رزین ترکیبی طبیعی (زئولیت) یا مصنوعی است که بسیار چسبناک است و تحت شرایطی سخت می شود. معمولاً در الکل قابل حل است اما در آب حل نمی شود. این ترکیب به طرق گوناگون طبقه بندی می شود. این مواد در فرآیند سختی گیر آب، یونهای سختی آور آب (کلسیم و منیزیم ) را حذف می کنند و به جای آن سدیم آزاد می کنند. برای اینکه یک تعویض کننده یونی جامد ( رزین) مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:
- خود دارای یون باشد
- در آب غیر محلول باشند
- فضای کافی در شبکه تعویض کننده وجود داشته باشد که یون ها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد یا خارج شوند.
ظرفیت رزین
ظرفیت یک رزین به این مفهوم است که چقدر می تواند با محیط خود تبادل یونی انجام دهد و معمولا برحسب اکی والان از یون های قابل تعویض و یا میلی گرم معادل کربناتی به ازاء واحد حجم رزین بیان می شود. ظرفیت رزین را می توان به چند روش تعیین کرد. ولی ظرفیت کل یون را می توان به طور مستقیم از روش زیر پیدا کرد. اگر بخواهیم که ظرفیت کل یون رزین اسیدی قوی را پیدا کنید باید مراحل زیر را طی کنید :
- با شستن رزین با کلریدریک اسید %۱۰ ، رزین را به فرم RH در آورید
- با آب مقطر، اسید اضافی را بشویید تا از سیستم خارج شود
- حجم رزین را اندازه گیری کنید
- آب مقطر اضافه کرده و با سود تیتر کنید
ظرفیت کل تعویض یون را از فرمول زیر می توان محاسبه کرد
حجم رزین برحسب سانتی متر مکعب/ میلی اکی والان باز= ظرفیت کل رزین برحسب نرمال
(میلی لیتر باز مصرفی) (نرمالیته باز) = میلی اکی والان
برای رزین بازی قوی همین روش را دنبال کنید. کافی است که جای اسید و باز را عوض کنید.
انواع رزین های تویض یونی
رزین های تعویض یونی را می توان به دو گروه بزرگ الف : رزین کاتیونی ب: رزین های آنیونی تقسیم کرد که هر گروه شامل نوع ضعیف و نوع قوی هستند. به طور کلی رزین های قوی در یک محدوده وسیع PH و رزین های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از PH مناسب هستند.
رزین کاتیونی قوی
رزین کاتیونی قوی به صورت سدیمی برای کاهش سختی آب به کار می روند. بنابر تجربه دیده می شود که رزین کاتیونی سدیمی از نوع قوی علاوه بر کاتیون های سختی آب ، یون های فلزی را با سدیم تعویض می کنند.
رزین کاتیونی ضعیف
در این رزین ها گروه فعال به جای سولفوریک، کربوکسیلیک است. این گروه مانند اسیدهای آلی ضعیف در محیط اسید یونیزه نمی شوند اما در محیط قلیایی یونیزه شده و یون متحرک خود را می توانند تعویض کنند. برای احیای رزین کاتیونی ضعیف می توان از هر نوع اسیدی استفاده کرد.
رزین آنیونی قوی
رزین های آنیونی قوی فادرذ به جذب کلیه آنیونهای موحود درآب می باشند. برای احیای رزین های آنیونی قوی باید از یک باز قوی جون سود استفاده کرد.
رزین آنیونی ضعیف
این نوع رزین ها همانند رزین کاتیونی ضعیف عمل می کنند. این رزین ها قادر به حذف اسیدهای معدنی چون HCLو یا H2SO4 هستند اما قادر به حذف اسیدهای ضعیف مثل اسید کربنیک نیستند به آن دلیل این رزین ها را اغلب جاذب اسید می نامند. رزین های آنیونی ضعیف برای جذب مواد آلی بر رزین های آنیونی قوی برتری دارند چون در صورت استفاده از رزین های آنیونی قوی، مواد آلی باعث آلودگی آنها می شوند. در واقع می توان گفت رزین های آنیونی ضعیف، عملا جاذب هستند نه تعویض کننده یون . عمل احیای رزین های آنیونی ضعیف توسط یک محلول قلیایی انجام می شود. یکی از معایب رزین های آنیونی ضعیف این است که ظرفیت تبادل یونی آنها به دبی آب بستگی دارد و هرچه دبی آب بیشتر می شود ظرفیت آنها کمتر می شود.
مقایسه رزین های ضعیف و قوی
هرچند که رزین های تعویض یونی قادر به تعویض همه نوع یون ها نیستند و فقط قادراند یون های با شرایط خاص را حذف کند ولی در صنایع کاربرد بیشتری از رزین های نوع قوی دارند و معمولا گرانتر از رزین های قوی هستند و این به آن خاطر است که راندمان احیا رزین های ضعیف بسیار بیشتر از رزین های قوی است. راندمان احیا چنین تعریف می شود:
یونهای موجود در کل حجم ماده احیا کننده / کل یونهای تعویض شده با رزین =راندمان احیا