سختی گیر آب چیست و چه کاربردی دارد

سختی گیر به روش سختی گیری رزینی از پر کاربرد ترین روش های امروزی در صنعت تصفیه آب است. استفاده از سختی گیر رزینی در موتورخانه ها، قبل از دستگاه های گران قیمت و حساس، در برخی مناطق مسی، در بیمارستان ها و بسیاری از واحدهای تولیدی و صنعتی الزامی است.

سختی گیر می تواند بر اساس ظرفیت بین 40 سانتی متر تا 2 متر قطر داشته باشد. همچنین سختی گیر از جنس آهن کربن استیل و سختی گیر FRP در بازار محبوبیت بیشتری دارد. اساس کار سختی گیر رزینی ، عملیات تبادل یون است که در ادامه در رابطه با تمامی موارد موجود در خصوص سختی گیر صحبت خواهد شد.

انواع مختلفی از سختی گیر در بازار موجود است. اما اصول کار همه آنها یکسان است: تعویض یون. این روش، یک فرآیند شیمیایی است که توسط آن، یونهای سدیم (و گاهی پتاسیم)، جایگزین یونهای کلسیم و منیزیم در آب می شوند. دستگاههای معمول سختی گیر، دارای دو مخزن هستند که در یکی از آنها، رزین قرار دارد که اشباع از یون سدیم یوده و ضمن عبور آب از آن، جایگزین یونهای کلسیم و منیزیم می شوند. به این ترتیب، آب خروجی دستگاه، دیگر آب سخت نخواهد بود.

باید به این نکته توجه داشت که طراحی دستگاه های سختی گیر به گونه ای است که میزان سدیم موجود در آب خروجی در محدوده مناسب برای سلامت است. اما کسانی که به هر دلیلی می بایست میزان سدیم موجود در بدن آنها کمتر از حالت عادی باشد، می توانند از سختی گیرهایی استفاده کنند که در رزین آنها بجای سدیم از پتاسیم استفاده می شود. نکته دیگری نیز که در مورد استفاده از نمک سدیم در سختی گیر گاهی مهم می شود این است که آب خروجی با سدیم بالا برای آبیاری گیاهان ممکن است مناسب نباشد. به همین دلیل، یک روش پیشنهادی این است که سختی گیر تنها در مسیر آب گرم قرار گرفته و آب سرد برای استفاده آبیاری بیرون منزل مورد استفاده قرار گیرد.

کاربرد اصلی سختی گیر

کاربرد اصلی سختی گیرها در دیگهای بخار، مبدلهای حرارتی، برجهای خنک کن و سیستمهای سرمایشی است.
در مصارف صنعتی سختی آب موجب انسداد لوله ها در سیستمهای پایپینگ و بویلر ها و سیستمهای خنک کاری و در نتیجه کاهش دبی جریان و کاهش انتقال حرارت می شود که این موضوع باعث افزایش هزینه های انرژی و همچنین افزایش هزینه های نگهداری و تعمیرات می شود.
همچنین در آبهای سخت انحلال صابونها و مواد پاک کننده در آب به راحتی انجام نمی شود و در نتیجه راندمان شستشو کاهش می یابد.

طرز کار سختی گیر رزینی

نحوه عملکرد سختی گیر های رزینی با جایگزینی یون های سخت منفی در آب سخت با اتم سدیم مثبت که در رزین موجود در سختی گیر موجود است،تعریف می شود. این رزین باید به طور متناوب احیاء شود تا از رسوب مواد معدنی سخت در آن جلوگیرری گردد. این فرایند با خارج شدن سختی گیر از سیکل و عبور نمک محلول در آب صورت می گیرد و در طول فرآیند احیا آب سختی گیر به همراه نمک محلول عبوری از رزین از سیستم تخلیه می گردد و در این بازه زمانی که عموما در طول شب صورت می پذیرد، آب موجود در سیکل بدون سختی گیری وارد سیستم می شود تا روند شست و شو پایان یابد. یکی از روش های جلوگیری از خروج سختی گیر از سیستم استفاده از دو مخزن سختی گیر تحت عنوان سختی گیر دوبلکس می باشد که در ادامه به طور مفصل به نحوه عملکرد آن پرداخته می شود.

برای آگاهی از قیمت سختی گیر با سازندگان آن باید تماس بگیرید.

 

پارامتر های اندازه گیری سختی آب در سختی گیر

TH (Total Hardness): سختی کل آب را می گویند و واحد آن  PPM یا میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم است.

