رزین پرولایت A300E انگلستان(کیسه 25 لیتری)| PUROLITE

حذف نیترات، همواره یکی از دغدغه های مهم در حوزه تصفیه آب و فاضلاب بوده است.
استفاده از رزین های تبادل یونی، از رایج ترین روش های حذف نیترات است.
بحث وجود و میزان مجاز نیترات در آب، مدتی است که به واسطه اهمیت آن و مشکلاتی که ممکن است برای سلامتی انسان به وجود بیاورد، مورد توجه زیادی قرار گرفته است. استفاده زیاد از کودهای شیمیایی، یکی از مهمترین دلایلی است که باعث افزایش نگرانی ها در خصوص میزان نیترات موجود در آب های زیرزمینی شده است. به همین دلیل، استانداردهای سازمان حفظ محیط زیست آمریکا و سازمان بهداشت جهانی، میزان مجاز نیترات را به ترتیب، 45 و 50 میلیگرم بر لیتر اعلام کرده اند. استفاده از رزین های تبادل یونی، یکی از بهترین روش ها برای رساندن نیترات به این حد مجاز می باشد.
البته انتخاب رزین مناسب و طراحی بهینه دستگاه حذف نیترات، کار ساده ای نیست و به تجربه و تخصص قابل توجهی نیاز دارد.
در اینجا ، قصد داریم تا به بررسی نحوه انتخاب بهترین نوع رزین و راهکارمناسب برای حذف نیترات از آب بپردازیم.
بسته به نوع سیستم تصفیه طراحی شده و میزان آلاینده های موجود در آب خوراک، هدر رفت آب در یک سیستم تصفیه آب با استفاده از رزین تبادل یونی، بین 3 تا 0.2 درصد است که از این جهت نسبت به تصفیه آب به روش اسمز معکوس که هدررفتی حدود 20 تا 25 درصد دارد، ارجح است.
قوانین سخت گیرانه تر و نیز افزایش هزینه های آب دورریز، باعث شده که فناوری ها و روش هایی امروزه بیشتر مدنظر قرار گیرند که میزان هدررفت آب را به حداقل برساند. آب دورریز ناشی از احیا در سختی گیرها، معمولاً یا به نقطه ای برای ریخته شدن به فاضلاب برده می شود، یا به حوضچه تبخیر منتقل و یا به چاه عمیق جهت بازگردنده شدن به سفره های آب زیرزمینی تزریق می شود.

رسیدن به حداقل هدررفت آب در یک سیستم حذف نیترات به روش تبادل یون، به عوامل زیر بستگی دارد:
- کیفیت شیمیایی آب خوراک برای تصفیه
- نوع رزین انتخاب شده
 طراحی سیستم حذف نیترات
انتخاب رزین مناسب برای حذف نیترات

حذف نیترات می تواند توسط انواع مختلفی از رزین ها انجام شود:
- رزین های آنیونی بازی قوی مخصوص حذف نیترات
- رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1
- رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 با ظرفیت بالا
- رزین های آنیونی بازی قوی نوع 2
- رزین های آنیونی بازی ضعیف

انتخاب رزین مناسب برای حذف نیترات از بین گزینه های فوق، بسته به ترجیحات مصرف کننده و همینطور الزامات سیستم طراحی شده دارد. از جمله این پارامترها، می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- بوی زننده رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 در مقابل بدون بو بودن رزین های آنیونی بازی قوی نوع 2
- احتمال نشتی نیترات در رزین های نوع 1 و 2 در صورت کارکرد زیاد دستگاه پس از اشباع رزین
- لزوم استفاده از رزین های مخصوص حذف نیترات زمانی که میزان سولفات آب خوراک بالا باشد.
- استفاده از رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 با ظرفیت بالا برای کاهش هزینه های عملیاتی و به حداقل رساندن هدررفت آب
- عدم استفاده از رزین های آنیونی بازی قوی مخصوص حذف نیترات زمانی که هدف، حذف همزمان نیترات و آرسنیک از آب
باشد.
- استفاده از فرآیند جدید حذف نیترات توسط رزین های آنیونی بازی ضعیف که می تواند باعث کاهش آب دوررریز تا میزان 0.2% کل آب ورودی برای تصفیه شود.
از میان موارد فوق، دو آیتم مستقیماً به ترجیحات مصرف کننده برمی گردد:
- وجود بو در آب تصفیه شده
- نشتی نیترات به داخل آب تصفیه شده
رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 که با ماده تری متیل آمین تولید می شوند، باعث ایجاد بوی زهم ماهی در آب می شوند که توسط افراد حساس به بو، حتی در مقادیر خیلی کم، قابل تشخیص است. انتخاب رزین بدون بو، برای مصارف خانگی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این موارد، استفاده از رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 و همینطور نوع با ظرفیت بالای آن، می بایست از گزینه های انتتخاب حذف شوند. رزین های آنیونی بازی قوی نوع  0که از ماده دی متیل اتانول آمین تولید می شوند، بدون بو بوده و برای استفاده در مصارف خانگی می تواند انتخاب مناسبی باشد.
استفاده و بهره برداری نامناسب و عدم احیای به موقع رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 و نوع 2 ، ممکن است منجر به تخلیه نیترات انباشته شده در رزین به صورت ناگهانی به داخل آب تصفیه شده شود. در این حالت، نیترات تجمع یافته بر روی رزین، توسط سایر آنیون هایی که تمایل به جذب به رزین دارند  )مانند سولفات (، از رزین جداشده و به سمت آب تصفیه شده رانده می شوند. در این پدیده، ممکن است میزان نیترات وارد شده به آب تصفیه شده، حتی از میزان نیترات در آب خوراک نیز بیشتر شود.

