MühaziRƏ 4 İon mübadiləsinin fiziki kimyəvi mahiyyəti, kationit və anionitlərin xarakteristikaları

İon mübadiləsi — bərk maddə ionlarının elektrolit məhlulu ionları ilə dəyişdirilməsinə əsaslanan dönər kimyəvi reaksiyaların bir növüdür. İon mübadiləsi suyun tərkibində olan anion və kationların kənar edilməsinin ən effektiv üsullarından biridir.

İlkin təmizlənmə etapı kimi istifadə olunan bu üsul həm də təmiz suyun alınmasında mühüm təmizləmə mərhələsi hesab olunur. İon dəyişmə prosesi ionitlər – müxtəlif tikiş dərəcəli, mikro- və ya makroməsaməli gelşəkilli, ionogen qruplarla kovalent rabitəli torşəkilli polimerlərdən istifadə olunmasına əsaslanır. Şəkil 1. – də iondəyişmə qətranlarından istifadə olunan ionitlərin ümumi görünüşü göstərilmişdir.

Şəkil 1. İondəyişmə qətranlarından istifadə olunan

ionitlərin ümumi görünüşü

Bu qrupların suda və ya məhlullarda dissosiasiyası ion cütünün – məhluldakı eyniyüklü (kationlar və ya anionlar) ionlarla mübadilə oluna bilən, polimerin üzərində toplanmış, ion və çevik əks ionun - əmələ gəlməsinə səbəb olur. Kimyəvi duzsuzlaşdırma zamanı ionların mübadiləsi bərk və maye fazalar arasında baş verən dönər bir proses hesab olunur. Qətranların tərkibinə müxtəlif funksional qrupların daxil edilməsi seçici təsirə malik olan qətranların əmələ gəlməsinə şərait yaradır. İon mübadilə qətranları iki cür olur: anion mübadilə və kation mübadilə qətranları.

Кation mübadilə qətranları tərkiblərində müsbət ionları, anion mübadilə qətranları isə tərkiblərində mənfi ionları mübadilə etmə qabiliyyətinə malik olan funksional qruplar saxlayır. Şəkil 2.- də ion mübadilə prosesinin sxemi göstərilmişdir.

Şəkil 2. İon mübadilə prosesinin sxemi

Qətranlar əlavə olaraq 4 əsas qrupa ayrılırlar:

1. 
   Güclü turşulu kationdəyişmə qətranları;
   
2. 
   Zəif turşulu kationdəyişmə qətranları;
   
3. 
   Güclü əsaslı kationdəyişmə qətranları;
   
4. 
   Zəif əsaslı kationdəyişmə qətranları.
   

Bir qayda olaraq 2 kalon tipli ionmübadilə aparatları mövcuddur:

1. 
   Ayrı-ayrı kationit və anionit laylı;
   
2. 
   Qarışıq kationit və anionit laylı;
   

Birinci tip aparatlar iki ardıcıl yerləşdirilmiş kalonlardan ibarətdir. Suyun emal olunma prosesi gedişində birinci kalon kationitlərlə, ikinci kalon isə anionitlərlə yüklənir. Şəkil 3.3.-də ionmübadilə qurğusunun iş prinsipi göstərilmişdir.


Duzsuzlaşdırılmış su

Su kəməri xətti

Şəkil 3.3. İonmübadilə qurğusunun iş prinsipi

Qeyd: kationit 5 % - li hidrogenxlorid turşusu, anionit isə 4 % - li natriumhidroksid məhlulu ilə regenerasiya olunur.

İkinci tip aparatlar göstərilən iondəyişmə qətranları qarışığı ilə doldurulmuş bir kalondan ibarətdir. Qətranların bir sıra çatışmayan cəhətləri vardır ki, bu da onlardan istifadəni çətinləşdirir:

- Əksər ionmübadilə qətranları aşağı hidrofil xassəsi göstərdiklərinə görə ionların qətran dənələri daxilinə diffuziya sürətinin aşağı, sorbsiya və desorbsiya sürətlərinin isə zəif olmasına səbəb olurlar;

- Praktikada ionmübadilə qətranları dənəvər halda istifadə olunur, sorbsiya prosesi zamanı kalonda ion mübadilə qətranlarının yaprıxdırılması üçün məcburi yumşaldılma prosesini aparmaq lazım gəldiyindən istismar zamanı dənələrin tədricən mexaniki dağılması baş verə bilər;

- İon mübadilə qabiliyyətlərinin bərpa olunması üçün ionmübadilə qətranlarının tez-tez regenerasiyası tələb olunur.

İon mübadilə qətranlarının regenerasiyası bir qayda olaraq xlorid turşusu (Н⁺ forması üçün) və natriumhidroksid (OН^- forması üçün) məhlullarının köməyi ilə həyata keçirilir. Regenerasiyanın keyfiyyətinə seçilən regenerasiyaedici məhlul, ionmübadilə qətranlarının tipi, regenerasiyaedici məhlulun sürəti, temperaturu, təmizliyi, tipi və qatılığı, onun ionitlərlə kontakt müddəti təsir göstərir. Xlorid turşusu və natriumhidroksid məhlullarının hazırlanması, onların saxlanması və işçi personalın mümkün olan sızmalardan mühafizə olunması üçün xüsusi tutumlar lazımdır. Regenerasiya prosesində böyük miqdarda güclü turş və göclü qələvi mühitli yuyucu sular əmələ gəlir. Belə yuyucu sular çirkli su sistemlərinə axıdılmazdan əvvəl neytrallaşma prosesinə düçar edilməlidir.