سختی گیر | سختی گیر رزینی آب

وجود برخی یونهای مانند کلسیم و منیزیم و همچنین وجود کاتیونهای دو ظرفیتی یا چند ظرفیتی در آب، دلایل اصلی ایجاد رسوب و نیز ایجاد کف خواهد بود. سختی بالای آب نیز به همراه خود باعث ایجاد مشکلات متعددی خواهد شد. استفاده از سختی گیر رزینی یک راه حل مرسوم برای رفع این مشکلات محسوب میگردد.

برخی از مشکلاتی که رسوبات و سختی آب باعث آنها میشوند عبارتند از:

1. ایجاد کف که نتیجه ایجاد واکنشی است که بین یون های سخت موجود در آب و مواد شوینده است. این مورد باعث ایجاد لک بر روی انواع سطوح خواهد شد.
2. عدم حل شدن و نیز رسوبی شدن مواد صابونی که حاصل واکنش با سختی زیاد آب است. این باعث میگردد تا مواد شوینده مورد استفاده کارآیی شان کاهش یابد.
3. در کاربردهای صنعتی، ایجاد رسوب در تجهیزاتی مانند برجهای خنک کننده (Cooling Tower) ، انواع دیگهای بخار، لوله های موجود در تجهیزات مختلف و … باعث گرفتگی شیرآلات، لوله ها و … میشوند. این امر باعث خواهد شد کارآیی و بازدهی آنها افت قابل توجهی پیدا کرده و نیز مصرف انرژی افزایش پیدا کند.

فراب زیست فراز تولید کننده و ارائه دهنده انواع دستگاه سختی گیر در ابعاد و حجمهای مختلف میباشد. لطفا برای کسب اطلاعات کامل و استعلام قیمت با کارشناسان ما تماس حاصل کنید.

با توضیحات بالا لزوم سختی گیری آب چه در مصارف خانگی و چه صنعتی بسیار ضروری به نظر میرسد. از جمله سیستمهای بسیار معمول برای انجام این کار استفاده از سختی گیر آب میباشد. در این سیستم از روش تعویض یون و به کمک رزین های کاتیونی، یونهای کلسیم و منیزیم محلول در آب از آن جدا می شود. در واقع در این عمل آب سخت که شامل کلسیم و منیزیم است با کمک رزین با سدیم تعویض شده و آب به اصطلاح نرم تولید میشود.

یکی روش های کاهش املاح محلول آب ، استفاده از روش تعویض یون (Ion Exchange) می باشد. این روش برای حذف پاره ای از املاح موجود در آب بسیار کارآمد است. در این روش از رزین های تعویض یونی ، یا همان سختی گیر رزینی ( سختی گیر آب ) ، استفاده می شود.

سختی آب و سختی گیر آب چیست؟

سختی آب ( Water Hardness) در واقع به دلیل وجود کاتیون های دو ظرفیتی و یا بیشتر، در آب میباشد. قابل ذکر است که از مهم ترین فلزات دو ظرفیتی موجود در آب می توان از کلسیم و منیزیم نام برد. همچنین آهن، منگنز و آلومینیوم در آب های سطحی در غلطت های بسیار کم موجود می باشد.

این نکته نیز قابل ذکر است که اغلب آب های زیر زمینی به علت تماس بیشتر با منابع کربناتی از نظر سختی آب غلظت بیشتری را در مقایسه با آب های سطحی خواهند داشت.

انواع سختی آب

به طور کلی دو نوع سختی در آب وجود دارد:

1 – سختی موقت آب  2- سختی دایم آب.

اما بپردازیم به تعریف این دو نوع سختی موجود در آب.

سختی موقت آب : سختی آب به صورت موقت مربوط به وجود کربنات و بی کربنات های کلسیم و منیزیم است. به این دلیل که در مجاورت حرارت ایجاد رسوب می کند و از آب خارج می شود به آن سختی موقت آب گفته میشود. مثلا رسوبات چسبیده به جداره سماور از این نوع سختی محسوب میشوند.

