خانه » آب و فاضلاب » تصفیه آب به روش تبادل یونی رزینی

تصفیه آب به روش تبادل یونی رزینی

نحوه عملکرد دستگاه تبادل یونی

در سیستم تبادل یونی، رزین تبادل یونی قرار گرفته است تا با تبادل یون، یون های آلاینده موجود در آب را از بین ببرد.

این رزین ها در سیستم تبادل یونی، یک بستر را تشکیل می دهند

در مخازن مخصوصی که عمق آن ها عمدتا بین ۳۰ تا ۶۰ اینچ است، ساخته شده اند.

در برخی از انواع سیستم های تبادل یونی، از بستر های شن و ماسه، به عنوان بستر پشتیبان رزین تبادل یونی استفاده می شود.

آب از طریق ورودی آب به سیستم تبادل یونی وارد می شود.

آب در این مرحله وارد بستر های پشتیبان رزین تبادل یونی سیستم تبادل یونی می شود

تا بخشی از آلاینده های خود را از دست بدهد.

پس از آن آب وارد بستر اصلی تبادل یونی که همان رزین های تبادل یونی سیستم تبادل یونی هستند، می شوند.

در این مرحله یون هایی مانند کلسیم، منیزم، اهن و … حذف می شوند.

پس از این مرحله می توان یک دستگاه ضدعفونی کننده آب را در سیستم تبادل یونی داشت تا آب از هر گونه میکروارگانیسم بیماری زا عاری شود.

در ادامه به منظور حفاظت از دستگاه، سیستم تبادل یونی باید یک سیستم بک واش داشته باشد تا آلاینده های موجود در فیلتر ها را از آن ها خارج کند.

ممکن است این سیستم بک واش حتی از یک شست و شوی ساده با نمک طعام کمک بگیرد تا رزین سیستم تبادل یونی احیا شود.

رزین تبادل یونی و سازوکار تبادل یون

رزین تبادل یونی یا پلیمر تبادل یونی، رزینی است که به عنوان واسطه ای برای تبادل یونی در سیستم تبادل یونی عمل می کند.

رزین تبادل یونی سیستم تبادل یونی، یک ماتریس نامحلول است که به طور معمول به صورت ریز دانه های کوچک (شعاع 0.25-0.5 میلی متر)

با رنگ معمولاً سفید یا مایل به زرد، از یک لایه پلیمر آلی ساخته می شوند. این دانه ها معمولاً متخلخل هستند

و سطح وسیعی را در داخل و درون آن ها به دام می اندازند که به همراه رها سازی یون های دیگر بهم پیوسته و بنابراین فرآیند تبادل یونی نامیده می شود.

انواع مختلفی از رزین تبادل یونی وجود دارد. بیشتر رزین های تجاری از پلی استایرن سولفونات ساخته می شوند.

 

 

دانه های رزینی تبادل یونی

رزین های تبادل یونی در سیستم تبادل یونی به طور گسترده ای در فرایند های مختلف جداسازی، تصفیه و ضد عفونی استفاده می شوند.

متداول ترین نمونه ها نرم سازی آب و تصفیه آب است.

در بسیاری از موارد، رزین های تبادل یونی در چنین فرآیند هایی به عنوان جایگزین انعطاف پذیرتر برای استفاده از زئولیت های طبیعی یا مصنوعی معرفی شدند.

همچنین، رزین های تبادل یونی در روند فیلتراسیون بیودیزل بسیار موثر هستند.

بیشتر رزین های تبادل یونی معمولی بر پایه پلی استایرن با لینک عرضی هستند.

سایت های مبادله یونی واقعی پس از پلیمریزاسیون معرفی می شوند. به علاوه در مورد پلی استایرن، اتصال متقاطع توسط کوپلیمریزاسیون استایرن و چند درصد دیوینیل بنزن ایجاد می شود.

پیوند عرضی ظرفیت تبادل یونی رزین را کاهش می دهد و مدت زمان مورد نیاز برای انجام فرایند های تبادل یونی را طولانی می کند

اما مقاومت رزین را بهبود می بخشد. اندازه ذرات همچنین بر پارامتر های رزین تأثیر می گذارد.

ذرات کوچکتر سطح خارجی بزرگتری دارند ، اما باعث از بین رفتن بیشتر سر در فرایند های سیستم تبادل یونی می شوند.

رزین های تبادل یونی علاوه بر اینکه به عنوان مواد مهره ای شکل ساخته می شوند، به صورت غشایی نیز تولید می شوند.

این غشا های تبادل یونی، که از رزین های تبادل یونی بسیار متقاطع ساخته شده اند، اجازه عبور آب را می دهند، اما یون ها نمی توانند از آن ها خارج شوند.

