بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بازیافت رزینهای مستعمل و آماده بکار نمودن مجدد آنها در واحد آب دمین پالایشگاه مجتمع مس سرچشمه
چکیده
در پالایشگاه مس مجتمع مس سرچشمه از رزینهای تعویض یونی جهت تولید آب بدون یون استفاده میشود. طول عمر رزینهای مورد استفاده در این پالایشگاه به گفته سازندگان ۵ سال بوده است. این رزینها حدود ۰۲ سـال در واحـد آب دمین پالایشگاه مس کارکرده و اخیراﹰ تعویض شدند. دلایل تعویض این رزینها، افزایش میزان سود و اسید احیا کننـده و کاهش زمان آبدهی و کاهش کیفیت آب خروجی بود. رزینهای مـستعمل در بـشکههـای ۰۰۲ لیتـری انبـار شـدند. در تحقیق حاضر سعی شده رزینهای مستعمل، به دلایل اقتصادی و زیست محیطی بازیافت و مورد اسـتفاده مجـدد قـرار گیرند. در این راستا ابتدا ظرفیت عملی و کلی رزینهای نو و مستعمل محاسبه و مقایسه شد تا میزان آلودگی رزینهـای مستعمل و یا میزان تبدیل رزینهای قوی به ضعیف مشخص شود. نتایج حاکی از آن بود که رزینهای آنیـونی هیچگونـه آلودگی نداشتند اما در رزینهای کاتیونی آلودگی آهن مشاهده شد. همچنین مشاهده شد که خرد شدن دانههای هـر دو نوع رزین کاتیونی و آنیونی اتفاق افتاده و همین امر سبب توزیع نامناسب سیال در بستر و افزایش افت فشار سیستم بوده است. آلودگی آهن رزینهای کاتیونی به روش شیمیایی حذف شده و کلیه رزینها خرده گیری شدند. در نهایـت مجـدداﹰ ظرفیت کلی و عملی رزینها اندازه گیری شدند که نتایج بسیار شبیه به رزینهای نو بود.
واﮊه های کلیدی: بازیافت- رزین- تعویض یون- آب دمین- رفع آلودگی
۱- مقدمه
امروزه همراه با روند توسعه انسانی و گسترده شدن صنایع، نگرانیهای جهانی در ارتباط با آلودگی محـیط زیست بیشتر شـده اسـت. عـلاوه بـر ایـن لـزوم بـازنگری بـه فرآینـدهای صـنعتی متـداول در جهـت کـاهش وابستگیهای خارجی و نیز حفظ سرمایههای ملی، ما را بر آن داشت تا پروﮊه حاصل را تعریف نماییم. در واحد تولید آب دمین پالایشگاه مجتمع مس سرچشمه، مدت ۰۲ سال از رزینهای تعویض یونی استفاده شده اسـت.
۰
.در اواخر دوره سرویس دهی این رزینها، کیفیت آب خروجی به شدت پایین آمده بود و رزینهـا کـارائی خود را از دست داده بودند. کم شدن مدت زمان آب دهی رزینها، افزایش مقدار سـود و اسـید مـصرفی جهـت احیا رزینها، افت فشار، کانالینگ و توزیع نامناسب سیال در ستون از دیگر مشکلات پدید آمده بود. با بازیافـت این رزینها اهداف زیر حاصل شد:
۱- اجتناب از آلودگی محیط زیست ناشی از رهاسازی رزینهای مستعمل در طبیعت.
۲- اجتناب از آلودگی محیط زیست ناشی از مـصرف بـیش از حـد مـواد شـیمیایی احیـا کننـده هنگـام استفاده از رزینهایی با راندمان پایین و کاهش هزینه خرید این مواد.
۳- صرفه جویی در خرید رزینهای جدید جهت استفاده در واحد بصورت جبرانی.
۴- حذف هزینههای گزاف مربوط به انهدام رزینهای مستعمل براساس استانداردهای زیست محیطی.
۲- روش تحقیق
به منظور تعیین ظرفیت رزینهای کاتیونی و آنیونی اقدام به نمونه برداری گردید تا مقایسهای میان ظرفیت رزینهای مستعمل و نو صورت پذیرد. لذا از بشکههای حاوی رزینهای مستعمل چند نمونه برداشته شد و نمونههای نو نیز در اختیار قرار گرفت. نمونـههـای مورد نظر تا زمان آزمایش مرطوب نگه داشته شدند.
نوع و کد رزینهای نو و مستعمل بقرار زیر میباشند. الف- رزینهای نو
جدول ۱- نوع رزین نو
جدول ۲ - نوع رزین مستعمل
همانطور که در جداول بالا مشاهده میشود، دو نوع رزین نو و مستعمل استفاده شده در پالایشگاه از نظ ر کد بـا یکـدیگر متفـاوت میباشند. رزین نو با نام تجاری پرولیت و رزین مستعمل آمبرلایت شناخته میشود ولی لازم به ذکر است که این دو نـوع رزیـن از نظـر کارکرد و نوع مشابه بوده و فقط کدها و نام تجاری آنها متفاوت میباشد.
رنگ و شکل ظاهری رزینهای نو و مستعمل
قبل از ظرفیت سنجی، رنگ و شکل ظاهری رزینهای نو و مستعمل مورد مقایسه قرار گرفت.
