اجزای سختی‌گیررزینی
اجزای سختی‌گیررزینی (water Softener)، (سختی‌گیر مکانیکی یا سختی‌گیرهای تبادل یونی)، رایج ترین انواع سختی‌گیر در بازار هستند. کاندیشنرهای شیمیایی و فیزیکی، اگرچه گاهی اوقات به عنوان ” نرم کننده ” به آنها رجوع می‌شود، اما مواد معدنی سخت را از آب پاک نمی‌کنند، بلکه از ته‌نشنین شدن یا چسبیدن آنها به سطوح، جلوگیری می‌کند. تنها راه حل برای نرم کردن آب سخت، پاک کردن مواد معدنی کلسیم و منیزیم، از آب می‌باشد. فقط سختی‌گیرهای تبادل یونی (یا همان رزینی) و برخی روش‌های فیلتراسیون این کار را انجام می‌دهند.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین‌های تبادل یونی
معمولا رزین‌های مایع در دانه‌های کروی شکل با قطری بین ۰.۳ میلی متر تا ۱.۲ میلی متر تولید می‌شوند. رزین‌های پودری نیز برای مصارف خاص وجود دارند. دانه‌های پلیمری از نظر فیزیکی بسیار پایدار است و می‌تواند در انواع مختلف از ستون‌ها و یا راکتورها مورد استفاده قرار گیرد. رزین سولفونیک اسید تا ۱۲۰ درجه سانتی گراد نسبت به گرما مقاومت دارند و بعضی از گریدهای خاص تا ۱۷۰ درجه سانتی گراد نیز نسبت به گرما مقاومند. رزین‌های تبادل یونی هنگامی‌که از یک حالت پیوند یونی به حالتی دیگر تبدیل می‌شوند، دچار آب رفتگی و یا تورم می‌شوند. زمانی که با حلال غیر قطبی در تماس قرار گیرند، دچار آب رفتگی می‌شوند.
رزین های تبادل یونی و Chelating بر روی طیف گسترده ای از PH پایدار هستند.
آنها تقریبا پایدارترین مواد شیمیایی‌معدنی یا آلی به جز اکسیدان‌های قوی از قبیل کلرمحلول، ازن و یا پراکسید می‌باشد.
رزین کاتیونی
از دیگر اجزای سختی‌گیررزینی رزین کاتیونی است.دانه‌های شیمیایی رزین که عمل سختی‌گیری آب را انجام می‌دهند بر روی بستر سیلیس ریخته می‌شود. هر دستگاه سختی‌گیر با توجه به ظرفیتش از مقادیر مختلف رزین کاتیونی پر می‌شود که این اعداد در جداول موجود می‌باشد.
آب‌هایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین می‌باشند، رزین کاتیونی موجود را فرسوده و آب‌دهی دستگاه سختی‌گیر را کاهش می‌دهد.
شکل زیر، نمونه نمایشگاهی یک دستگاه سختی‌گیر را نشان می‌دهد که از مقطع عرضی برش خورده است. در این شکل محل قرار گیری نازل ها، سیلیس و رزین را مشاهده می‌کنید.
عواملی مانند وجود یون‌های آهن و منگنز و همچنین حضور بیش از ۲ میلی‌گرم در لیتر کلر در آب می‌تواند عمر رزین کاتیونی را نصف کند.
رزین مورد استفاده در سختی‌گیر از نوع رزین‌های کاتیونی قوی در سیکل سدیم است. حداقل بستر مورد نیاز برای دانه‌های رزین ۷۵ سانتی‌متر می‌باشد. وجود بستر شنی در زیر دانه‌های رزین امری اجتناب‌ناپذیر است زیرا احتمال فرار رزین‌ها از نازل‌های آب جمع کن در کف مخزن می‌رود. در حقیقت قلب هر سختی‌گیر رزین‌های داخل آن است.