سختی دائم آب : سختی آب به صورت دائم مربوط به سولفات ها، کلرور ها و نیترات های کاتیون های دو ظرفیتی و بالاتر است. با توجه به اینکه با حرارت دادن این نوع سختی از آب خارج می شود به آن سختی دائمی می گویند. در نهایت سختی کل به مجموع سختی های موقت و دائم آب اطلاق می گردد. واحد سختی ppm یا mg/L CaCO3  است.

برای کاهش و یا حتی از بین بردن سختی آب، از سیستمهای سختی گیر آب، و اغلب از نوع سختی گیر رزینی استفاده می شود. با استفاده از سختی گیر می توان به شکل قابل توجهی سختی آب را کاهش داد. نباید فراموش کرد که درجه سختی آب یک فاکتور برای مشخص کردن میزان سختی آب است و معمولا معادل یک میلی گرم کربنات کلسیم در آب است.

کاربردهای سختی‌گیر

استفاده از آب سخت برای کاربردهای مختلف معایب زیادی به همراه دارد. بنابراین حذف سختی آب در مصارف خانگی و صنعتی امری ضروری است. سیستم سختی‌گیر آب می‌تواند در موارد زیر به کار گرفته شود.

• سختی‌گیری از آب مورد استفاده در کاربردهای خانگی. این کار باعث حذف رسوبات ایجاد شده در وسایل پخت‌ و پز، بهبود کیفیت غذاهای پخته‌ شده، کاهش بیماری‌های گوارشی و کلیوی و بهبود کارایی مواد شست‌وشو کننده خواهد شد.
• استفاده جهت نرم كردن آب ديگ های بخار و مبدل های حرارتی.
• استفاده برای نرم كردن آب مورد نياز برج های خنك كننده و سيستم های سرمايشی
• حذف سختی آب چاه ، حذف سختی آب های سطحی ، حذف سختی آب شور.
• نرم كردن آب مصرفی صنايع رنگسازی و رنگرزی
• سختی‌گیری از آب مورد استفاده در دیگ‌های بخار در صنایع مختلف. این کار باعث افزایش طول عمر تجهیزات به دلیل کاهش میزان رسوب‌گیری آنها خواهد شد.
• سختی‌گیری از آب ورودی به موتورخانه‌ها برای تجهیزات حرارتی و گرمایشی که علاوه بر افزایش طول عمر آنها به دلیل کاهش میزان رسوب، ضریب انتقال حرارت در این تجهیزات بیشتر شده و با وجود کارایی بیشتر، انرژی کمتری مصرف می‌شود.

سختی گیر آب (رزینی) چگونه عمل میکند؟

سختی گیر آب ، که میتوان آن را نرم کننده آب نیز نامید (Water Softener) ، با دانه های رزین بسته بندی می شود. و به همین دلیل به نام سختی گیر رزینی شناخته میشود.  آب سخت حاوی کلسیم و منیزیم از بین رزین جریان پیدا میکند. در فرایند تبادل یونی، یونهای سخت موجود در آب با یون های نرم روی دانه های رزین متبادل میشود. نتیجه آن آبی است که سختی آن گرفته شده و اصطلاحا نرم شده است.

با گذشت زمان، دانه های رزین در نرم کننده آب با یون های کلسیم و منیزیم پوشیده می شوند. در نتیجه ظرفیت آنها برای سختی گیری آب کاهش می یابد. از طریق فرایندی به نام احیاء، آب با فشار به صورت خودکار از طریق نرم کننده آب با یک مقدار مشخص جریان می یابد. در این مرحله دانه های رزین یون های نرم را از بازسازی کننده با سختی دانه ها مبادله می کنند. اغلب این سیستم ها دارای یک فیلتر تصفیه آب و فیلتر رسوب گیر هستند. بنابراین انواع ناخالصی و رسوب جمع شده تخلیه می شوند. دانه های رزین که به اصطلاح مجددا “شارژ شده”، نرم کننده آب دوباره به چرخه بازگشته و دوباره به کار خود ادامه میدهد.

