سختی گیر

سختی گیر رزینی (water sofetner):

(سختی گیر مکانیکی یا سختی گیر های تبادل یونی)، رایج ترین انواع سختی گیر در بازار هستند. کاندیشنر های شیمیایی و فیزیکی، اگرچه گاهی اوقات به عنوان ” نرم کننده ” به آنها رجوع می شود، اما مواد معدنی سخت را از آب پاک نمی کنند، بلکه از ته نشنین شدن یا چسبیدن آنها به سطوح، جلوگیری می کند. تنها راه حل برای نرم کردن آب سخت، پاک کردن مواد معدنی کلسیم و منیزیم، از آب می باشد. فقط سختی گیر های تبادل یونی (یا همان رزینی) و برخی روش های فیلتراسیون این کار را انجام می دهند.

سختی گیر

سختی گیر

سختی گیر رزینی و تانک نمک

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.

سختی گیر

سختی گیر

جایگزینی سدیم در سختی گیر رزینی

مزایا: سختی گیر های تبادل یونی، تمامی نیاز های آب نرم واقعی را برای مصارف خانگی و صنعتی، برآورد می کنند.
معایب: مشکلات اصلی سختی گیر های تبادل یونی عبارتند از :
• گران بودن آنها
• بالا بودن هزینه راه اندازی و نگه داری آنها
• جاگیر بودن سختی گیر
• همچنین آب سختی گیری شده حاوی سدیم بوده که برای آشامیدن مناسب نیست. البته این مشکل را می توان با درنظر گرفتن یک خروجی که آب سختی گیری نشده از آن بیرون می آید، حل نمود. یک راه حل دیگر برای از بین بردن محتویات سدیم، استفاده از دستگاه تقطیر کننده آب می باشد.
کاربردهای سختی گیر رزینی آروین بخار
کاربرد سختی گیرها رزینی معمولا برای مصارف صنعتی، شهری، و تجاری استفاده می شوند . از کاربردهای سختی گیر می توان موارد زیر را نام برد :
• آب آشامیدنی
• بویلر و راکتور وآب جبرانی
• برج خنک کننده با آب
• آب با درجه خلوص بالا
• خشکشویی ها و رستوران های بزرگ
• حفاظت از عناصر انتقال حرارت و نازل اسپری
• استفاده در اسمز معکوس و یا سیستم دیونیزه
• تصفیه ی فاضلاب
• بازسازی آب
رزین
رزین (Resin) یک نوع ترشح هیدرو کربنی از تعدادی از گیاهان می باشد. رزین در فارسی همان صمغ یا با صمغ پوشاندن معنی می دهد که اساسا از صمغ کاج مخروطی شکل گرفته می شود. این صمغ به دلیل خواص شیمیایی و مکانهای مورد استفاده آن بسیار مشهور شده است. رزین در تولید لاک و جلا دهنده ها ،چسب ها و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود .
اما رزین در بویلر ساخته شده از دانه هایی که به صورت معمول از پتاسیم و یا سدیم پوشانده شده اند که با عبور از آب سخت از روی این رزین ، یون منیزیم و کلسیم این آب سخت با سدیم و پتاسیم روی این دانه ها جایگزین می شود.بعد از آن رزین شست و شو معکوس (back wash) شده یعنی زمانی که سدیم و پتاسیم خود را از دست داد آن را از روی آب شور در درون تانک نمک عبور داده تا دوباره خاصیت خود را به دست آورد.
در تمامی سیستم های سختی گیر با رزین واجب است که به صورت دوره ای، رزین شسته شود و شست و شو معکوس صورت بگیرد. اما در بعضی از سختی گیرهای جدید این عمل به صورت خودکار صورت می گیرد.
بسته به نوع رزین استفاده شده در محصولات رزین باید تا حدود 10 سال تعویض گردد. اما این رزین اگر از کیفیت خوبی برخوردار باشد و از آب شهر در تغذیه آن استفاده شده باشد، این عدد تا 15 سال هم می‌تواند ارتقا یابد.