 

رزین های آنیونی مخصوص حذف نیترات

به صورت کلی، در تصفیه آب آشامیدنی، آنیون های اصلی که برای جذب شدن به رزین با یکدیگر رقابت دارند، عبارتند از سولفات، نیترات، بی کربنات و کلر. ترتیب گزینش جذب آنیون ها توسط رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1و نوع 2، به صورت زیر است:
Sulfate> Nitrate> Chloride> Bicarbonate
برای جلوگیری از نشتی نیترات به آب تصفیه شده و همینطور برای آب هایی که میزان سولفات در آنها بالا است، رزین های آنیونی مخصوص حذف نیترات مورد استفاده قرار می گیرند. در رزین های مخصوص حذف نیترات، ترتیب گزینش آنیون ها برای جذب به رزین به شکل زیر در می آید:
Nitrate> Sulfate> Chloride> Bicarbonate

همانگونه که ملاحظه می کنید، جای نیترات و سولفات برای جذب به رزین مخصوص حذف نیترات نسبت به رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 و نوع 2، جابجا شده است.
همانطور که بیان شد، یکی از موارد مصرف رزین های مخصوص حدف نیترات، برای آب هایی است که میزان سولفات آنها بالاست. به عنوان یک قاعده تجربی، اگر میزان سولفات نسبت به مجموع سولفات و نیترات موجود در آب، بالای 60% باشد، استفاده از رزین های مخصوص حذف نیترات بر رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 و نوع 2 ارجح است.
در تصفیه خانه های شهری که فاصله تصفیه خانه تا نقاط مصرف در منازل مصرف کنندگان زیاد است، معمولاً موضوع بوی رزین، مشکل جدی ایجاد نمی کند. ضمناً این مجموعه ها چون دارای اپراتورهای با تجربه تری بوده و کنترل بهتری روی عملکرد رزین ها وجود دارد، احتمال نشتی نیترات هم پایین خواهد بود. در تصفیه خانه های بزرگ، استفاده از رزین هایی که هزینه های عملیاتی و دورریز آب کمتری داشته باشند، اهمیت زیادی پیدا می کند. به صورت کلی، استفاده از رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 و نوع 2 و همینطور رزین های مخصوص حذف نیترات، گزینه های معمول و قابل قبولی هستند که در بسیاری از این موارد استفاده قرار می گیرند.
رزین های آنیونی بازی قوی نوع 1 با ظرفیت بالا، دارای ظرفیتی حدود 12 تا 15 درصد بیشتر از رزین های عادی آنیونی بازی قوی نوع 1 هستند. این افزایش ظرفیت، باعث کاهش در میزان آب دورریز شده است.
ضمناً فرآیند جدیدی ارائه شده است که در آن، با استفاده از رزین آنیونی ضعیف، میزان آب دورریز را می توان به کمتر از 0.2% آب ورودی رساند. این در حالی است که میزان آب دورریز در سیستم های رزینی عادی، بین 1 تا 3 درصد است.
در مورد نحوه احیای دستگاه های رزینی برای حذف نیترات، توصیه می شود که از احیای نوع پایین به بالا استفاده شود. این روش احیا نسبت به روش بالا به پایین مزیت داشته و احیای این رزین با بازدهی بالاتری صورت خواهد گرفت.
در مورد میزان نمک مورد نیاز برای احیای رزین هایی که برای حذف نیترات مورد استفاده قرار می گیرند نیز توصیه هایی وجود دارد. سه میزان 120، 160 و 200 گرم نمک بر لیتر رزین، معمولا به عنوان غلظت قابل قبول محلول نمک برای این رزین ها پیشنهاد شده است.

