پلی الکترولیت

فناوری تصفیه آب با رزین‌ تعویض یونی (Ion Exchange Resin) بصورت گسترده‌ای به عنوان یکی از روشهای عملی اثربخش، سالیان زیادی مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. متداولترین استفاده از رزین‌های تعویض یونی در “سختی گیری” (Softening) آب می‌باشد. اما در عین حال، این روش دارای کاربردهای بسیار زیاد دیگری نیز هست. آلاینده‌های موجود در آب به عنوان یک مشکل بزرگ در سرتاسر دنیا روز به روز بیشتر مورد توجه قرار گرفته و استانداردهای سخت‌گیرانه‌تری برای آن در نظر گرفته می‌شود. آلاینده‌های تولید شده به عنوان مواد جانبی ناشی از ضدعفونی کننده‌ها، آرسنیک، نیترات، پرکلرات و اورانیوم از جمله این آلاینده‌ها هستند که رزین‌های تعویض یونی مناسب با هرکدام می توانند باعث تصفیه آنها از آب شوند. رزین‌های تعویض یونی باعث حذف آلاینده‌های یونیزه شده محلول مانند سختی و قلیائیت از آب می‌شوند. این اتفاق توسط یک فرآیند برگشت پذیر جابجایی یونی بین یک فاز جامد (دانه رزین) و یک فاز مایع (آب) صورت می‌گیرد. ساختمان دانه رزین شامل یک شبکه پلیمری است که در بعضی از نقاط آن، گروه یونی غیرمتحرک چسبیده و در فضای بین آنها یونهای متحرک قرار دارند. به عنوان مثال در شکل سمت چپ زیر، یونهای سولفونات (SO3-) به شبکه پلیمری چسبیده و یونهای سدیم (Na+) بعنوان یون متحرک در این رزین ایفای نقش می‌کنند. رزین‌های تعویض یونی به دودسته اصلی “کاتیونی” و “آنیونی” تقسیم می‌شوند. اگر یون متحرک رزین، دارای بار الکتریکی مثبت باشد (مانند Na+)، به آن رزین کاتیونی و در صورتیکه دارای بار منفی باشد (مانند Cl-)، به آن رزین آنیونی می‌گویند. برای توضیح بیشتر در مورد نحوه عملکرد رزین در تصفیه آب، به فرآیند سختی‌گیری آب اشاره می‌کنیم. یکی از انواع معروف ذرات جامد محلول در آب، “سختی” (Hardness) است که ناشی از وجود کاتیون‌های محلول کلسیم (Ca++) و منیزیم (Mg++) در آب می‌باشد. این املاح باعث ایجاد رسوب در ظروف آشپزی، گرفتگی سیستم لوله کشی و خرابی در برخی تجهیزات تأسیسات منزل به دلیل همین رسوب گرفتگی می‌شود. سختی گیری در واقع فرآیند تعویض کاتیونهای سختی (یونهای کلسیم و منیزیم) با کاتیون سدیم است. کاتیون سدیم به دلیل قابلیت حل شدن بالاتر در آب نسبت به یونهای کلسیم و منیزیم، مشکل ایجاد رسوب را از بین می‌برد. برای سختی‌گیری آب، یک رزین کاتیونی که یون متحرک آن، یون سدیم است در مسیر عبور جریان آب قرار می‌گیرد. به این ترتیب، یونهای کلسیم و منیزیم از داخل آب به سمت داخل رزین رفته و بالعکس، یونهای متحرک سدیم از داخل رزین وارد آب و جایگزین آنها می‌شوند.