تحقيق المياه النقية: علم إزالة الأيونات باستخدام راتنجات التبادل الأيوني
في العديد من العمليات الصناعية المتقدمة، لا يعد نقاء المياه مجرد تفضيل ولكنه مطلب صارم. تتطلب التطبيقات في قطاعات مثل تصنيع الإلكترونيات، والمستحضرات الصيدلانية، وأنظمة الغلايات عالية الضغط مياهًا خالية تقريبًا من الأيونات الذائبة. يتم تحقيق هذا المستوى من النقاء من خلال إزالة الأيونات، وهي عملية تعتمد بشكل كبير على القدرات المتطورة لراتنجات التبادل الأيوني. من بين هذه الراتنجات، تلعب راتنجات التبادل الكاتيوني الحمضية القوية دورًا محوريًا.
تتضمن إزالة الأيونات، والمعروفة أيضًا بإزالة المعادن، إزالة جميع الأملاح والمعادن الذائبة من الماء. يتم تحقيق ذلك عادةً باستخدام نظام ذي طبقتين، يتكون من راتنج تبادل كاتيون حمضي قوي (SAC) وراتنج تبادل أنيون قاعدي قوي (SBA). يعمل راتنج SAC، وهو غالبًا بوليمر ستايرين-دايفينيل بنزين سلفوني، عن طريق تبادل أيوناته الهيدروجينية (H⁺) مقابل جميع الأيونات الموجبة الشحنة (الكاتيونات) الموجودة في الماء، مثل الصوديوم (Na⁺)، والكالسيوم (Ca²⁺)، والمغنيسيوم (Mg²⁺)، والبوتاسيوم (K⁺). يمكن تبسيط التفاعل الكلي على النحو التالي R-SO₃H + M⁺ → R-SO₃⁻M⁺ + H⁺، حيث تمثل M⁺ كاتيونًا.
يخرج الماء من طبقة راتنج SAC غنيًا بأيونات الهيدروجين ويحتوي الآن على الأحماض المعدنية المقابلة للأملاح الذائبة الأصلية. على سبيل المثال، إذا كان الماء يحتوي على كلوريد الصوديوم (NaCl) الذائب، فسيقوم راتنج SAC بإزالة Na⁺ وترك حمض الهيدروكلوريك (HCl) في الماء. ثم يتدفق هذا الماء الحمضي إلى طبقة راتنج SBA. يقوم راتنج SBA، وهو عادةً بوليمر ستايرين يعمل بالملح الرباعي، بإزالة الأيونات سالبة الشحنة (الأنيونات)، بما في ذلك الكلوريد (Cl⁻)، والكبريتات (SO₄²⁻)، والنترات (NO₃⁻)، بالإضافة إلى الأحماض ضعيفة التأين مثل حمض الكربونيك (H₂CO₃) وحمض السيليسيك (H₂SiO₃).
يؤدي الإجراء المشترك لراتنجات SAC و SBA إلى إزالة جميع الشوائب الأيونية تقريبًا من الماء بشكل فعال، مما ينتج مياه منزوعة الأيونات ذات موصلية منخفضة للغاية. ترتبط جودة عملية إزالة الأيونات مباشرة بسعة وكفاءة الراتنجات المستخدمة. توفر راتنجات التبادل الكاتيوني عالية السعة، مثل تلك القائمة على ستايرين-دايفينيل بنزين، عددًا أكبر من المواقع النشطة للتبادل الأيوني، مما يسمح بفترات خدمة أطول وتجديد أكثر كفاءة. تقدم شركة NINGBO INNO PHARMCHEM CO., LTD.، بصفتها المورد الرئيسي والشركة المصنعة المتخصصة لراتنجات إزالة الأيونات عالية الجودة، حلولاً حيوية للمصنعين الذين يسعون للحفاظ على معايير نقاء المياه الصارمة. تضمن خبرتهم إمكانية الاعتماد على هذه المواد الكيميائية الأساسية لمعالجة المياه الصناعية للحصول على أداء ثابت ومتفوق.
وجهات نظر ورؤى
ألفا شرارة Labs
“يتم تحقيق ذلك عادةً باستخدام نظام ذي طبقتين، يتكون من راتنج تبادل كاتيون حمضي قوي (SAC) وراتنج تبادل أنيون قاعدي قوي (SBA).”
مستقبل محلل 88
“يعمل راتنج SAC، وهو غالبًا بوليمر ستايرين-دايفينيل بنزين سلفوني، عن طريق تبادل أيوناته الهيدروجينية (H⁺) مقابل جميع الأيونات الموجبة الشحنة (الكاتيونات) الموجودة في الماء، مثل الصوديوم (Na⁺)، والكالسيوم (Ca²⁺)، والمغنيسيوم (Mg²⁺)، والبوتاسيوم (K⁺).”
نواة باحث Pro
“يمكن تبسيط التفاعل الكلي على النحو التالي R-SO₃H + M⁺ → R-SO₃⁻M⁺ + H⁺، حيث تمثل M⁺ كاتيونًا.”