سطح نیترات مجاز در آب

سطح نیترات در آب آشامیدنی زیر 50 میلی گرم در لیتر توصیه می شود به ویژه برای کودکان و نوزادان زیرا سیستم گوارشی آنها هنوز نابالغ است . وجود نیترات و نیتریت در آب آشامیدنی احتمال ابتلا به بیماری متهمو گلوبینمیا و یا سندرم کودک آبی می شود. از عوارض دیگر استفاده از نیترات در مدت زمان طولانی می توان کاهش اسیدیته معده ، کمبود آنزیم های خون ، کاهش هموگلوبین های طبیعی خون ، افسردگی ، تأثیر بر سیستم عصبی و زمانیکه غلظت آن بالای 70% باشد سبب مرگ خواهد شد.
از روش های مختلف در تصفیه آب روش اسمز معکوس و رزین های تبادل کننده یون کارآمدترین روش برای حذف نیترات و ترکیبات حاوی نیترات در آب است. نیترات موجود در منابع آبی را می توان با رزین های تبادل یونی آنیونی قوی در سیکل ( CL- ) حذف کرد.
تبادل یون یک واکنش دو طرفه و برگشت پذیر است که در آن یون های موجود در یک محلول با یون های دارای بار الکتریکی مشابه موجود در روی رزین مبادله می شوند. نیترات در آب از بار منفی برخوردار است بنابراین می توان آن را توسط رزین های آنیونی از آب حذف نمود.
رزین های تبادل کننده یونی پس از استفاده احتیاج به بازسازی دارند زیرا این مبادله کننده های یون پس از هربار استفاده دچار رسوب جدی می شوند و احتیاج دارند تا با مواد شیمیایی خاص تمیز و احیاء شوند تا دوباره بتوانند مورد استفاده قرار گیرند.
موادشیمیایی که برای احیاء و بازسازی رزین ها استفاده می شود عبارتند از کلرید سدیم (نمک طعام)، کلرید پتاسیم ، اسید سیتریک و دی اکسید کلر.
در این عمل با استفاده از یک محلول که دارای یون های از دست رفته رزین به مقدار کافی می باشد، رزین دوباره به فرم فعال اولیه تبدیل می شود اما مقداری از ظرفیت تبادل خود را از دست می دهد، به طور کلی هر چه ظرفیت یون بیشتر باشد با تمایل بیشتری جذب رزین می گردد. بنابراین یون سه ظرفیتی و یون دو ظرفیتی بیش از یون یک ظرفیتی توسط رزین جذب می شود. حتی برای یون های با ظرفیت یکسان نیز ضریب گزینش متفاوت است و اغلب هر چقدر وزن مولکولی بیشتر باشد و یا اندازه یون کوچکتر گردد، تمایل به جذب افزایش می یابد. وجود ضریب گزینش باعث می شود که یون ها به طور یکسان جذب رزین نشوند. در نتیجه وقتی که نیترات یون موردنظر برای حذف باشد، قبل از آن به طور اجتناب ناپذیر، فسفات و سولفات مبادله شده و زمانی نیترات مبادله می گردد که دیگر یون های مذکور به صورت آزاد وجود نداشته باشند.
در سال های اخیر رزین هایی ساخته شده اند که نسبت به نیترات قابلیت جذب بیشتری دارند و به آنها رزین های انتخابی می گویند. برای افزایش ضریب گزینش نیترات در این نوع رزین ها، طول زنجیره های استری افزایش یافته تا ظرفیت نیترات برای احیاء زنجیره ها بیشتر شود. اما با افزایش طول این زنجیره، ظرفیت حجمی رزین کاهش می یابد، بنابراین رزین های انتخابی در فواصل زمانی کوتاه تری نسبت به رزین های معمولی نیاز به احیاء دارند.

• شستشوی معکوس (BACKWASH):

در حین شستشوی معکوس، مخزن حاوی رزین باید طی مدت 10 تا 15 دقیقه با حجمی معادل 50 تا 70 درصد کل مخزن شستشو گردد. این عمل ذراتی را که در بستر رزین انباشته شده اند آزاد می کند و حباب های به دام افتاده داخل بستر رزین را خارج می کند. همچنین بک واش (Backwash) یا شستشوی معکوس باعث می شود ذرات رزین به حداقل مقاومت خود در برابر جریان آب برسند که امری بسیار مهم در مخازن رزین های تبادل یونی است. به طور معمول در اولین سرویس، تقریبا 30 دقیقه شستشو پیشنهاد می گردد. گسترش بستر رزین با افزایش سرعت جریان افزایش می یابد و با کاهش دمای مایع ورودی کاهش می یابد.

احتیاط! در هنگام شستشوی معکوس بسیار دقت داشته باشید که رزین داخل مخزن به لوله بالایی مخزن نرسد.

• افت فشار (PRESSURE DROP):

افت فشار در بستر رزین های تبادل یونی بستگی به توزیع اندازه ذرات، عمق بستر، حجم مواد تبادلی، میزان جریان و ویسکوزیته محلول نفوذی دارد. عوامل موثر بر هر یک از این پارامتر ها عبارت اند از:
○ افزایش رسوب ذرات بر روی بستر رزین
○ فشرده سازی بیش از حد رزین
○ طبقه بندی غیر اصولی یا ناقص بستر رزین
بسته به کیفیت آب ورودی، کاربرد دستگاه و پارامترهای طراحی آن دبی جریان ورودی می تواند از 10 تا 40 بشکه در ساعت (BV/h) تغییر کند.

جهت مشاوره رایگان - انتخاب و خرید رزین با کارشناسان فنی فروش با ما تماس بگیرید.
توجه : فروشگاه تخصصی Waterco متعهد به تامين محصولات اصلي و معتبر شرکت پرولایت PUROLITE است .