مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فرایند تبادل یونی یکی از اشکال پدیده جذب سطحی است، که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار می‌گیرد. طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاز سیال جذب فاز جامد شده و از سیال جدا می‌گردند. فرایند تبادل یونی فرایندی برگشت پذیر است که طی آن یونهای خارجی موجود در آب جذب گروه های عاملی قرار گرفته بر روی شبکه پلیمری (فاز جامد) می‌گردند و بدین ترتیب آب عاری از هرگونه ناخالصی یونی حاصل می‌گردد.

پس از اشباع شدن گروه های عاملی، سیستم تحت عملیات بازیابی و شستشوی شیمیایی قرار گرفته و مجددا مورد استفاده قرار می‌گیرد. از سیستم های تبادل یونی به دو منظور سختی گیری و همچنین تولید آب با خلوص بالاتر استفاده می شود که به طور جداگانه در ذیل اشاره می گردد.

الف) سیستم های تبادل یونی به عنوان سختی گیر آب مورد نیاز صنعت به لحاظ استاندارد با آب مورد نیاز شرب بسیار متفاوت می‌‌باشد.
نکته‌‌ای که در آب مورد نیاز اکثر صنایع حائز اهمیت می‌‌باشد، حذف املاحی است که می توانند در صورت فراهم آمدن شرایط رسوب نمایند.
یکی از بیشترین مصارف آب در صنعت تولید بخار می‌‌باشد که در صورت وجود عوامل رسوب کننده در آب می‌‌توانند باعث کاهش عمر این تاسیسات گردند.

این عوامل رسوب کننده بیشتر با عنوان سختی شناخته می‌‌شوند. در تعریف علمی کلیه کاتیون‌‌های با ظرفیت الکتریکی بیشتر از یک را سختی گویند. لذا در اکثر صنایع فقط حذف سختی آب مد نظر می‌‌باشد که هزینه آن نسبت به حذف کل یون های آب بسیار پایین تر می‌‌باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

 پدیده تبادل کاتیون در کلوئیدها

با توجه به خاصیت اسیدی ضعیف رس و هوموس و در نتیجه جذب کاتیونهای فلزی به وسیله این مواد، مطالعه در پدیدیه قابلیت تبادل یون درخاک آغاز گردید که در آن به رس ها در برقراری چنین پدیده ای بیشتر تکیه می شود. اسیدهای ضعیف مزبور محل مناسبی برای استقرار کاتیون ها محسوب می گردند و معمولاً از آنها به صورت رس با یون+H یا هوموس با یون+H یاد می شود. بدین ترتیب کاتیون هایی مانند +ca2 رس، +ca2 و +K هوموس و+K هوموس در آیند. 

امروزه بسیاری از مؤلفین نظریه فوق را تنها دلیل پدیده تبادل یون نمی دانند. بلکه ضمن تشریح بیشتر خاصیت اسیدی هوموس ، ساختمان فیزیکی رس و قابلیت نفوذ یون های خارجی را در آن برقراری پدیده مزبور دخالت می دهند. اگر اطلاق اسید ضعیف در مورد رس قابل بحث است، هوموس (به ویژه اسیدهای هومیک) می تواند به عنوان یک اسید واقعی به شمار آید که از آن املاح مختلف در خاک تشکیل می شود. ترکیب هیدروکربنه مواد آلی در PH های مختلف می تواند از خود یون H آزاد کند و آن را در معرض تبادل یونهای مثبت دیگر قرار دهد.
بدین ترتیب هر قدر مرحله هوموسی شدن کاملتر و درجه اکسیداسیون بیشتر باشد قابلیت جذب یون های خارجی در مواد آلی زیادتر خواهد بود. در ورقه های تشکیل دهنده ساختمان فیزیکی رس، امکان استقرار یک یون خارجی به جای یون موجود در ترکیب رس وجود دارد. وقتی یون های دو ظرفیتی مانند fe+2 , mn2+,Ni+2,mg+2 جای یون Al+3 را می گیرند و یا وقتی یون های 3 ظرفیتی مانند Al+3 وfe+3 جای یون si+4 را می گیرند، موجبات کمبود بار مثبت در ورقه های 8 وجهی و چهار وجهی رس فراهم می شود، در نتیجه رس به عنوان کلوئید با بارالکتریکی منفی جلوه می کند و یونهای با بارمثبت را به طرف خود جذب می نمایند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فرایند تبادل یونی یکی از اشکال پدیده جذب سطحی است، که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار می‌گیرد. طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاز سیال جذب فاز جامد شده و از سیال جدا می‌گردند. فرایند تبادل یونی فرایندی برگشت پذیر است که طی آن یونهای خارجی موجود در آب جذب گروههای عاملی قرار گرفته بر روی شبکه پلیمری (فاز جامد) می‌گردند و بدین ترتیب آب عاری از هرگونه ناخالصی یونی حاصل می‌گردد.

پس از اشباع شدن گروههای عاملی، سیستم تحت عملیات بازیابی و شستشوی شیمیایی قرار گرفته و مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دامنه کاربرد تکنولوژی تبادل یونی عبارت است از:

• تولید آب بدون یون (Demineralization)

• حذف سختی آب

• حذف کاتیونهای خارجی از آب

• حذف قلیائیت

• بازیابی مجدد آب در صنایع فلزی

• حذف نیترات و سولفات

• بازیابی و یا جداسازی مواد دارویی

• بازیابی فلزات با ارزش در صنایع فلزی

مرجع تخصصی آب و فاضلاب