بستر مختلط | Mixed Bed

بستر مختلط (Mixed Bed)

یک یون زدا با بستر مختلط، مخزنی است که معمولا حجمی معادل چندین فوت مکعب دارد و حاوی رزین است. از نظر فیزیکی، رزین‌های تبادل یونی به شکل دانه‌های بسیار کوچکی به نام “دانه‌های رزین” (resin beads) تشکیل می‌شوند که قطر متوسط آن‌ها حدود ۰.۰۰۵ میلی‌متر است. رزین مرطوب ظاهری شبیه به شن ساحلی شفاف و کهربایی‌رنگ دارد و در آب، اسیدها و بازها نامحلول است. خود رزین، مخلوطی یکنواخت از رزین‌های کاتیونی و آنیونی است که نسبت حجمی آن‌ها بسته به وزن مخصوصشان تعیین می‌شود. این نسبت معمولاً ۲ قسمت رزین کاتیونی به ۳ قسمت رزین آنیونی است.

در دستگاه‌های دمینرالایزر با بستر مخلوط، دو نوع رزین به طور یکنواخت با هم مخلوط می‌شوند:

• -رزین اسیدی قوی (SAC) به فرم H⁺
• -رزین بازی قوی (SBA) به فرم OH⁻

پس از اشباع شدن، رزین‌ها با شستشوی معکوس (backwash) از هم جدا می‌شوند.

به دلیل اختلاف چگالی:

• -رزین SAC در کف دستگاه باقی می‌ماند
• -رزین SBA در بالا قرار می‌گیرد

هر رزین، جداگانه احیا می‌شود. پس از احیا و آبکشی، رزین‌ها با تزریق هوا از طریق توزیع‌کننده کف، دوباره با هم مخلوط می‌شوند. در نهایت، آبکشی نهایی، دستگاه را آماده بهره‌برداری می‌کند و خروجی با خلوص بسیار بالا تولید می‌شود.

کاربردها

این واحدها در دو حالت به کار می‌روند:

• -تصفیه اولیه : زمانی که آب خام دارای TDS بسیار پایین باشد
• -واحد پالایشی (polishing) : پس از یون زدایی اولیه (کاربرد رایج‌تر)

یک بستر مخلوط، آبی با pH خنثی و هدایت الکتریکی کمتر از 0.2 میکروزیمنس بر سانتی‌متر تولید می‌کند.

یون‌زدایی از نظر تئوری می‌تواند برای آب‌های شور (Brackish Water) به کار رود، اما به دلیل مصرف مواد شیمیایی احیاکننده، این فرآیند فقط برای آبی کاربرد دارد که مواد جامد محلول آن کمتر از حدود ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر باشد. برای آب‌هایی با مواد جامد محلول بیشتر، فرآیند تبادل یونی (IX) مقرون‌به‌صرفه نخواهد بود. برای مصارف تامین آب عمومی، فرآیندهای دیگری باید در نظر گرفته شوند.

روش احیای دیونایزر Mixed Bed

در فرآیند احیای بستر مختلط رزین‌ها، ابتدا با شستشوی معکوس، رزین‌های کاتیونی و آنیونی به دلیل اختلاف دانسیته از یکدیگر جدا شده و بستر دوطبقه‌ای تشکیل می‌شود. سپس هر لایه به‌طور مستقل احیا می‌گردد. معمولاً اسید از پایین به بالا و سود از بالا به پایین تزریق می‌شود، هرچند امکان برعکس کردن جهت جریان نیز وجود دارد. احیای کاتیونی پیش از آنیونی انجام می‌شود، اما امکان احیای همزمان نیز هست. مزیت احیای غیرهمزمان آن است که کلسیم پیش از آزاد شدن کربنات توسط رزین آنیونی حذف می‌شود و از تشکیل رسوب کربنات کلسیم در فصل مشترک جلوگیری می‌گردد. این کار نیازمند مهارت فنی بالاست.

با این حال، فصل مشترک دو نوع رزین هرگز به‌طور کامل احیا نمی‌شود. برای حل این مشکل، لایه‌ای از مادهٔ خنثی با دانسیته‌ای بین دانسیتهٔ رزین آنیونی (کمتر) و کاتیونی (بیشتر) اضافه می‌شود تا به‌صورت حایلی در میان قرار گیرد و از تماس نامطلوب مواد شیمیایی با بسترها هنگام احیا جلوگیری کند. این روش حتی برای بسترهای مختلط در حال بهره‌برداری نیز کارآمد است.

جدول مقایسه پارامتر های کلیدی در مورد رزین کاتیونی، رزین آنیونی و بستر مختلط

جدول زیر مقایسه پارامترهای مهم رزین آنیونی، کاتیونی و بستر مختلط مانند ظرفیت تبادل یونی، چگالی رزین مرطوب، چگالی حجمی بستر بارگذاری شده و نسبت حجمی رزین آنیونی و کاتیونی در ستون بستر مختلط را نشان میدهد.