BÖLÜM 8 İYON DEĞİŞTİRME

GİRİŞ İyon değiştirme* çözelti içerisindeki yüklü bir iyonun sabit katı partiküle elektrostatik olarak bağlı benzer yüke sahip başka bir iyonla yer değiştirdiği tersinir bir reaksiyondur. İyon değiştirmenin en yaygın kullanım alanı kalsiyum, magnezyum ve diğer çok değerlikli katyonlarla sodyumun yer değiştirdiği su yumuşatma işlemidir

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Reçineleri ve Reaksiyonları İyon Değiştirme Reçineleri. En yaygın polimerik reçine matriksi, yüklü fonksiyonel grupların kovalent bağ ile bağlı olduğu çapraz bağlı bir polistrendir. Divinilbenzen (DVB), stiren ile çapraz bağ yapmak için katkı maddesi olarak kullanılır.

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Reçineleri ve Reaksiyonları Kuvvetli Katyon Değiştirme Reaksiyonları. “Kuvvetli” kelimesi reçinenin fiziksel dayanıklılığını değil elektrolit gücünün ifadesi olan Arrhenius teorisindeki gibi her hangi bir pH’da reçinenin fonksiyonel grubunun iyonik bileşenlerine tamamen ayrışmasını ifade etmektedir.

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Kinetiği İyon değiştirme hızı, değiştirilecek iyonu reçineye taşıyan çeşitli taşıma mekanizmalarının hızlarına ve değişim reaksiyonunun kendi hızına bağlıdır.

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Kinetiği Mekanizmalar sırasıyla (Reynolds ve Richards, 1996): çözeltideki iyonların değişiminin gerçekleşeceği katı yüzeyi çevreleyen film ya da sınır tabakaya taşınımı, iyonların film tabakasından katı yüzeye difüzyonu, iyonların katı gözeneklerinden değişim alanlarına doğru difüzyonu, iyonların reaksiyonla değişimi,

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Kinetiği Mekanizmalar sırasıyla (Reynolds ve Richards, 1996): değiştirilmiş iyonların gözeneklerden katı yüzeyine doğru difüzyonu, değiştirilmiş iyonların sınır tabaka boyunca difüzyonu ve değiştirilmiş iyonların çözeltiye taşınımı.

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Reçinelerinin Özellikleri Değişim Kapasitesi. İyon değiştirme reçinesinin seçiminde başlıca kriterlerden bir tanesi reçine üzerine değiştirilecek iyonların miktarıdır. Bu miktar reçinenin değişim kapasitesi olarak adlandırılır.

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Reçinelerinin Özellikleri Seçicilik. İyon değiştirme reçineleri çözeltideki iyonlara karşı farklı değişim önceliğine sahiptir. Bu değişim önceliği seçicilik olarak adlandırılmaktadır.

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Reçinelerinin Özellikleri Reçine Partikül Boyutu. Partikül boyutu iyon değiştirme prosesi üzerinde iki şekilde etki etmektedir. Partikül boyutu büyüdükçe iyon değiştirme hızı azalırken boyut küçüldükçe yük kaybı artmaktadır.

TEMEL KAVRAMLAR İyon Değiştirme Reçinelerinin Özellikleri Yapı Stabilitesi ve Servis Süresi. Yatak boyunca yüksek basınç farkı reçine taneciklerinin sıkışmasına yol açabilmektedir. Böyle bir durumda yatak boyunca suyun düzensiz dağılımı ve debide azalma olmaktadır.

Daha sonra kolon rejenere edilir. İyon değiştirme PROSES İŞLETİLMESİ İyon değiştirme reçinesi ile temasını sağlamak için su Şekil 8-3’teki gibi basınçlı kolondan geçirilir. Çıkış değeri arıtma gereksinimlerini karşılayamaz seviyeye gelinceye kadar kolondan su geçirilmeye devam edilir. Daha sonra kolon rejenere edilir. İyon değiştirme reçineleri iki farklı yöntemle rejenere edilmektedir (Aynı yönlü ve zıt yönlü).

PROSES İŞLETİLMESİ Aynı Yönlü İşletme

PROSES İŞLETİLMESİ Zıt Yönlü İşletme Bu yöntemde rejenerasyon kimyasalı reçineye ham su besleme yönünün tersine olacak şekilde beslenir. Genellikle ham su akımı aşağı yönlü ve rejenerasyon akımı ise yukarı yönlüdür.

PROSES İŞLETİLMESİ By-pas

PROSES İŞLETİLMESİ Çoklu Kolon Geceleri kısa süreliğine kapatılan ev tipi yumuşatıcılar ya da teknisyen tarafından değiştirilenler hariç doygun hale gelen kolon servis dışı bırakılıp yerine başka bir kolon devreye alınmalıdır.

Çok sayıda alternatif düzenleme seçeneği içerisinden üç PROSES İŞLETİLMESİ Çoklu Kolon Çok sayıda alternatif düzenleme seçeneği içerisinden üç tanesi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar (1) yedek kolon, (2) seri kolonlar ve (3) paralel kolonlar.

İYON DEĞİŞTİRME UYGULAMASI Katyon ve anyon değiştirme sistemleri için tasarım parametrelerinin tipik değerleri Tablo 8-2’de verilmiştir. Bu bölümde tasarım parametreleri detaylı incelenecektir.

İYON DEĞİŞTİRME UYGULAMASI Reçine Seçimi Akış Hızları

İYON DEĞİŞTİRME UYGULAMASI Geri Yıkama Reçine Hacminin Hesaplanması

İYON DEĞİŞTİRME UYGULAMASI Rejenerasyon Yavaş durulama Çevrim Zamanı Tank Tasarımı Borulama Tuzlu Su Uzaklaştırma

İŞLETME VE BAKIM Rutin izlemeye ilave olarak başlıca işletme gereksinimleri rejenerasyon kimyasalının hazırlanması ve rejenerasyonun uygulanmasıdır. Bu işlemler genellikle otomatik olarak yapılmaktadır.

İŞLETME VE BAKIM Pompa ve vanaların rutin bakımına ilaveten periyodik reçine temizliği ve/veya değiştirilmesi gerekir. Temizlik için reçinenin 8 saat veya daha fazla süreyle servis dışı bırakılması gerekir. Temizlik sonrası reçinenin olağandışı rejenerasyonu gerekebilir. Temizleme kimyasalları tehlikeli madde içerir ve kolon malzemesi ile uyumlu olmayabilir.