رزین تبادل یون

رزین های تعویض یونی دو نوع هستند: رزین کاتیونی (بار مثبت) و و رزین آنیونی (بار منفی). در اثر تعویض یون ، کاتیون ها یا آنیون های موجود در محلول با آنیون ها و کاتیون های موجود در رزین تعویض می شوند. به گونه ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می مانند. رزین تبادل یون یا پلیمر تبادل یون یك رزین یا پلیمر است كه به عنوان رسانه و ابزاری برای تبادل یون عمل می كند.

رزینها یک ماتریس نامحلول (یا ساختار حمایتی) به طور معمول در ابعاد کوچک با شعاع (0.25 – 0.5 میلی متر) هستند. و معمولا سفید یا زرد رنگ و از زیر لایه پلیمر آلی ساخته شده است. این دانه ها معمولا متخلخل هستند و سطح تماس بالایی از را در سطح و داخل آنها ارائه میدهند.

ضبط یون ها همراه با انتشار یون های دیگر همراه است، بنابراین این فرایند مبادله یون نامیده می شود.  انواع مختلفی از رزین تبادل یونی وجود دارد. اما اکثر رزین های تجاری از پلی استیرن سولفونات ساخته شده اند.

رزین های تبادل یونی به طور گسترده ای در فرایندهای جدا سازی، تصفیه و انواع گندزدایی استفاده می شود. مرسوم ترین نمونه های استفاده از آن در نرم کردن آب در دستگاه سختی گیر رزینی است. در بسیاری از موارد رزین های تبادل یونی در چنین فرایندهایی به عنوان یک جایگزین انعطاف پذیرتر برای استفاده از زئولیت های طبیعی یا مصنوعی به کار گرفته شدند. همچنین رزین های تبادل یون در پروسه فیلتراسیون بیودیزل نیز بسیار موثر هستند.

مزایای سختی گیر رزینی تولید شرکت مهندسی فراب زیست فراز

• تولید مخازن تحت فشار مطابق استانداردهای بین المللی.
• فشار کاری 3 تا 7 بار و فشار تست 10 بار.
• پوشش دهی کلیه سطوح خارجی با 3 لایه پوشش ضد خوردگی شامل zinc rich، epoxy mio، polyurethane
• پوشش دهی كليه سطوح داخلی در تماس با آب با سه لايه رنگ اپوكسی مخصوص(Zinc rich و Coal tar epoxy ) به ضخامت 250 تا 450 میکرون پوشش می دهد.
• استفاده از پوشش فایبرگلاس (FRP) برای آبهای با خورندگی بالا و مناطق با رطوبت بالا.
• تولید در سه نوع دستی، سختی گیر نیمه اتوماتیک و سختی گیر اتوماتیک.
• طراحی دقیق و علمی بر اساس کیفیت آب.

فراب زیست فراز فعال در زمینه طراحی و ساخت انواع سختی گیرهای رزینی در ظرفیت های مختلف از جنس فلزی و FRP میباشد. برای آگاهی بیشتر در مورد قیمت سختی گیر رزینی آب و جزئیات محاسبه ظرفیت سختی گیر می توانید با کارشناسان ما تماس حاصل کنید .

سختی گیر تمام اتوماتیک

به سیستم رسوب زدایی که بعد از انجام سختی گیری از آب، و با توجه به میزان سختی آب و مقدار مصرف، میتوانند برای احیای رزین برنامه ریزی شوند سختیگیر اتوماتیک گفته می شود. این کار با استفاده از شیرهای تمام اتوماتیک بدون نیاز به اپراتور قابل دستیبابی است. قیمت شیر های اتواماتیک معمولا 75 درصد از قیمت شیرهای سلو ولو همان سایز بیشتر است. اغلب مدلهای ساخت کشور تایوان بیشتر مورد استقبال قرار میگیرد. می توان گفت که شیر تمام اتوماتیک جریانی نسبت به شیرهای اتوماتیک زمان دار از نظر میزان شستشو و هدررفت آب، راندمان و صرفه اقتصادی بیشتری دارند.