این پارامتر که مهمترین پارامتر در محاسبات ظرفیت سختی گیر محسوب می شود بیانگر میزان غلظت یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب می باشد که عامل اصلی رسوب گذاری در تجهیزات می باشد. واحد اندازه گیری این آیتم ppm می باشد.

با توجه به توضیحات داده شده برای رفع مشکل سختی آب راه های بسیاری پیشنهاد شده است که از پر کاربرد ترین آن ها می توان روش های تبادل یونی و یا استفاده از سختی گیر رزینی اشاره نمود.  تبادل یونی به منظور  تعویض یون های سخت کننده آب (کلسیم و منیزیم) با یون های بی ضرر (یون یک ظرفیتی سدیم) انجام می شود.

 مبادله کننده های یونی خاصیت انتخاب پذیری یون ها را دارند. به عبارت دیگر تعویض پاره از یون ها را به یون های دیگر ترجیح می دهد. از مهم ترین مبادله کننده های یونی می توان رزین کاتیونی را نام برد. رزین کاتیونی از دو بخش تشکیل شده است

بخشی از رزین که جامد است و در آب حل نمی شود
بخشی از زرین کاتیونی که بصورت یون آمادگی جابه جایی در محلول را دارد
رزین های سختی گیر به وسیله جابه جایی یون ها با  یون های که ایجاد سختی نمی کنند (سدیم، هیدروژن و هیدروکسید بسته به نوع رزین ) آب را نرم می کنند.

اجزا تشکیل دهنده سختی گیر

مخزن سختی گیر
مخزن سختیگیر از دو نوع فلزی و فایبرگلاس می باشد که به نام های سختی گیر فلزی و سختی گیر فایبرگلاس معروف می باشند.

نازل سختی گیر
نازل ها نیز از دو نوع تولید می شوند : 1- نازل برنجی 2- نازل پلاستیکی

لوله انتقال آب یا رایزر
رزین سختی گیر
رزین مورد استفاده در سختی گیر آب از نوع کاتیونی می باشد. (رزین کاتیونی پرولایت انگلستان)

لوله کشی
لوله کشی فلزی بوده و حسب ظرفیت سختی گیر از 3/4 اینچ تا 3 اینچ متغیر می باشد.

شیر سختی گیر
شیر سختی گیر یکی از مهمترین و اصلی ترین اجزای سیستم سختیگیری می باشد که در سه نوع شیر سولو ولو یا شیر دستی،شیر نیمه اتوماتیک ، شیر تمام اتوماتیک سختی گیر تولید و عرضه می گردد.

مخزن نمک سختیگیر
تانک نمک جهت انجام بکواش یا احیا رزین مورد استفاده قرار می گیرد که عموما جنس آن پلی اتیلن می باشد.

لوله تخلیه
بستر سیلیسی

مشخصات کلی رزین های تبادل یونی

مشخصات کلی رزین تبادل یونی (Ion Exchange Resin) ماتریس پلیمری حل نشدنی  است که حاوی یون های نا پایدار قادر به تبادل با یون در محیط اطراف است.

این مواد در فرآیند سختی گیر آب ، یون های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می کنند و به جای آن سدیم آزاد می کنند. رزین های تبادل یونی را می توان به دو گروه بزرگ  ، رزین کاتیونی و رزین های آنیونی تقسیم کرد که هر گروه شامل نوع ضعیف و نوع قوی هست.

رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

رزین‌های کاتیونی قوی SAC) Strongacidis Cation)
رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC) Weak acidis Cation)
رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion)
رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basic anion)
 

 رزین­ های کاتیونی ضعیف قادر به جذب کاتیون­هایی هستند که به قلیائیت آب مرتبط است و قادر به جذب کلیه کاتیون­های موجود در آب نمی­ باشند.

مزیت رزین­های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آن­ها در مقایسه با رزین­های کاتیونی قوی می­باشد، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیاءءهای مکرر می­گردد.

 رزین­ های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیون­های موجود در آب می­باشد.

 رزین­های آنیونی ضعیف قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسیدسولفوریک، کلریدریک و نیتریک می­باشد. رزین­های آنیونی ضعیف مقاوم­تر از رزین آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم­های تصفیه آب کاربرد بیشتری دارند.

Nahadab سختی ,رزین ,کاتیونی ,سدیم ,موجود ,استفاده ,تبادل یونی ,مورد استفاده ,رزین کاتیونی ,کاتیونی ضعیف ,ظرفیت سختی ,جایگزین یونهای کلسیم منبع