معمولاً برای سختی‌گیرها در دنیا سه نوع نمک استفاده می‌شود که به شرح زیر تقسیم‌بندی می‌گردد:
.1 نمک سخت(سفت)
.2 نمک خورشیدی
.3نمک تبخیرشده
نمک سخت یک ماده‌ی معدنی در درون زمین می‌باشد که دارای 98 تا 99 درصد از سدیم کلراید می‌باشد. این نوع نمک ماندگاریش در آب در حدود 0.5 تا 1.5 درصد است.
نمک خورشیدی یک نوع نمک است که از تبخیر به وسیله‌ی خورشید از آب دریا به دست می‌آید.
این نمک 85 درصد از سدیم کلراید تشکیل شده است. این نمک به صورت کریستال به فروش می رسد.
نمک تبخیر شده که از استخراج در اعماق زمین به دست می‌آید با تبخیر کردن مواد اضافی تا 99.6% سدیم کلراید دارد.
آیا مفید است که ترکیبی از این نمک‌ها را با هم استفاده کنیم؟
به صورت کلی این تفاوت وجود ندارد که مخلوطی از این نمک‌ها با هم استفاده شود اما باعث می‌شود تا عملکرد سختی‌گیر کاهش پیدا کند.
زمان تعویض رزین در سختی گیر رزینی
1. دلیل اول تعویض رزین، مجاورت آن ها با آب شهری کلر دار است. بعد از تقریبا 10 سال، رزین شکسته می شوند و بسیار تکه تکه می شوند که فشار آب را درون مخزن محدود می سازند. این زمانی است که شما می فهمید به رزین نو نیاز دارید. در بعضی از سیستم ها، این دانه های تکه تکه شده ی رزین ها، وارد آب خانه ها می شوند و باعث گرفتگی شیر های آب می گردند. تخریب رزین و یا ورود آن به سیستم آبرسانی ساختمان و منازل دلایل مختلفی دارد که می توان به آسیب رزین و عدم کارایی مجدد آن و هچنین مشکل در bottom distributer اشاره نمود.در صورت تخریب رزین در طول بازه کاری می توان با تعویض رزین این مشکل را بر طرف نمود، اما در صورت خرابی bottom distributer ) bottom distributer صفحه ای می باشد که در خروجی زیر لایه سیلیس قرار داده می شود و روی آن نازل های برنجی می باشد که آب را از خود عبور داده و به خروجی هدایت می کند، این صفحه مانع از خروج سیلیس، رزین از سیستم شده و آب تمیزعبوری از لایه ن را به سیستم تزریق می کند.)می بایست آن را بازدید و در صورت نیاز برای تعمیر و یا تعویض آن اقدام نمود.

سختی گیر

سختی گیر

روند تغییرشکل رزین در طول سختیگری و ترکیب با مواد آلی

2. مورد دوم زمانی است که رزین ها با رشد جلبک های درون مخزن آلوده شده باشند. این موضوع معمولا قابل رویت است و در مخزن های روی می دهد که در محیط بیرونی نصب شده اند.
3. مورد بعدی که نیاز به تعویض رزین دارید زمانی است که مقدار قابل توجهی شن درون مخزن باشد. این، گاهی اوقات، به دلیل وجود آب چاه این مشکل پیش می آید و به همین دلیل همیشه توصیه شده است که یک فیلتر رسوب زدا قبل از ورود آب به سختی گیر وجود داشته باشد. شن موجود در بستر رزین باعث خواهد شد تا فشار آب ضعیفی داشته باشید. تنها راه حل این مشکل، بیرون آوردن رزین و شن درون مخزن است. جایگزینی رزین جدید از جدا سازی شن از رزین قدیمی بسیار برای شما راحت تر می باشد.
4. هنگامی که یک مخزن رزین برای ماه ها و یا سال ها بلا استفاده، می ماند و یا بوی تندی از رزین های تشخیص داده می شود، زمانی است که باید رزین را تعویض کنید. شما می توانید با محلول کلر ضعیف، رزین ها را تمیز نمایید ولی باید رزین ها را خارج کنید و با بامحلول کلر قوی ، مخزن را تمیز کنید و سپس از رزین های جدید استفاده کنید.
5. رزین هایی که توسط آهن و یا مواد آلی از بین رفته اند را می توان با اضافه کردن محلول پاک کننده ی رزین با دوز بالا ( مانند ResUp وIron Out و اسید سیتریک و یا سفید کننده) تمیز کرد.البته تعویض همیشه جواب خواهد داد.
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.
رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
1. رزین‌های کاتیونی قوی SAC) Strongacidis Cation)
2. رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC) Weak acidis Cation)
3. رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion)
4. رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basic anion)

رزینهای 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.
رزینهای 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.