سختی گیر نیمه اتوماتیک

دستگاهی که روی آن شیر نیمه اتوماتیک یا سولو ولو بسته شده باشد و قابلیت برنامه ریزی برای ارسال دستور مکش و کارکرد را نداشته باشد سختی گیر نیمه اتوماتیک نام دارد. در این سیستم یک اپراتور به صورت مستمر باید در فواصل زمانی معینی نسبت به تغییر حالت شیر و انجام عملیات بکواش اقدام نماید.

محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی و میزان بازدهی آن فاکتورهای مختلفی وجود دارد. عواملی مانند نوع سطح جاذب جامد، میزان زمان تماس برای احیاء، جنس ماده تبادل کننده، کیفیت آب، میزان مواد احیاء کننده موثر خواهند بود. به طور کلی ظرفیت مواد تبادل یونی در محدوده meq/g ۲-۱۵ حدود kg/m۳ ۱۰-۱۵ قرار دارد. و احیای آنها با کمک ۸۰-۱۶۰ کیلوگرم کلرور سدیم برای هر مترمکعب رزین به صورت محلول ۵ تا ۲۰درصد و جریان l/min-m۲ ۴۰ انجام می شود.

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر به سه پارامتر سختی کل آب (Total Hardness) و دبی آب مصرفی و مدت زمان تایم کاری دستگاه نیاز داریم که بدین ترتیب خواهیم داشت:

A: تایم کاری

B: سختی کل آب

C: دبی آب مصرفی

ظرفیت دستگاه =(ABC)/17/1)/1000).

با جایگذاری اعداد در فرمول بالا ظرفیت دستگاه که پاسخگوی نیاز این پارامترها میباشد، بدست می آید. با استفاده از جدول های مربوط به مدلهای فایبرگلاس و فلزی مقدار رزین و نوع دستگاه مشخص میشود.

قیمت سختی گیر آب

کارشناسان شرکت مهندسی فراب زیست فراز با توجه به شناخت آب های سخت در اکثر نقاط ایران در زمینه ساخت دستگاه سختی گیر آب تجربه کافی دارند. به طور کلی باید گفت قیمت سختی گیر رزینی بستگی به انتخاب نوع ستون های آن دارد. همچنین انتخاب نوع رزین هم در قیمت سختی گیر بسیار مؤثر خواهد بود. در نهایت در ساخت ستون های تبادل یونی استفاده از ورق استیل گرانتر از مدلهای دیگر خواهد بود.

قیمت سختی گیر FRP توجه به وارداتی بودن آنها در مقایسه با نوع فلزی ارزانتر می باشد. در نظر داشته باشید که در این نوع سختی گیر آب ، به دلیل نداشتن فلچ شارژ و تخلیه رزین باعث ایجاد مشکلات قابل توجهی برای کارشناس خواهد شد. قیمت سختی گیر مغناطیسی هم که بیشتر از قبل مورد توجه قرار گرفته در مقایسه با قیمت سختی گیر رزینی ارزانتر می باشد. البته از نظر کارایی هم مانند قیمت آنها قابل مقایسه نیست. رسوب گیرهای مغناطیسی اغلب در مدارهای بسته مورد استفاده قرار می گیرد.

در نهایت شما نیاز خواهید داشت با کارشناسان این امر جهت محاسبه حجم مورد نیاز و همچنین محاسبه قیمت سختی گیر براساس فاکتورهای مختلف آن مشورت کنید. لطفا برای اطلاعات کامل با کارشناسان فراب زیست فراز تماس حاصل نمایید.

فاکتورهای مؤثر در قیمت سختی گیر

برای محاسبه قیمت سختی گیر رزینی اولین و مهمترین فاکتور، محاسبه حجم دستگاه میباشد. عوامل دیگر شامل جنس و ضخامت بدنه ( FRP یا فلزی) ، فشار کاری ، اتوماتیک یا دستی بودن آن در تعیین قیمت نهایی تاثیر گذار خواهد بود. در حالت کلی هرچه ظرفیت دستگاه بالاتر باشد به دلیل نیاز به میزان رزین بیشتر و مخزن با ظرفیت بالاتر، قیمت سختی گیر بالاتر خواهد رفت.

