تعویض رزین های تبادل یونی و فیلترهای شنی و کربنی
رزین های تبادل یون چگونه کار می کنند؟
رزین های تبادل یونی از سه قسمت هستند: اسکلت پلیمری شبکه فضایی سه بعدی نامحلول، گروه عاملی یونی متصل به اسکلت و منفذ یونی قابل تعویض با بارهای مخالف بر روی گروه عاملی.
- اسکلت پلیمری: از پلیمرهای متقاطع مانند پلی استایرن، پلی اکریلیک اسید و غیره تشکیل شده است.
- گروه تبادل یونی: به اسکلت پلیمری متصل است و دارای گروه های عاملی یونی با یون های قابل تعویض مانند -SO3Na، -COOH، -N(CH3)3Cl و غیره یا گروه های عاملی غیریونی قطبی مانند -N است. (CH3)2، -N(CH3)H، و غیره.
- منافذ: منافذ ساختار پلیمری (منفذ ژل) و منافذ (منفذ مویرگی) بین ساختارهای پلیمری است که در رزین های تبادل یونی خشک و مرطوب وجود دارد.
اصل رزین تبادل یونی فرآیندی است که رزین تبادل یونی نمک موجود در محلول را حذف می کند.
- اصل رزین تبادل کاتیونی: کاتیون های فلزی (Na+، Ca2+، K+، Mg2+، Fe3+، و غیره) موجود در محلول آبی، تبادل یونی را با H+ (تولید شده از گروه های اسیدی مانند گروه اسید سولفونیک (-SO3H)، گروه کربوکسیل انجام می دهند. (-COOH) یا گروه فنل (-C6H4OH)) روی رزین تبادل کاتیونی، به طوری که کاتیون های موجود در محلول به رزین منتقل می شوند و H+ روی رزین به آب مبادله می شود.
- اصل رزین تبادل آنیونی: آنیون‌ها (Cl-، HCO3-، و غیره) در محلول آبی با OH- (تولید شده از گروه‌های پایه شامل گروه‌های آمینه چهارتایی [-N(CH3)3OH] یا گروه‌های آمین مبادله می‌شوند. (-NH2)) روی رزین تبادل آنیونی، آنیون های موجود در آب به رزین منتقل می شوند و OH- روی رزین به آب مبادله می شود.
با استفاده از کلرید سدیم (NaCl) برای نشان دادن نمک های معدنی در آب، اصل کار رزین تبادل یونی به شرح زیر است:
- رزین تبادل کاتیونی: R—H + Na+ —— R—Na + H+
- رزین تبادل آنیونی: R—OH + Cl- —— R—Cl + OH-
فرمول واکنش کلی رزین تبادل کاتیونی و آنیونی را می توان به صورت زیر نوشت:
RH + ROH + NaCl——RNa + RCL + H2O
از معادله می توان دریافت که NaCl موجود در آب با H+ و OH- در رزین جایگزین است و محصول واکنش تنها H2O است، بنابراین اثر حذف نمک در آب حاصل است.