رزین کیلیت – رزین کیلیت دارای گروه های عاملی ویژه ای است که شامل دو یا چند اتم الکترون دهنده است که یک اتم فلز تشکیل را می دهند. کلاس های گروه های عاملی این نوع رزین که از اهمیت صنعتی برخورد دارند، شامل اسیدهای phosphonic، اسیدهای آمینه و کربوکسیلیک و ترکیبات گوگرد می باشند. رزین هایی که دارای قابلیت های فلزی کیلیت شدن آن هایی هستند که حاوی اسید aminophosphonic یا اسید iminodiacetic یا سایت های تیول می باشند. رزین حاوی Nmethylglucamine را قابلیت های انتخابی برای بورون هستند.
رزین نوع ژلی – هیچ ساختار منافذ دائم برای رزین های نوع ژل وجود ندارد.این منافذ به طور کلی بسیار کوچک در نظر گرفته می شود ، معمولا بزرگتر از 30A نیستند، و به عنوان از منافذ gelular یا منافذ مولکولی شناخته می شوند. رزین نوع ژل به معمولا شفاف است.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین های تبادل یونی
معمولا رزین های مایع در دانه های کروی شکل با قطری بین 0.3 میلی متر تا 1.2 میلی متر تولید می شوند. رزین های پودری نیز برای مصارف خاص وجود دارند. دانه های پلیمری از نظر فیزیکی بسیار پایدار است و می تواند در انواع مختلف از ستون ها و یا راکتورهای مورد استفاده قرار گیرد. رزین سولفونیک اسید تا 120 درجه سانتی گراد نسبت به گرما مقاومت دارند و بعضی از گریدهای خاص تا 170 درجه سانتی گراد نیز نسبت به گرما مقاومند.رزین های تبادل یونی هنگامی که از یک حالت پیوند یونی به حالتی دیگر تبدیل می شوند، دچار آب رفتگی و یا تورم می شوند. زمانی که با حلال غیر قطبی در تماس قرار گیرند ، دچار آب رفتگی می شوند.
رزین های تبادل یونی و chelating بر روی طیف گسترده ای از PH پایدار هستند.آنها تقریبا پایدار ترین مواد شیمیایی معدنی یا آلی به جز اکسیدان های قوی از قبیل کلر محلول، ازن و یا پراکسید می باشد.
شست و شوی معکوس رزین
شستشوی معکوس رزین برای حذف هر گونه ذرات، مواد زائد و از بستر رزین مهم است.آب برای مدت زمان حدود 15 تا 30 دقیقه، در سرعت جریان برای تبدیل رزین به مایع تا 60٪ تزریق می شود. پسماند رزین مصرف شده باید با توجه به قوانین هر کشور باید جمع آوری و مورد بازیافت قرار گیرد.

انواع رزین

سختی گیر رزینی

سختی گیر رزینی

رزین کاتیونی پرولایت

سختی گیر رزینی

سختی گیر رزینی

رزین کاتیونی اشل

رزین کاتیونی امبرلایت(رزین تبادل یونی)

سختی گیر های رزینی شرکت آروین بخار

سختی گیر های رزینی شرکت آروین بخار

سختی گیر های رزینی شرکت آروین بخار

طرز ساخت سختی گیر رزینی

سختی گیر های رزینی یکی از پرکاربرد ترین سختی گیر های بازار داخل کشور ایران می باشد.
این نوع از سختی گیر ها معمولا با استفاده از استاندارد ASME تولید می شوند و جنس آن ها از ورق کربن استیل (st37) می باشد.
بنا به طرز کار این نوع از سختی گیر ، برای ساخت آن ابتدا نیاز است تا ارتفاع و قطر منبع سختی گیر مشخص شود که بر اساس ظرفیت آن به این امر تحقق می دهیم.
پس از تعیین قطر سختی گیر و ارتفاع آن طراحی عدسی های آن صورت می گیرد .