رزین‌ها هستند که عملیات سختی‌گیری را انجام می‌دهند و به مرور زمان این دانه‌های رزین کارکردشان ضعیف می‌شود. علت آن نیز وجود عوامل مخرب رزین است، برای مثال وجود تنها ۰.۲ میلی گرم کلر آزاد در آب ورودی به سختی‌گیر می‌تواند عمر رزین را نصف کند. به علاوه اگر آب ورودی به ستون سختی‌گیر حاوی املاح آهن و منگنز و دیگر فلزات باشد عمر رزین را کاهش می‌دهند.
در حال حاضر شاهد آن هستیم که سختی‌گیرهای مورد استفاده در صنایع پس از دو یا سه سال با مشکل نشت سختی روبه رو می‌شوند و علت آن نیز تنها وجود عوامل مخرب در آب ورودی به سختی‌گیر است.
نازل سختی‌گیر
نازل سختی گیر از دیگر اجزای سختی‌گیررزینی است.نازل‌ها اغلب از جنس PVC می‌باشد که وظیفه جمع‌آوری آب نرم از کف مخزن سختی‌گیر را به عهده دارند. نازل‌ها بر روی صفحه‌ای با فواصل مشخص از هم قرار می‌گیرند. نازل‌ها می‌توانند از جنس برنجی و یا پلاستیکی باشند.
مخزن محلول آب و نمک سختی‌گیر
مخزن محلول آب و نمک از جمله دیگر اجزای سختی‌گیررزینی می باشد.معمولاً این مخازن از جنس پلاستیک ( پلی اتیلن ) می‌باشد که شامل سنگ‌های نمک و آب هستند که هنگام شستشوی رزین کاتیونی از آن استفاده می‌شود و توسط شیر سولویید ولو محلول آب و نمک به داخل مکیده می‌شود برای احیای رزین مورد استفاده قرار می‌گیرند.
شیر سلویید ولو سختی‌گیر
شیر سلویید ولو نیز یکی از اجزای سختی‌گیررزینی است که برای تنظیم ورودی مخزن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش بک واش سختی‌گیررزینی
در حالت بک واش آب از پایین سختی‌گیر وارد می‌شود.
پس ازعبور ازسیلیس ونازل‌ها از رزین عبورکرده و لردها و املاح نامحلول موجود در روی رزین‌ها خارج می‌گردد.
در این حالت آب آن قدر تخلیه می‌گردد تا شفاف شود و شفافیت آب خاتمه‌ی این مرحله را نشان می‌دهد.
در حالت بک واش همانند شکل زیر:
۱) شیر مصرف باز ۲) شیر ورودی باز ۳) شیر تخلیه باز ۴) شیر نمک بسته
روش احیا سختی‌گیررزینی
در این حالت آب نمک موجود در داخل تانک نمک جهت احیا کردن به داخل سختی‌گیر وارد می‌شود.
جهت آب ورودی برعکس سیستم بک واش از بالا به پایین می‌باشد.
در این حالت آنقدر آب را تخلیه می‌کنیم تا تانک نمک تخلیه گردد.
عموماً ظرفیت تانک نمک براساس ظرفیت احیای سختی‌گیر محاسبه می‌گردد و حتما از نمک‌سنگی با خلوص بالا استفاده گردد.
در حالت احیا همانند شکل زیر:
- شیر مصرف بسته ۲) شیر ورودی باز ۳) شیر تخلیه شستشو باز ۴) شیر نمک باز
شستشوی معکوس رزین
شستشوی معکوس رزین برای حذف هر گونه ذرات، مواد زائد و از بستر رزین مهم است.
آب برای‌مدت‌زمانی حدود ۱۵ تا ۳۰ دقیقه، در سرعت جریان برای تبدیل رزین به مایع تا ۶۰٪ تزریق می‌شود.
پسماند رزین مصرف شده باید با توجه به قوانین هر کشور باید جمع آوری و مورد بازیافت قرار گیرد.
نکات مهم جهت استفاده از سختی‌گیررزینی
نکته ۱: آب ورودی به سختی‌گیرآب نباید در آن باقی بماند زیرا می‌تواند عمر مفید رزین‌های کاتیونی را نصف نماید.
