رزین تبادل یونی یا پلیمر تبادل یونی یک رزین یا پلیمر است که به عنوان یک محیط برای مبادله یون عمل می‌کند. این رزین یک ماتریس نامحلول (یا ساختار نگهدارنده) است که به‌طور معمول در شکل میکرومهره‌های کوچک (۰٫۲۵–۰٫۵ میلی‌متر شعاع)، معمولاً سفید یا زرد، ساخته شده از یک بستر پلیمر ارگانیک می‌باشد. دانه‌ها معمولاً متخلخل هستند و مساحت جانبی داخلی و خارجی بالایی ایجاد می‌کنند. به دام افتادن یون‌ها با آزاد شدن یون‌های دیگر همراه است، به همین دلیل به آن فرایند تبادل یونی گفته می‌شود. انواع مختلفی از رزین‌های تبادل یونی وجود دارد. اکثر رزین‌های تجاری از پلی استایرن سولفونات ساخته شده‌اند.

رزین‌های تبادل یونی به‌طور گسترده‌ای در فرایندهای جداسازی، تصفیه و ضدعفونی کردن استفاده می‌شود. شایع‌ترین کاربردهای آن رسوب‌زدایی و تصفیه آب است. در بسیاری از کاربردهای این چنینی، رزین‌های تبادل یونی به عنوان یک جایگزین انعطاف پذیرتر به جای استفاده از زئولیت‌های طبیعی یا مصنوعی معرفی شدند. همچنین رزین‌های تبادل یونی در پروسه فیلتراسیون بیودیزل بسیار کاربردی هستند.

پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال ۱۸۵۰ و به دنبال مشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال ۱۸۷۰ با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانی‌های طبیعی به خصوص زئولیت‌ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند. در واقع به رزین‌های معدنی، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می‌کردند و به جای آن یون سدیم، آزاد می‌کردند از این رو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیادی داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.

اما زئولیت‌های سدیمی دارای محدودیت‌هایی بودند. این زئولیت‌ها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیون‌هایی از قبیل سولفات، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغییر باقی می‌ماندند. چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه ۱۹۳۰ در هلند زئولیت‌هایی ساخته شد که به جای سدیم فعال، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیت‌ها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف شدند، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزمان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیت آب را کاهش دهند.

برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب، گام‌های اساسی در سال ۱۹۴۴ برداشته شد که باعث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیون‌های آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند، در نتیجه می‌توان با استفاده از هر دو نوع زرین، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه‌گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید؛ بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود؛ و امروزه اکثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب به کار می‌روند رزین‌های سنتزی (مصنوعی) هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.

فهرست مطالب:

تعريف و ويژگي كلي رزين‌ هاي تعويض يوني

تاريخچه رزين ‌هاي تعويض يوني

انواع رزين‌ هاي تعويض يوني

رزين‌ هاي كاتيوني

رزين ‌هاي آنيوني قوي

رزين ‌هاي كاتيوني ضعيف

رزين ‌هاي آنيوني ضعيف

ويژگي‌ هاي شيميايي و فيزيكي رزين‌ هاي تعويض يوني

برگشت ‌پذيري رزين‌ هاي تعويض يوني

حالت فيزيكي رزين‌ هاي تعويض يون

گروه يوني ثابت در رزين ‌هاي مختلف

ضريب گزينش رزين‌ هاي تعويض يوني

ترتيب علاقه‌ مندي رزين‌ ها به تعويض يون ‌ها

مثال در مورد تعويض يون با توجه به رابطه ضريب گزينش

ظرفيت رزين

روش تعيين ظرفيت جرمي رزين اسيدي قوي

مثال در مورد كاربرد ظرفيت رزين ‌ها

تورم‌ پذيري رزين‌ ها

محدوده pH عملكرد رزين‌ ها

پايداري شيميايي رزين‌ ها

پايداري گرمايي رزين

ويژگي‌ هاي فيزيكي مطلوب رزين‌ ها

اقتصاد رزين ‌ها

مقايسه رزين‌ هاي ضعيف و قوي از نظر راندمان احيا

نشتي ناخالصي‌ ها از رزين‌ ها

چگونه مي ‌توان پي به نشتي و نوع آن برد؟

دستگاه تعويض يوني

انواع بسترها در دستگاه‌ هاي تعويض يون

بستر ثابت

بستر شناور

احياي رزين ‌ها

احياي رزين‌ هاي كاتيوني اسيدي قوي

مشكلات احياي رزين با H2SO4

احياي رزين‌ هاي آنيوني

و...