از نظر جنس بدنه، قیمت سختی گیر فلزی از مدل فایبرگلاس ارزان تر است. البته این تنها ملاک قیمت گذاری محسوب نمیگردد. برای مثال ، دستگاهی که در فشار کاری 6 بار کار میکند نسبت به سیستمی که در فشار 4 بار کار میکند قیمت بیشتر خواهد داشت. دلیل آن این است برای استحکام بیشتر نیاز به جوش‌های بیشتری در بدنه خواهد بود.

به عنوان مثال دیگر قیمت سختی گیر اتوماتیک از قیمت مدل نیمه اتوماتیک یا سولو ولو با همان مشخصات فنی بالاتر است.

علاوه بر این ها نوع و کیفیت رزین مورد استفاده در قیمت نهایی تاثیرگذار خواهد بود. برای نمونه اگر رزین پرولایت استفاده شود نسبت رزین آکوالایت و یا هیدرولایت قیمت بالاتر خواهد بود.

بخش های تشکیل دهنده دستگاه سختی گیر

 1 – مخزن و بدنه:

بدنه سختی گیر می تواند از جنس فلز و استنلس استیل ضد زنگ و FRP (Fiber-rain¬forced plastic) باشد. به صورت متداول برای ظرفیت های کم و مصارف خانگی و کارگاه های کوچک، بدلیل با صرفه تر بودن از لحاظ اقتصادی، از سختی گیر های فایبرگلاس استفاده می شود.

برای ظرفیت های بالا تر از 400.000 گرین به صورت متداول از ورق ST-37 فولاد کربن استیل برای ساخت سختی گیر آب استفاده می شود. پوشش نهایی توسط رنگهای اپوکسی و کلتار نیز بدنه را در برابر خوردگی محافظت می کند.

2 – رزین تبادل یونی:

یکی از اجزای بسیار مهم سختی گیر های آب رزین آن است. رزین تبادل یونی دانه های شیمیایی هستند که ماهیت مایع دارند. دانه های رزین از طریق تبادل یون های سختی (کلسیم و منیزیم ) با یون سدیم موجود در زنجیر عملیات رسوب گیری از آب را انجام می دهند.

3 – شیر چند راهه:

از قطعات دیگر سختی گیر شیر های سلوییدولو یا چند راهه میباشند که در مدل های دستی یا تمام اتوماتیک برقی بکار برده میشوند. استفاده از هر 2 نوع شیر برقی یا دستی بنا به درخواست کاربر خواهد بود. اما به صورت کلی بهتر است موارد زیر در انتخاب نوع شیر مد نظر قرار بگیرد.

• اپراتوری جهت انجام عملیات شستشوی معکوس و نمک بصورت روزانه یا 3 روز یکبار در حالت دستی نیاز است.
• در صورت وجود نوسانات برق امکان خرابی شیر های برقی بالا است.
• تعمیرات شیر های دستی بسیار آسان تر از شیر های برقی است.

4 – مخزن نمک: مخزنی اغلب از جنس پلی اتیلن است که برای احیای دستگاه سختی گیر استفاده میشود.

5 – نازلهای پخش کننده و جمع کننده آب.

نکاتی درباره استفاده از سختی گیر

• آب ورودی به سختی گیر آب نباید در آن باقی بماند. این مورد می تواند عمر مفید رزین های کاتیونی را بسیار کاهش دهد. همچنین یخ زدن رزین های کاتیونی در مخزن دستگاه می تواند باعث کاهش عمر مفید آن شود.
• اطمینان از مکش نمک پس از نصب و راه اندازی دستگاه سختی گیر رزینی با شیر چند راهه به هیچ عنوان توصیه نمی شود. بر اساس تجارب گذشته پس از نصب و راه اندازی متأسفانه شیر مکش نمک تنظیم نشده است و عملا احیا با نمک صورت نمی گیرد.
• کنترل سختی آب خروجی از دستگاه بصورت روزانه یا دو روز یکبار توسط کیت های سختی سنج به تمامی اپراتور ها و تکنسین توصیه می شود.
  

