kimya dünyası • GÜHERABACI guher@abacikimya.com iyon Değiştirici Reçineler eğerli okurlarımız, ilk iki sayıda temelde aktif karbomın özelliklerinden bahsettikten sonra bu sayıdan itibaren bir kaç sayıda ela sizlere temel iyon değiştirme prensipleri ve uygulamaları hakkında bilgiler aktarmaya çalışacağım. İyon Değiştirici Nedir? İyon değiştirici, katının yapısında kalıcı değişikliğe sebep olmadan, katı (iyon değiştirici malzeme) ile sıvı arasında çift yönlü bir iyon alışverişidir. İyon değiştirme teknolojisi temelde su arıtma uygulamalarında kullanılmak ile beraber, bir çok başka sıvıları da kapsayan ayrıştırma proseslerinde kullanılır. Kimyasalsentez, meclikal araştırma, gıda işleme, madencilik ve tarım gibi bir çok farklı amaçla da kullanılabilir. İyon değiştirici malzemenin tekrar kullanılabilir olması bu teknolojiyi kalıcı kılmaktadır. İyon değiştirme kapasitesi bir çok malzemede bulunmakla beraber 1910'larclanberi önce doğal ardından ela sentetik zeolitin su arıtmada kullanılması ile endüstriyel bazda yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük pH seviyelerinde stabil kalan ilk iyon değiştirici malzeme endüstriyel uygulamalar için geliştirilmiş olan, sulfone edilmiş kömürdür. Sentetik organik iyon değiştirici reçine ilk olarak 1935 de iki yönlü katyon ve anyon değişiminde kullanılabilen, sulfonik veya amin grubu içeren, fenolik konclensat ürünlerinin sentezinden elde edilmiştir. Katyon Değiştirme: Katyon değiştirme yaygın olarak su yumuşatma amaçlı kullanılır. Bu uygulamada sudaki kalsiyumve magnezyum iyonları socl- ~ SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • SAYI 3 yum iyonları ile yer değiştirir. Bazen suda az miktarda demir, manganez ve alüminyum gibi diğer metallerde bulunur. Bu metallerde aynı zamanda yer değiştirir ama yumuşatma prosesinde bu önemli değildir. Sertliğin veya kireçlenmeyesebep olan kalsiyı.ım ve magnezyı.ım iyonlarının alınması ile, "yumuşak su" elde edilir.Tuz ile rejenerasyon aşamasına, katyon cleğiştiricilercle, "sodyum çevrimi"elenir. Bu en temel anlamda su yı.ımuşatma demektir ve reaksiyon aşağıdaki gibi yer alır : Operasyon 2Na+R- + Ca2• ~ Ca2•R-2 + 2Na+ 2Na•R- + Mg2+ ~ Mg2+R2 + 2Na+ Rejenerasyon 2NaCI + Ca 2•R-2 ~ 2Na+R-+ CaCl 2 2NaCI + Mg2•R2 ~ 2Na+R-+ MgCl2 R = KuvvetliAsiclikKatyon Değiştirici Reçine Alternatif olarak, sudaki tüm katyonlarm hidrojen iyonuna dönüştüğü reaksiyonda olabilir. Rejenerasyonun sulandırılmış asitle, genellikle sülfirik asit veya hidroklorik asit ile yapıldığı bu çevrime "hidrojençevrimi"denir.Reaksiyon aşağıda gösterilmiştir. Operasyon CaSO4 + 2H•R- = Ca2'W2 + H2SO4 MgSO, + 2H'R- = Mg2'R-, + H,so, Rejenerasyon R = KuvvetliAsidikKatyon Değiştirici Reçine Anyon Değiştirme: Anyon değiştirme suda varolan anyonların hidroksil iyonları ile yer değiştirmesidir. Katyon değiştirmenin arclmclan yapılan bu reaksiyon suyu tamamı ile clemineralizehale getirir.Tipik bir anyon değiştirme reaksiyomı aşağıda verilmiştir. Operasyon 2R'OW + H,so, = R',so;- + 2H,O R'OW + HCI = R'cı- + H,o Rejenerasyon R'Cr + NaOH = R'OW + Nacı R = KuvvetliBazikAnyon Değiştirici Reçine Eşit Tane Boyutlu Reçineler: Eşit (uniform) tane boyutlu reçineler (Uniform Partide Sizecl,UPS), son yirmi yılda en saf suların üretiminde ve/veya düşük maliyetle yüksek kalitede suyu üretmekte popülarite kazandılar. UPS reçineler Gaussian tane dağılımlı reçinelere göre çok daha dar bir aralıkta tane clağılımmcla üretilirler. Bu tip reçineler daha iyi bir kinetiğe ve daha güçlü bir fiziksel dayanıklılığa sahip olup, özellikle karışık yatak sistemlerde daha iyi ayrışma yeteneğine sahiptirler. Bu özellikler sayesinde UPS reçinelerin rejenerasyon ve operasyon kapasiteleridaha yüksektir, basınç ve iyon kaçakları daha düşüktür ve kirliliğe karşı daha dayanıklıdırlar. UPS reçinelerle daha yüksek kalitede ve daha ucuza su şartlandırma sağlanabilir. Sodyum Çevrimli iyon Değiştirici Prosesi (Su Yumuşatma): Bu sistemlerde kullanılan reçineler, kuvvetli asidik katyon değiştirici reçinelerclir.Bu reçineler suda sertliğe sebep olan kalsiyum
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=