کلر باقیمانده (عمدتاً اسید هیپوکلرو HOCl و هیپوکلریت OCl-) یک اثر اکسید کننده و مخرب قوی بر روی رزین های تبادل یونی دارد. این تخریب یک فرآیند تخریب شیمیایی است که به طور قابل توجهی طول عمر رزین را کوتاه می کند و ظرفیت تبادل آن را کاهش می دهد.
هسته رزین تبادل یونی، ستون فقرات پلیمری متقابل- آن است. کلر باقیمانده به عنوان یک اکسید کننده قوی به ساختار حلقه بنزن حمله می کند و معطر بودن آن را از بین می برد. جدی تر، اکسیده و شکسته می شود-پیوندهای کربنی که زنجیره های پلیمری و پیوندهای پلیمری عامل پیوند متقابل-دیوینیل بنزن را به هم متصل می کند.
برای گروه های عاملی مانند گروه های اسید سولفونیک، تخریب اکسیداتیو ستون فقرات توسط کلر باقیمانده، نقاط اتصال گروه های اسید سولفونیک را ضعیف می کند و در نهایت منجر به جدا شدن گروه های اسید سولفونیک و از دست دادن ظرفیت تبادل می شود.
اکسیداسیون رزین توسط کلر باقیمانده باعث کاهش دائمی ظرفیت تبادل می شود. گروه‌های عاملی آسیب‌دیده را نمی‌توان بازسازی کرد و در نتیجه ظرفیت درمان با رزین کاهش می‌یابد. چرخه‌های عملیاتی کوتاه‌تر نیاز به بازسازی مکرر دارند و هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهند (بازسازنده، مصرف آب، زمان). و شکستن رزین، زیرا تخریب اکسیداتیو ستون فقرات منجر به کاهش استحکام رزین شده و آن را شکننده و شکننده می‌کند. زباله ها افت فشار سیستم را افزایش می دهند، توزیع کننده های آب را مسدود می کنند و پساب را آلوده می کنند. مواد آلی حل می شوند و محصولات تخریب (مانند اسیدهای آلی با وزن مولکولی کم و آمین ها) از رزین خارج می شوند و آب تصفیه شده را آلوده می کنند.
چگونه کلر باقیمانده را حذف کنیم؟
روش های حذف کلر باقیمانده باید کارآمد، قابل اعتماد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند. روش های اصلی به شرح زیر است:
1. جذب کربن فعال
یک بستر کربن فعال خوب طراحی شده (زمان تماس بستر خالی EBCT معمولاً 5-15 دقیقه است) می تواند کلر باقیمانده ورودی را از 1-2 میلی گرم در لیتر به کمتر از 0.01 میلی گرم در لیتر کاهش دهد.
ظرفیت جذب کربن فعال برای کلر باقیمانده بسته به نوع کربن، کیفیت آب و شرایط عملیاتی معمولاً در محدوده 0.1-1.0 gCl2/g کربن فعال است. این بدان معناست که یک کیلوگرم کربن فعال می تواند صدها تا هزاران لیتر آب کلردار (بر اساس غلظت کلر باقیمانده 1 میلی گرم در لیتر) را تصفیه کند.
کربن فعال دارای یک سطح ویژه بزرگ (معمولاً 800-1500 متر مربع در گرم) و ساختار ریز متخلخل به خوبی توسعه یافته است، که آن را قادر می سازد تا کلر باقیمانده را از طریق جذب فیزیکی و کاهش شیمیایی به طور موثر حذف کند (کاهش مکان های روی سطح کربن فعال باعث کاهش HOCl/OCl-Cl- می شود).
Advantages: High removal efficiency (typically >99٪، قادر به حذف همزمان مواد آلی، بو، رنگ و سایر آلاینده ها از آب است. عملیات ساده و نگهداری نسبتا راحت (شستشوی معکوس منظم، تعویض پس از اشباع).
2. دوز عامل کاهنده شیمیایی:
از نظر تئوری، حذف 1 میلی گرم در لیتر کلر باقیمانده (Cl2) تقریباً به 1.46 میلی گرم در لیتر NaHSO3 (یا تقریباً 1.34 میلی گرم در لیتر SO2) نیاز دارد. در کاربردهای عملی، با در نظر گرفتن واکنش‌های ناقص و اطمینان از حاشیه ایمنی، نسبت دوز معمولاً 1.8:1 تا 3:1 (mg NaHSO3: mgCl2) است.
پمپ‌های نظارت و اندازه‌گیری دقیق کلر باقیمانده آنلاین برای کنترل حلقه بسته مورد نیاز است تا از دوز کم (که به رزین آسیب می‌رساند) یا بیش از حد (که باعث هدر رفتن معرف‌ها و ممکن است یون‌های اضافی مانند SO₄2- شود) اطمینان حاصل شود.
مزایا: واکنش بسیار سریع (ثانیه)، کنترل دقیق دوز، ردپای کوچک، مناسب برای مدیریت نرخ جریان زیاد یا موقعیت هایی با نوسانات زیاد در غلظت کلر باقیمانده.
3. تابش اشعه ماوراء بنفش (UV) (کمتر استفاده می شود): طول موج های خاص نور UV (عمدتا 254 نانومتر) می تواند کلر باقیمانده را فتولیز کند. با این حال، راندمان آن نسبتا کم است (نیاز به دوزهای بالاتر)، هزینه بالا، و دارای الزامات مربوط به کدورت آب و عبور نور است. به طور کلی به عنوان یک روش اصلی برای حفاظت از رزین و حذف کلر استفاده نمی شود، بلکه برای ضد عفونی یا به عنوان یک روش کمکی استفاده می شود.
