سختی گیری آب با استفاده از رزین های تعویض یونی

به مجموع نمکهای کلسیم و منیزیم موجود در آب، اصطلاحاً سختی می گویند. آب در طبیعت ضمن عبور از زمین های آهکی و لایه های دو لومیتی، کلسیم و منیزیم را در خود حل می کند. ترکیبات بی کربنات کلسیم و منیزیم در آب را سختی موقت و نمکهای سولفات، کلرور و نیترات کلسیم یا منیزیم را سختی دائم می نامند. مجموع سختی دائم و موقت سختی کل آب را تشکیل می دهد.
آبهای سخت بویژه در مصارف صنعتی و تاسیساتی، مشکلات متعددی را به دلیل بالا بودن قابلیت رسوب گذاری و خورندگی ایجاد می کنند که اهم آن عبارتند از :
• تشدیدخوردگی و رسوب گذاری در تاسیسات حرارتی
• کاهش راندمان انتقال حرارت و افزایش مصرف بی رویه انرژی به دلیل وجود لایه های ضخیم رسوبی 
• ایجاد لکه و رسوبات سفید رنگ بر روی سطوح شیشه، فلز، پارچه، لباس و نظایر آن 
• کاهش ظرفیت انتقال جریان آب در اثر تشکیل رسوبات سخت در جداره داخلی لوله ها و مخازن
• افزایش مصرف مواد شوینده به دلیل کاهش خاصیت کف کنندگی آنها در آب سخت

 

متداول ترین روش جهت حذف سختی آب استفاده از دستگاههای سختی گیری رزینی می باشد. اساس کار دستگاههای سختی گیری نوع رزینی استفاده از فرایند تبادل یونی توسط رزین های کاتیونی می باشد. خواص رزین ها این است که وقتی در حضور آب سخت قرار می گیرند، یون سدیم آنها با یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب تعویض می شود. مبادله یون ها تا زمانی ادامه می یابد که همه سدیم رزین ها با کلسیم و منیزیم آب تعویض شود. پس از این زمان ، به تدریج بازده فرآیند سختی گیری کاهش می یابد و رزین ها می بایست احیاء شوند. احیاء مجدد این نوع رزین ها با عبور محلول غلیظ کلرید سدیم (نمک طعام) از بستر رزین انجام می پذیرد.
آب نرم خروجی از دستگاه سختی گیر برای تغذیه دیگهای بخار، برج های خنک کننده و سایر مصارف صنعتی، بسیار مطلوب می باشد. مخازن دستگاههای سختی گیر از ورق فولادی با ضخامت مناسب طراحی و ساخته می شود. این مخازن پس از زنگ زدایی کامل، توسط پوشش های ضد خوردگی از نوع اپوکسی رنگ آمیزی می گردد. هر دستگاه شامل دریچه بازدید، شبکه لوله کشی مجهز به شیر آلات، نازلهای ورودی و خروجی آب، اتصالات هواگیری، فشار سنج و مخزن پلی اتیلن نگهداری محلول احیاء می باشد.
حداقل و حداکثر فشار کاری مناسب برای دستگاههای سختی گیر، به ترتیب 2 و 5 اتمسفر می باشد.

احیاء رزین
معمولا" جهت احیاء رزین از آب و نمک با غلظت 10 % باید استفاده شود. غلظتهای کمتر و یا بیشتر از 10 % نمک اثر کمتری دارند و خلوص نمک عامل بسیار مهمی در احیاء مناسب رزین کاتیونی سختی گیر میباشد. اگر از سنک نمک و نمک معمولی استفاده گردد، به دلیل ناخالصی در نمک، عمر رزین بسیار کاهش می یابد و رزین بطور کامل احیاء نمی گردد.
استفاده از آب چاه یا آب ورودی به کارخانه و یا شیر آب برای تهیه آب و نمک اشتباه دیگر اکثر کارخانجات و کارگاه ها می باشد که سبب میگردد ناخالصی آب مورد استفاده برای تولید آب و نمک احیا رزین دوباره به رزین انتقال یابد و احیاء مناسب صورت نگیرد و عمر مفید رزین کاهش یابد.