سختی گیر های رزینی شرکت آروین بخار

سختی گیر های رزینی شرکت آروین بخار

مشخصات سختی گیر رزیینی

برای ساخت این سختی گیر ها ابتدا ورق کربن استیل با عرض مشخص (با اندازه ارتفاع عدسی تا عدسی سختی گیر) را به صورت رول در آورده و خال جوش می زنیم .
پس از مونتاژ آن ، استوانه اصلی سختی گیر جوش کامل خواهد خورد. بعد از جوشکاری استوانه آن، عدسی بالای سختی گیر (به همراه آبفشان) به بالای استوانه جوش خواهد شد.
سپس یک برش دایره ای به قطری بیشتر از قطر خارجی استوانه سختی گیر به زیر استوانه جوش می شود که دارای تعداد مشخصی سوراخ برای قرار دادن نازل ها است. ورق دایره ای از زیر به عدسی پایین جوش داده می شود و پایه های سختی گیر نیز به آن اتصال داده می شود.
حال زمان نازل گزاری برای دریچه های بازدید و آدم رو و همچنین خروجی های سختی گیر است که پس از مونتاژ محل های تعبیه شده برش داده می شود.
در طراحی های دقیق تر با سدتگاه های CNC می توان سوراخ های مورد نیاز را قبل از خم کردن و رول کردن ورق روی بدنه ایجاد کرد.
سختی گیر های فولادی پس از تمیز کاری با فرچه و سنگ زنی کامل خط جوش ها با دو لایه رگ اپوکسی از داخل به صورت کامل ضد زنگ می شوند . نازل ها از طریق دریجه آدم رو در سطح پایینی سختی گیر نصب خواهد شد.

روند جوشکاری و ساخت سختی گیر رزینی

رنگ سطح بیرونی نیز بنا به درخواست مشتری ها و یا سلیقه کارخانه سازنده زیبایی سختی گیر را فراهم خواهد آورد.
شیر های اتوماتیک، نیمه اتوماتیک و دستی نیز از انواع شیر هایی است که بر روی سختی گیر های مکانیکی رزینی نصب می شود.

