سختی گیر رزینی متشکل از یک مخزن استوانه ایستاده ،ساخته شده از ورق فولادی است که در داخل آن رزین های تبادل یونی  قرار داده شده است.

این رزین ها بر اساس جایگزینی یون های سخت آب با اتم های سدیم ،آب سخت را به آب نرم تبدیل می کنند. در سیکل کاری سختی گیر رزینی،آب از بالا وارد شده و پس از گذر از بستر رزین از پایین دستگاه خارج می شود.

برای جلو گیری از خروج رزین ها در کف سخنی گیر رزینی تعدادی نازل قرار دارد که روی آن را یک بستر سیلیسی پوشانده است.

تکنیک تعویض یون در سختی گیر های رزینی تکنیک بستر ثابت با جریان رو به پایین است زیرا رزین درطول عملیات تعویض یون حرکت نکرده و همانند یک بستر و یا ستون محکم می ماند و آب است که در طول رزین حرکت میکند.

بالای ستون رزین بیشتر یون های آب را  می گیرد و در ادامه این روند ادامه داشته تا آنجا که در انتها تمامی یون ها دریافت شده اند.به همین دلیل است که تانک سختی گیر ها برای جلوگیری از فرار یون ها به صورت ستونی ساخته میشوند و به همین دلیل قطر کم و ازتفاع زیادی دارند.

سختی گیر رزینی سولار صنعت

مخازن سختی گیر رزینی دارای سه نوع شیر هستند.

    1. دستی:شیر دستی مگر در سایز های یزرگ دیگر استفاده نمی شوند.در سختی گیر های مجهز به شیر دستی کلیه مراحل توسط اپراتور انجام می شود.بزرگ ترین مشکل شیر های دستی در مکش نمک آنها است.
  1. نیمه اتوماتیک مخازن فلزی:شیر های نیمه اتوماتیک سختی گیر رزینی دارای یک اهرم است که این اهرم می تواند بر روی یکی از سه حالت سرویس، شستشوی معکوس و یا احیاء قرار بگیرد. نقریبا اکثر سختی گیر های موجود در کشورمان نیز از همین نوع اند.از آنجایی که در این شیر ها عمل مکش نمک به کمک پدیده ونچوری صورت می گیرد فشار آب سیستم نباید از دو اتمسفر کمتر باشد.

فشار کمتر سبب می شود مکش به خوبی صورت نگیرد.

تانک نمک:

درکنار سختی گیر های رزینی یک تانک نمک قرار دارد که در آن مخلوطی از آب و بلور های نمک قرار داده شده است و از این آب نمک برای احیای رزین بهره گرفته می شود.

رزین:

از ابتدای تولید ماشین بخار توسط بشرهمواره مساله رسوب در بویلر جزو مشکلات اساسی دیگ های بخار بوده است.با پیشرفت علم و بالا رفتن فشار بویلر ها و افزایش هزینه ها به آب خالص تری برای بویلر احتیاج بود.

در ابتدا با تقطیر آب و تولید آب تقطیر شده بویلر های بخار تامین می شد که بسیار پر هزینه بود. متعاقبا” شیمی دانان به این نکته پی بردند که نیاز زیادی به حذف یون های آب وجود دازد تا بدین ترتیب از بروز اشکال در سیستم های بخار جلوگبری شود.

رزین های تعویض یونی به شکل فعلی اولین بار در دهه 50 میلادی در نیروگاه های بخار به کار گرفته شدند و بعد از آن به تدریج وارد چرخه تولید و توزیع در سراسر جهان شدند. رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که میتوانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتربکی مشابه جایگزین کنند.

cation exchange

+nRA+ Bn+ = RnBn+ +nA

Anion exchange

-nRA + Bn-=RnBn- + nA

سختی گیر رزینی

رزین های تعویض یونی به دو صورت کاتیونی(ضعیف و قوی) و آنیونی(ضعیف و قوی)در دسترس هستند. رزین آنیونی: همان طور که از نام آنها پیداست برای جذب آنیون ها نظیر اسید سولفوریک،کلریدریک و نیتریک استفاده می شود.

رزین های آنیونی ضعیف در دی یونایزر ها یعد از ستون کاتیون قوی(سیکل هیدروژن)قرار می گیرند.این رزین ها قادرند اسید های خیلی تفکیک شده (سولفوریک،هیدرو کلریک و نیتریک) را از انشعاب مبادله گر اول بردارند.

احیاء کننده های پر کاربرد آنیون های ضعیف،سود سوزآور NaOH،و آمونیاک است رزین های آنیونی ضعیف مقاوم تر از رزین های آنیون قوی می باشند و به همین دلیل در سیستم های تصفیه آب رزین های آنیونی ضعیف قرار میگیرند.

نظر به این که حذف سیلیس در بویلر های نیروگاهی امری مهم می باشد،همواره از تبادل آنیونی قوی استفاده می شود. رزین های آنیونی قوی قوی قادرند هر دو اسید های خیلی تفکیک شده و کمتر تفکیک شده را حذف کنند.

تنها احیاء کننده ی رزین های آنیونی قوی سود سوزآور است. رزین کاتیونی ضعیف:رزین های کاتیونی ضعیف بازدهی بالا تری نسبت به رزین های کاتیونی قوی دارند و در نتیجه به احیاء کمتر و در نتیجه پساب کمتری احتیاج دارند. اما این رزین ها نمی توانند تمام فلزات را جذب کنند و به همین سبب استفاده از آنها به تنهایی در سختی گیر های دیگ خانه امکان پذیر نیست.

رزین کاتیونی قوی در سختی گیر ها:رزین های کاتیونی قوی کلسیم و منیزیم و همچنین فلزات دیگر مانند منگنز و آهن و … را با سدیم تعویض می کنند. مسیر واکنش رزین ها به میل ترکیبی آنها با یون های مختلف درون آب بستگی دارد. که به ان گزینش گری رزین می گویند این ضریب به عوامل خارجی زیادی مانند دما و فشار بستگی دارد. اما اصولا به ماهیت و ظرفیت یون ، نوع رزین و غلظت یو نهای موجود در اب بستگی دارد.

احیاء سختی گیر رزینی چگونه صورت می گیرد؟

احیاء رزین در سیکل سدیم با آب نمک صورت میگیرد. این آب نمک که %10 غلظت دارد(معادل:100 گرم بر لیتر یا 1000 PPM سبب می شود گزینش رزین به سمت سدیم افزایش پیدا کند و بنا بر این واکنش برگشت انجام شده و احیاء رزین صورت می گیرد.

احیا با سولو ولو اتوماتیک: در شیر های چند راهه نیمه اتوماتیک رایج در کشورمان شیر تنها به سه حالت عمل میکند.

    1. سیکل بهره برداری: در این سیکل آب از بالا وارد شده و پس از گذر از ستون با رزین با تبادل یون های خود به صورت اب نرم از دستگاه خارج می شود.
    1. شستشوی معکوس(BACK WASH):در این حالت جریان آب به صورت برعکس از کف مخزن به طرف بالا جریان پیدا می کند.بدین ترتیب فشردگی بیشتر رزین از بین رفته و مواد معلق از آن زدوده می شود.چنانچه نازل های فوقانی کیفیت مناسبی نداشته باشنداحتمال فرار رزین در شستشوی معکوس وجود دارد.
  1. احیاء:در این حالت جریان از بالا به پایین است و شیر چند راهه به کمک پدیده ونچوری آب نمک را از تانک نمک مکش کرده و به داخل ستون رزین هدایت می کند.

دیگ بخار

دیگ روغن داغ

برج تقطیر