  

• درصورت باز کردن درب کیسه های رزین باید در نظر داشت که حتما در مجاورت آب قرار بگیرند. وجود رطوبت برای نگهداری رزین های تبادل یون الزامی میباشد.
• در صورتی که آب ورودی به سسیستم دارای املاح، گل و لای و یا ذرات معلق می باشد، حتما قبل از شروع عملیات رسوب زدایی آب را بوسیله فیلتر کربنی و یا فیلتر شنی پاکسازی نمایید.
• استفاده از سنگ نمک با خلوص بالا برای استفاده توصیه می شود. تجربه های گذشته نشان داده که استفاده از نمک های با خلوص پایین، گل و لای موجود روی بستر رزین را می پوشاند. در نتیجه ظرفیت تبادل کاهش پیدا می کند.

 

 

 

شستشوی معکوس و احیای رزین در سختی گیر

عملیات شستشوی دستگاه سختی گیر رزینی بسیار به انجام همین عملیات در فیلتر شنی تحت فشار شباهت دارد. از نظر شکل ظاهری هم این دو دستگاه بسیار شبیه به هم هستند. در سختی گیر تمام اتوماتیک شستشوی با آب و احیا با آب نمک در ساعات معین و در اثر تغییرات معینی ، مانند افزایش سختی خروجی، انجام میشود.

فرآیند احیای رزین برای استفاده مجدد در سختی گیر رزینی در چهار مرحله انجام می شود:

1. شستشوی معکوس سختی گیر : در زمان کارکرد عادی دستگاه آب از سمت بالا وارد ستون سختی گیر شده و به پایین بستر حرکت می کند. با کارکرد بیشتر دانه های رزین در اثر جذب مواد معلق آب چسبنده و متراکم می شوند. در شستشوی معکوس یا همان BackWash سختی گیر، آب به صورت برعکس از پایین به بالا جریان پیدا میکند. این کار علاوه بر خارج ساختن ذرات معلق گرفتار شده در بستر، حجم بستر را نیز ازایش داده تا از تراکم کاسته شود. در نتیجه در هنگام کار دستگاه آب بهتر و مناسب تر به بستر توزیع شود. عملیات بک واش سختی گیر رزینی آب معمولا چند دقیقه زمان میبرد.
2. تزریق آب نمک : پس از شستشوی معکوس سختی گیر ، آب نمک به آهستگی از بستر عبور داده می شود تا عمل احیای رزین کاتیونی صورت پذیرد. احیا به معنی جایگزینی یون سدیم به جای کسیم و منیزیم روی سطح رزین است. زمان احیا بستگی به حجم رزین، غلظت آب نمک و میزان نمک مصرفی و اصولا شرایط در نظر گرفته شده برای احیا رزین دارد. آب نمک معمولا در یک مخزن پلاستیکی کنار دستگاه سختی گیر نگهداری می شود و توسط شیر سلوولو برای احیای رزین کاتیونی به داخل ستون مکیده می شود. حجم مخزن نمک بستگی به مدل سختی گیر رزینی دارد. مقدار نمک نیز بسته به ظرفیت دستگاه ، معمولا به ازای هر کیلو گرین از ظرفیت 15 g نمک به مخزن آب نمک اضافه می شود.
3. شستشو با آب تمیز: پس از عبور آهسته آب نمک ، آب به آهستگی از بستر سختی گیر عبور داده می شود. سپس شدت جریان آب افزایش داده میشود تا به کمک آن ذرات نمک و آب نمک باقی مانده در بستر دستگاه سختی گیر تخلیه شود.
4. استفاده مجدد: پس از احیای رزین کاتیونی ، دستگاه سختی گیر دوباره برای انجام کار آماده خواهد بود و آب سخت برای نرم سازی از آن عبور داده میشود.