نحوه عملکرد سختی گیر دوبلکس
سختی گیر دوبلکس، سختی گیری با دو مخزن که یکی از آن ها به عنوان رزرو جهت مواقعی که سیستم نیاز به شست و شو معکوس دارد مورد استفاده قرار می گیرد. نحوه عملکرد آن ها به این صورت است که در زمان احیاء و شست و شو یکی از مدار خارج شده و دیگری در مدار جهت سختی گیری قرار می گیرد. این امر موجب می گردد تا سیستم سختی گیر هیچگاه از مدار خارج نشود و در مواقعی کاربرد دارد که حضور پیوسته سختی گیر اهمیت بالایی داشته و نمی توان در مواقع احیاء یا تعمیرات آن را از مدار خارج نمود.
ادوات مهم در سختی گیر که در جدول علائم شکل نیز نشان داده شده است عبارتند از:
M: که به عنوان دریچه آدم رو در جدول نامبرده شده است، جهت انجام تعمیرات، بازدید توسط اپراتور و همچنین در زمان راه اندازی جهت ورود سیلیس و دانه بندی آن و رزین مورد استفاده قرار می گیرد، از این دریچه جهت تخلیه و شست و شو نیز استفاده می گردد.
N8: برای نمونه گیری از آب سختی گیری شده به طور مثال سنجش فشار و مشخصه های شیمیایی همچون ppm مورد استفاده قرار می گیرد.
N7: کنتور در مسیر آب سختی گیری شده از سیستم، جهت بررسی شرایط آب خروجی و ارسال اطلاعات به تابلو برق استفاده می شود.
N6: مانومتر جهت بررسی فشار داخل مخزن می باشد، مخزن تحت فشار مورد استفاده در سختی گیر و فشار موجود در سیستم از نظر افت و افزایش فشار می بایست پیوسته کنترل شده و از افت بیش از حد فشار و یا افزایش فشار ازمیزان نامی آن جلوگیری شود تا مانع آسیب احتمالی در سیستم گردد.
N5: شیر تخلیه سیستم که به عنوان درین سیستم در زمان تعمیرات و یا عملیات شست و شو و احیاء مورد استفاده قرار می گیرد.
N4: صافی جهت حذف ذرات معلق خارج شده از سختی گیر مانند سیلیس و یا ذرات رزین برای ورود به مصرف کننده نهایی مورد استفاده قرار می گیرد.
N3: مسیر ونت همانطور که در شکل مشاهده می شود جهت تنظیم و حصول اطمینان از فشار داخل مخزن خارج شده است تا در زمان افزایش فشار داخل مخزن مسیر باز شده و هوای سیستم تخلیه گردد.
N2: مسیر خروجی سیستم در زمان سختی گیری و شست و شو معکوس می باشد.
N1: مسیر ورود آب به سیستم جهت فرآیند سختی گیری و شست و شو معکوس
تمامی شیر آلات و تجهیزات مورد استفاده در این سختی گیر به صورت دستی جهت تنظیم و بررسی اپراتور می باشد که می تواند بسته به کاربری و درخواست مصرف کننده به صورت دیجیتال جهت اتصال به تجهیزات کنترلی سفارش داده شود.همانطور که در شکل مشاهده می شود یکی از مخازن در حالت شست و شو و دیگری در حالت عملکرد عادی می باشد، با توجه به مسیر نشان داده شده در شکل، مسیر حرکت سیال درحالت شست وشو به سمت شیر های تخلیه بوده و آب از سیستم خارج می شود و در حالت کارکرد عادی آب از زیر وارد سیستم شده و از بالا به سمت رزین تزریق می گردد تا عمل سختی گیری و تصفیه صورت پذیرد، پس از تصفیه آب از مسیر خروجی به سمت مصرف کننده هدایت می شود، در مسیر این آب تصفیه شده همانطور که در شکل نیز مشاهده می شود یک صافی(استرینر) و کنتور(به صورت اختیاری) نصب می گردد، که وظیفه این صافی گرفتن مواد معلق جامد موجود در آب و یا سیلیس خارج شده یا رزین احتمالی در آب می باشد، این عمل موجب آن می گردد که آب ورودی به مصرف کننده فاقد ذرات مخرب و آسیب زننده احتمالی باشد، بعد از صافی همانطور که گفته شد یک کنتور قرار می گیرد که این کنتور جهت سنجش فشار، ppm، مورد استفاده قرار می گیرد که می تواند دیجیتال برای اتصال به ادوات کنترلی یا معمولی و دستی باشد و توسط اپراتور بررسی گردد. قبل و بعد این صافی و کنتور یک شیر نصب می گردد و در مسیر آب خروجی یک بای پس به همراه شیر نصب می گردد که شیر این مسیر بای پس در حالت عادی بسته بوده و در صورت ایجاد خلل و یا نیاز به تعمیر مسیر اصلی شیر های مسیر اصلی بسته شده و شیر مسیر بای پس باز می گردد تا در زمان تعمیرات سیسستم به فعالیت خود ادامه دهد.
روند شست و شوی معکوس در این سختی گیر بدین صورت می باشد که ، لوله آب ورودی در دو سختی گیر تقسیم شده و در هر کدام دارای شیر می باشد ، هرگاه که یکی از سختی گیر ها نیاز به احیاء و شست و شوی رزین پیدا نمود، شیر ورودی یکی از مخازن سختی گیر در حالت بسته قرار می گیرد و شیر سولو آن تغییر وضعیت می دهد و مخزن دیگر مقدار آب ورودی را از خود عبور داده و عمل سختی گیری را ادامه می دهد تا عمل احیاء و شست و شوی رزین در مخزن دیگر به پایان برسد و در حالت RUN قرار گیرد.
زمانی که یکی از مخازن در حالت شست و شوی معکوس قرار می گیرد همانطور گه گفته شد شیر تغذیه آن بسته و شیر مخزن نمک باز شده و عملیات تزریق محلول نمک شروع می شود.در این حالت تزریق نمک به رزین اشباع شده صورت گرفته و هر دو شیر N2 و N5 در حالت تخلیه قرار می گیرند و آب و نمک تزریقی موجب احیاء و شست و شوی رزین شده تا سختی گیر مجدد در مسیر قرار گیرد.

سختی گیر

سختی گیر

نحوه عملکرد سختی گیر دوبلکس

نحوه انتخاب سختی گیر های رزینی

پارامترهای مهم در انتخاب سختی گیر مناسب عبارتند از:
• سختی آب ورودی بر حسب ppm
• دبی آب ورودی به سختی گیر
• نوع و ظرفیت رزین
• سیکل احیاء و شست و شو
باید در نظر داشت حجم رزین، ابعاد سختی گیر (مانند قطر وارتفاع) و جنس بدنه از مشخصات اصلی یک سختی گیر می باشد. سازندگان معمولا مشخصات کلی شامل دبی آب سرویس، دبی احیاء و دبی شست وشوی سریع را ارائه می دهند که بر اساس آن ها می توان حجم رزین را محاسبه نمود.