علاوه بر این یخ‌زدن رزین کاتیونی در مخزن سختی‌گیر می‌تواند عمر مفید آن را کاهش دهد.
نکته ۲ : درصورت باز نمودن درب کیسه‌های رزین باید درنظر داشت که حتمأ در مجاورت آب قرار بگیرند.
وجود رطوبت برای نگه‌داری رزین‌های تبادل یون الزامی‌است.
نکته ۳ : استفاده از سنگ نمک با خلوص بالا توصیه می‌شود. به تجربه دیده شده است.
در صورت استفاده از نمک‌هایی با خلوص پایین، گلولای موجود روی بستر رزین را می‌پوشاند و ظرفیت تبادل کاهش پیدا می‌کند.
نکته ۴ : کنترل سختی آب خروجی از دستگاه بصورت روزانه یا دو روز یکبار توسط کیت‌های سختی سنج به تمامی اپراتورها و تکنسین‌های نگهدار توصیه می‌شود.
نکته ۵ : اطمینان از مکش نمک پس از نصب و راه‌اندازی دستگاه سختی‌گیررزینی با شیر چند راهه اکیدأ توصیه می‌شود.
تجربه ثابت نموده پس ازنصب و راه‌اندازی متأسفانه شیرمکش‌نمک تنظیم نگشته و عملأ احیا با نمک صورت نمی‌گیرد.
نکته ۶: درصورتی که آب ورودی به سختی‌گیردارای املاح، گلولای و یا ذرات معلق می‌باشد، حتماً قبل از شروع عملیات سختی‌گیری، آب را بوسیله فیلتر کربن و یا فیلتر شنی عاری از این‌گونه ذرات کنید.
چه سختی گیری را انتخاب کنیم؟
یکی از مهمترین سوالات در انتخاب سختی‌گیر این است که، سختی‌گیر فلزی و یا سختی‌گیرFRP بهتر است؟
جهت پاسخگویی به این سوال باید توجه داشت که محل قرارگیری سختی‌گیررزینی کجا خواهد بود؟
آیا سختی‌گیر را در محیط سربسته قرار خواهید داد و یا دستگاه سختی‌گیررزینی در مقابل سرما و گرما و محیط بیرون جایگزاری خواهد شد. مورد دیگری که در انتخاب سختی‌گیر مهم قلمداد می‌شود مقدار هزینه‌ی اولیه است، قیمت سختی‌گیر فلزی در ابعاد و ظرفیت‌های بزرگ به مراتب از سختی‌گیرFRP کمتر است ولی در ظرفیت‌های کمتر ( ظرفیت زیر ۴۰۰ هزار گرین) سختی‌گیرFRP مقرون به صرفه‌تر است.
مورد دیگری که باید بدان توجه نمود، مقدار آب و دبی عبوری از مخزن سختی‌گیر است.
طبق روابط موجود در طراحی سختی‌گیر، مقدار آب سختی‌گیری شده در تعیین ظرفیت سختی‌گیر مهم تلقی می‌شود.
از پارامترهای مهم دیگر طراحی سختی‌گیر محاسبه‌ی مقدار نمک مورد نیاز برای احیای رزین کاتیونی است.
شاید در سختی‌گیرهای با ظرفیت کم این مورد قابل اقماض باشد ولی در سختی‌گیر سایز بالا یکی از هزینه‌های ثابت دستگاه سختی‌گیررزینی به شمار خواهد رفت.
برای این کار می‌توان هنگام طراحی سختی‌گیررزینی زمان دوره‌ی احیای نمک را طولانی‌تر انتخاب نمود تا نیاز به شستشو با نمک و احیا رزین کمتر گردد ولی مشکل اینجا است که اگر این مدت زمان غیر منطقی انتخاب شود دستگاه سختی‌گیررزینی دارای ابعاد بزرگتری می‌شود و در نتیجه قیمت سختی‌گیر بالا می‌رود.
لذا انتخاب سختی‌گیرو طراحی سختی‌گیررزینی نیاز به دانش و تخصص و از همه مهم‌تر تجربه دارد.