جدول شماره ۳- مقایسه رنگ رزینهای کاتیونی نو و مستعمل
جدول ۴- مقایسه رنگ رزینهای آنیونی نو و مستعمل
به علت تفاوت رنگ رزینهای نو و مستعمل آنیونی ( نو: سـفید - مـستعمل : قهـوه ای ) و نیـز وجـود رزیـن هـای خـرد شـده در رزینهای مستعمل، ابتدا رزینهای آنیونی توسط محلول آب نمک قلیایی (حـاوی ۲% سـود و ۰۱% نمـک طعـام) در دمـای ۰۵ درجـه سانتیگراد شستشو داده شدند تا بدین ترتیب آلودگی رزینهای آنیونی به مواد آلی و نیز در صورت بروز پدیده پلیمریزاسـیون سـیلیس بر طرف گردد.
تعیین درصد خردشوندگی رزینهای آنیونی
جدا کردن رزینهای خرد و شکسته با اسـتفاده از غربالهـای بـامش ۳/۰، ۴/۰، ۵/۰، ۶/۰میلـیمتـر انجـام گردیـد زیـرا اسـتاندارد دانهبندی رزینها ۳/۰ میلیمتر میباشد و مبنای خرد شوندگی در این تست ها مقدار رزین خارج شده از الک ۳/۰ میلیمتر میباشد. در این دانهبندی بترتیب الکهای۳/۰و ۴/۰ و ۵/۰ و ۶/۰ میلیمتر را روی هم قرار داده و رزین های آنیونی و کـاتیونی نـو و مـستعمل را روی الک ۶/۰ میلی متر ریخته و دانه بندی را انجام داده و نتایج بدست آمده در جدول شماره ۶ آورده شده است.
تعیین ظرفیت عملی و کل رزینهای نو و مستعمل
لازم به ذکر میباشد که تعیین ظرفیت کل رزینها و مقایسه با رزین های نو بهمنظور تعیین درصـد تبـدیل رزیـنهـای قـوی بـه ضعیف بوده و تعیین ظرفیت عملی آنها و مقایسه با رزینهای نو به منظور تعیین آلودگی در رزینها می باشد. برای تعیین این ظرفیتهـا از روشهای استاندارد 1C.E.R.L ، گزارش ۴۹۷ موجود درکتاب modern power station practice استفاده شده است.
الف: تعیین ظرفیت کل رزین آنیونی (CT)
مقـدار مشخـصی رزیـن آنیـونی را در بـورت قـرار داده و ml ۰۵۲۱ از محلـول کلریـد آمونیـوم ۱٪ حجمـی را از آن عبـوردادیم. ml ۰۰۰۱ محلول خروجی اولیه را در ظرفی قرار داده و ml۰۵۲ بعدی را در ظرف دیگری جمع آوری نمودیم. ml ۰۰۱ از محلول اولیه کلرید آمونیوم تهیه کرده وآنرا به همراه محلول های خروجی از بورت، توسط محلول نیترات نقـره بـا نرمالیتـه مـشخص تیتـر نمـودیم. سپس ml ۰۰۰۱ محلول سولفات سدیم ۴٪ وزنی به حجمی تهیه کرده و آنرا نیز از ستون رزینـی گذرانـدیم. ml ۰۰۱ از محلـول اولیـه سولفات سدیم را به همراه محلول سولفات سدیم خروجی با همان نیترات نقره تیترنمودیم. در نهایت با اسـتفاده از رابطـه زیـر ظرفیـت کلی رزینهای آنیونی بدست آمد:
در این فرمول:
: N نرمالیته محلول نیترات نقره
t1 : حجم نیترات نقره مصرف شده در تیتراسیون ml ۰۰۰۱ اولیه کلرید آمونیوم خروجی بر حسب ml
t2 : حجم نیترات نقره مصرف شدهدر تیتراسیون ml ۰۵۲ ثانویه کلرید آمونیوم خروجی بر حسب ml
t3 : حجم نیترات نقره مصرف شده در تیتراسیون ml ۰۰۱ محلول کلرید آمونیوم اولیه بر حسب ml
t4 : حجم نیترات نقره مصرف شده در تیتراسیون ml ۰۰۰۱ محلول سولفات سدیم خروجی بر حسب ml
t5 : حجم نیترات نقره مصرف شده در تیتراسیون ml ۰۰۱ محلول سولفات سدیم اولیه بر حسب ml
: W وزن رزین مرطوب بر حسب گرم
: M درصد رطوبت موجود در رزین
ب : تعیین ظرفیت عملی رزین آنیونی (CO)
مقدار مشخصی از رزین آنیونی را در بورت قرار داده و ابتدا آنرا با محلول اضافی کلرید آمونیوم ۰۱٪ بطـور کامـل بـه فـرم کلریـدی در آوردیم. سپس آنرا با محلول اضافی سود ۲٪ بطور کامل به فرم هیدروکسیدی درآوردیم و با آب مقطر شستیم. سپس از روی این رزین آنقدر اسیدسولفوریک N ۳۰۰/۰ عبور دادیم تا PH کاهش ناگهانی نشان داد. در این زمان حجم مایع عبور داده شده از رزین را حـساب نموده و با استفاده از فرمول شماره ۲ ظرفیت عملی را محاسبه کردیم. در این فرمول :
(۲) CO 3VV1
: V حجم رزین مرطوب
: V1 حجم اسید سولفوریک ۳۰۰/۰ نرمال عبور داده شده از ستون تا زمانی که pH کاهش یابد
