس (FRP) و كربن استيل
• قابل ارائه با سه شير دستي، نيمه اتوماتيك و تمام اتوماتيك (قابل برنامه‌ريزي)
• استفاده از مرغوب‌ترين رزين هاي كاتيوني و آنيوني با ظرفيت بالا
• داراي آب پخش كن هاي مقاوم از جنس PVC
• داراي دو مخزن نمك پلي اتيلني ، لوله كشي مناسب ، شير تخليه هوا و مانومتر
مشخصات فنی مدل های سختي‌گير رزینی شركت لیان تدبیر (LTP 700, LTP 900, LTP 950)
مشخصات فنی مدل های سختي‌گير رزینی شركت لیان تدبیر (LTP 5000, LTP 5100, LTP 5500)
(جهت استعلام قیمت سختی گیر رزینی با شرکت لیان تدبیر تماس بگیرید)