طرح تولید رزین های تبادل یونی

پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال ۱۸۵۰ و به دنبال مشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد.
در سال۱۸۷۰ با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانی های طبیعی بخصوص زئولیت‌ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند.
در واقع به رزین‌های معدنی ، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می‌کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می‌کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.
اما زئولیت‌های سدیمی دارای محدودیت‌هایی بودند. این زئولیت‌ها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیون‌هایی از قبیل سولفات، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه ۱۹۳۰ در هلند زئولیت‌هایی ساخته شد که به جای سدیم فعال، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیت‌ها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید ، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادر بودند همزمان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیست آب را کاهش دهند.
برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب، گامهای اساسی در سال ۱۹۴۴ برداشته شد که باعث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیونهای آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند، در نتیجه می‌توان با استفاده از هر دو نوع زرین، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود. و امروزه اکثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می‌روند رزین‌های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.
متداولترین روش برای حذف سختی آب استفاده از دستگاه با سختی گیر رزینی می باشد. تبادل کننده های یونی بستری از رزین های کروی با قطر حدود ۱-۰٫۵ میلیمتر، با خاصیت مبادله یون هستند که سختی آب را هنگام عبور آن از این بستر حذف می نمایند. این رزین ها به دو دسته ی تبادل کننده‌های کاتیونی و آنیونی تقسیم بندی می‌شوند که متناسب با هدف حذف انواع کاتیون ها و آنیون ها از آب مورد استفاده قرار می گیرند.

طبقه بندی رزین‌ها

رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
۱-رزین‌های کاتیونی قوی SAC(Strongacidis Cation)
۲-رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC(Weak acidis Cation)
۳-رزین‌های آنیونی قوی SBA (Strongbasic anion)
۴-رزین‌های آمونیونی ضعیفWBA (Weak basic anion)

بررسی بازار

بیشترین کاربرد رزین‌های تبادل یونی در حذف و یا کاهش سختی و ناخالصی های انواع آب‌های آشامیدنی و صنعتی می‌باشد. از مزایای استفاده از این رزین ها کاهش هزینه و انرژی مصرفی، ارزان قیمت بودن مواد بازیابی رزین ها و … می‌باشد. با توجه به نیاز روز افزون به مواد و روشهای حذف سختی و آلاینده آب های مصرفی و همچنین با توجه عدم وجود واحد فعال تولید این رزین ها در داخل کشور، بازار داخلی مناسبی برای این محصول پیش بینی می‌شود. همچنین با رعایت استاندارهای لازم، بخشی از رزین محصول تولیدی را می توان به عنوان محصول صادراتی در نظر گرفت.

مزایای اجرای طرح تولید رزین های تبادل یونی

با توجه به مواردی چون تامین بخشی از تقاضای داخلی و ویژگی‌های منحصر به فرد طرح تولید رزین های تبادل یونی در حذف و یا کاهش سختی و ناخالصی های انواع آب‌های آشامیدنی و صنعتی و همچنین کاهش نیاز به واردات آن از یک سو و نرخ بازده داخلی و بازگشت سرمایه مناسب طرح از سوی دیگر، طرح را به عنوان فرصت سرمایه‌گذاری ارزشمند می‌توان معرفی نمود.