رزین کاتیونی

برای جدا کردن یون های نامطلوب و ناسازگار از ترکیبب مایعات و گازها، از دانه های پلاستیکی متخلخلی استفاده می شود که رزین کاتیونی نامیده می شوند. در فرایندهای مختلفی جون تصفیه آب و فاضلاب ها، خالص کردن داروها و همچنین روش های کروماتوگرافی از رزین های کاتیونی و آنیونی و تکنیک تبادل یونی استفاده می کنند. درصدهای مختلف در تعیین قیمت رزین کاتیونی تاثیرگذار هستند. علاوه بر از بین بردن سختی آب، می توان برای حذف یون های سمی مانند سرب و کادمیوم نیز از رزین کاتیونی استفاده کرد.

رزین کاتیونی چیست؟

دانه های کوچک با قطری برابر 5 میلی متر که دارای بار مثبت بوده و متخلخل نیز هستند، رزین کاتیونی نامیده می شوند. وظیفه اصلی این رزین ها حذف یون هایی با بار مثبت است که به عنوان آلاینده در آب ها وجود دارند. نرم شدن آب ها در نتیجه از بین رفتن یون های سخت کننده که منیزیم و کلسیم نمونه ای از آن هاست، با استفاده از رزین کاتیونی انجام می شود. سال 1850 برای اولین بار یون های آمونیوم با یون های کلسیم و منیزیم در خاک ها جایگزین شده و پدیده تبادل یون مشاهده شد. سال 1870 نیز انجام آزمایشات وجود تبادل یونی را اثبات کرد. کانی های طبیعی که تبادل یونی انجام می دهند، زئولیت ها بوده و رزین های معدنی نیز نامیده می شوند.

در واقع کار رزین های کاتیونی حذف یون های نامطلوب و جایگزین کردن آن ها با همان مقدار اکی والان از یون های مطلوب با بار الکتریکی مشابه است. رزین های کاتیونی برای حذف یون های مثبت و رزین های آنیونی برای حذف آنیون ها استفاده می شوند.

انواع رزین های کاتیونی

دو نوع رزین کاتیونی ضعیف و قوی وجود دارد. رزین های کاتیونی ضعیف، برای مصارف معدنی سازی و حذف کاتیون هایی که سختی موقت را سبب می شوند به کار می روند. این نوع رزین ها هم از نظر مکانیکی مقاوم هستند و هم در برابر اکسید شدن دوام دارند. از رزین های کاتیونی ضعیف برای جریان هایی استفاده می شود که دارای اکسیدان هستند. کلر و پراکسید هیدروژن نمونه ای از آن هاست. از مزیت های استفاده از رزین کاتیونی ضعیف، داشتن راندمان بالا و تولید پساب کمتر است. اما چون به علت ضعیف بودن نمی تواند تمام فلزات موجود را جذب کند، دارای نقص است.

امابرای این که بتوان تمام یون های عامل ایجاد کننده سختی را از بین برد، از رزین های کاتیونی اسید قوی استفاده می شود. علاوه بر این که یون هایی مانند کلسیم و منیزیم حذف شوند، از رزین های خاصی برای حذف یون های باریم ورادیوم استفاده می شود. چون رزین های کایتونی اسید قوی در برابر اکسیدان ها صدمه دیده و با یون هایی مانند آهن و منگنز رسوب می دهد، نباید در برابر این گونه مواد قرار گیرند. همان طور که گفته شد، مزیت کاربرد آن نیز حذف تمام یون های موجود است.

قیمت رزین کاتیونی

در تعیین قیمت رزین کاتیونی عواملی چون میزان درصد خلوص، حجم ارائه شده در بازار و همچنین نرخ ارز می تواند تاثیرگذار باشد. با توجه به این که این ماده توسط چه شرکت هایی تولید و عرضه می شود (به عنوان مثال خارجی یا داخلی بودن آن)، قیمت رزین کاتیونی متفاوت است.  

تولید رزین کاتیونی قوی و ضعیف

اگر فنول و یا مشتقات آن با فرمالدهید واکنش داده و سپس محصول واکنش با اسید سولفوریک سولفونه شود، توده ای تشکیل می شود که رزین کاتیونی است که بعد از خرد و فیلتر کردن مورد استفاده واقع می شود. سولفونه کردن پلی استیرن منجر به تولید رزین کاتیونی می شود که اگر دی وینیل بنزن در مرحله پلیمریزه کردن اضافه شود، ساختار شبکه ای به دست می آید. این ساختار شبکه ای سولفونه شده و رزین کاتیونی قوی حاصل می شود.

در این روش تولید اگر به جای گروه اسید سولفونیک، اسید کربوکسیلیک استفاده شود، رزین کاتیونی حاصل از نوع ضعیف است. اگر دی وینیل بنزن و متاکریلیک اسید با هم ترکیب شوند، رزین کاتیونی ضعیف حاصل می شود که از ساده ترین روش های تولید این ماده است.

رزین کاتیونی سدیمی از مهمترین رزین های کاتیونی است که به وفور در سختی گیری آب در صنعت آب و فاضلاب استفاده می شود. چون این نوع از رزین های کایتونی، سدیم را جایگزین یون های عامل سختی آب می کنند و سختی آن را تا حد صفر کاهش می دهند. همه کاتیون هایی که در آب به ترتیب با سدیم جایگزین می شوند، شامل آهن (III)، آهن (II)، کلسیم، منیزیم، آمونیوم، پتاسیم و هیدروژن است.