مقاله تاريخچه رزين هاي تعويض يوني

دسته بندي : علوم پایه » زمین شناسی
- تاريخچه رزين هاي تعويض يوني
رزين هاي تعويض يوني ذرات جامدي هستند كه مي توانند يون هاي نامطلوب در محلول را با همان مقدار اكي والان از يون مطلوب با بار الكتريكي مشابه جايگزين كنند.
در سال 1850 يك خاك شناس انگليسي متوجه شد كه محلول سولفات آمونيمي كه به عنوان كود شيميايي بكار مي رود، در اثر عبور از لايه هاي ستوني از خاك، آمونيم خود را از دست مي دهد بگونه اي كه در محلول خروجي از ستون خاك، سولفات كلسيم در محلول ظاهر مي شود.
اين يافته توسط ديگران پيگيري شد و متوجه شدند كه سيليكات آلومينيوم موجود در خاك قادر به تعويض يوني مي باشد. اين نتيجه گيري با تهيه ژل سيليكات آلومينيوم از تركيب محلول و سولفات آلومينيم و سيليكات سديم به اثبات رسيد. بنابراين اولين رزين مصنوعي كه ساخته شد سيليكات آلومينيوم بود.
به رزين هاي معدني، زئوليت مي گويند و در طبيعت سنگهاي يافت مي شوند كه مي توانند كار زئوليت هاي سنتزي را انجام دهند. اين مواد، يون هاي سختي آور آب ( كلسيم و منيزيم) را حذف مي كردند و بجاي آن يون سديم آزاد مي كردند از اينرو به زئوليت هاي سديمي مشهور شدند كه استفاده از آن در تصفيه آب مزاياي زيادي داشت چون احتياج به استفاده از مواد شيميايي نبود و اثرات جانبي هم نداشتند. اما زئوليت هاي سديمي داراي محدوديتهايي بودند. اين زئوليت ها مي توانستند فقط سديم را جايگزين كلسيم و منيزيم محلول در آب نمايند و آنيونها بدون تغيير باقي مي ماندند. از اين رو آب تصفيه شده با زئوليت هاي سديمي به همان اندازه آب خام، قلياييت، سولفات، كلرايد و سيليكاتت دارند.
واضح است كه چنين آبي براي صنايع مطلوب نيست. مثلاً بي كربنات سديم محلول در آب مي تواند مشكلاتي را در مراحل بعدي براي ديگ بخار بوجود آورد. زيرا در اثر حرارت به سود و گاز دي اكسيد كربن تبديل مي شود. سود يكي از عوامل مهم در خوردگي موضعي در نيروگاههاست كه بحث مفصل تر آن در مباحث آينده خواهد آمد. گاز دي اكسيد كربن موجود در بخار آب در اثر ميعان بخار به صورت اسيد كرينيك در مي ايد كه باعث خوردگي لوله هاي برگشتي مي شود كه بخار آب خروجي از توربين را به كندانسور (چگالنده) مي برند.
يكي ديگر از اشكلات مهم استفاده از زئوليت ها ي سديمي، عدم كاهش غلظت سيليس در آب تصفيه شده مي باشد كه يكي از خطرناكترين ناخالصي هاي آب تغذيه ديگ بخار در فشارهاي زياد مي باشد.
تحقيقات براي رفع عيوب زئوليت هاي سديمي ادامه يافت تا آنكه در اواسط دهه 1930 در هلند زئوليت هايي ساخته شد كه بجاي سديم فعال، هيدروژن فعال داشتند . اين زئوليت ها كه به تعويض كننده هاي كاتيوني هيدروژني معروف شدند، مي توانستند تمام نمكهاي محلول در آب را به اسيدهاي مربوط تبديل كنند. بعنوان مثال بي كربناتهاي كلسيم و منيزيم به اسيد كربنيك تبديل مي شوند كه اسيد كربنيك بي دي اكسيد كربن و آب تجزيه مي شود.
دي اكسيد كربن توليد شده را مي توان توسط هوادهي يا هوازدايي از محيط حذف كرد. لذا با اين روش تمام قلياييت بي كربناتي حذف مي شود. رزين هاي كاتيوني هيدروژني جديد، سيليس نداشته و علاوه بر اين قادرند همزمان هم سختي آب را حذف كنند و هم قلياييت آب را كاهش دهند.
آب خروجي از تعويض كننده كاتيوني هيدروژني، اسيدي است و بايد خنثي شود. اين كار با اضافه كردن قليا (‌باز) يا مخلوط كردن خروجي تعويض كننده كاتيوني هيدروژني با خروجي تعويض كننده سديمي (زئوليت ) امكان پذير است.
تعويض كننده هاي كاتيوني هيدروژني هم داراي محدوديت هايي هستند. هنوز آنيونها، مثل سولفات كلرايد و سيليكات حذف نمي شوند.