 

 

خلاصه

زیست معدنی سازی فرآیندی پویا ، پیچیده و مادام العمر است که در آن موجودات زنده رسوبات نانوکریستالهای معدنی درون ماتریس های آلی را کنترل می کنند

و بافت های بیولوژیکی ترکیبی منحصر به فردی ایجاد می کنند ، به عنوان مثال مینا ، عاج ، سمان و استخوان.

درک روند رسوب مواد معدنی برای توسعه درمان های مربوط به بیماری های مربوط به مواد معدنی و همچنین برای نوآوری و توسعه داربست ها مهم است.

این بررسی مروری جامع از اطلاعات به روز تئوری های توصیف سازوکارهای احتمالی و عواملی را که به عنوان آگونیست و آنتاگونیست معدنی سازی نقش دارند ، ارائه می دهد.

سپس ، نقش یون های کلسیم و فسفات در حفظ دندان و سلامت استخوان شرح داده شده است.

در طول زندگی ، دندان ها و استخوان ها به دلیل آرایش و محل قرارگیری آناتومیک ، با تأکید ویژه بر روی دندان ها در معرض خطر مین زدایی قرار دارند.

دندان ها در معرض غذا ، نوشیدنی و میکروبیوتای دهان قرار می گیرند. بنابراین ، آنها مقاومت بالایی در برابر خنثی سازی موضعی دارند که با استخوان قابل مقایسه نیست.

مکانیسم هایی که به وسیله آنها فرآیند استخراج مجدد – بازسازی مجدد در دندان ها و استخوان ها اتفاق می افتد

و روش های درمانی / فن آوری های جدید که باعث از بین بردن مواد معدنی سازی یا تقویت مجدد مجدد مواد معدنی می شوند

نیز مورد بحث قرار گرفته اند. فناوری های مورد بحث شامل کامپوزیت هایی با مواد معدنی غیر آلی در اندازه نانو و میکرون است

که علاوه بر تقویت ترمیم طبیعی تر بافت های اطراف ، می توانند از خواص مکانیکی دندان و استخوان تقلید کنند.

تبدیل این فن آوری های جدید به محصولات و رویه ها باعث بهبود مراقبت های بهداشتی در سراسر جهان می شود.

قابل اعتماد و متخصص:

مینا ، عاج ، سیمان و استخوان از ترکیبات طبیعی هر دو اجزای آلی و غیر آلی هستند. استخوان ، سمنتوم و عاج ، بافت همبند تخصصی هستند ، در حالی که مینای دندان منشأ اکتودرمی دارد. برای بافتهای همبند تخصصی (استخوان ، سیمان و عاج) ، کلاژن نوع I ~ 90٪ از ترکیبات آلی آنها را تشکیل می دهد ؛ 1،2 پروتئین غیر کلاژن باقیمانده را تشکیل می دهد.

از طرف دیگر ، مینا کلاژن کمی دارد یا فاقد آن است و ماتریس آلی آن از پروتئین غیر کلاژن تشکیل شده است که 90٪ آملوژنین است.

3 جز component غیر آلی این بافت های سخت شامل آپاتیت بیولوژیکی ، Ca10 (PO4) 6 (OH) است.

2 محتوای غیرآلی مینای دندان (~ 90 cry بلورهای منشوری) نسبت به عاج و استخوان (~ 70 cement) و سیمان (45) است. سلول واحد آپاتیت بیولوژیکی به شکل شش ضلعی است.

تکرار سلولهای واحد ، بلورهایی با اندازه های مختلف تولید می کنند.

در عاج ، کریستالها دارای بشقابی مانند طول 50 نانومتر ، عرض 20 نانومتر و ضخامت 2-5 نانومتر هستند.

4 در استخوان ، بلورهای are 2-6 نانومتر ضخامت ، 30-50 نانومتر عرض و 60- شناخته شده است.

100 نانومتر طول .5 با این حال ، آنها از نظر مینای دندان بزرگتر و دارای جهت گیری بالاتری نسبت به استخوان و عاج هستند ، و آن را به سخت ترین بافت بدن تبدیل می کنند.

به دلیل وجود انواع جایگزینی ها و جای خالی در آپاتیت بیولوژیکی ،

نسبت کلسیم فسفات آن با هیدروکسی آپاتیت استوکیومتری متفاوت است (HA ، 1.67). آپاتیت مینای دندان ،

شبیه HA استوکیومتری

جایگزینی کمتری نسبت به ماده معدنی استخوان و عاج دارد. 6 نمونه هایی از جایگزینی یون

که می تواند در آپاتیت بیولوژیکی رخ دهد شامل جایگزینی یون های کلسیم با منیزیم و سدیم ،

جایگزینی مکان های هیدروکسیل با فلوراید و کلرید و جایگزینی هر دو محلات فسفات و هیدروکسیل با کربنات.

با جایگزینی های یونی ، تغییرات قابل توجهی در خصوصیات آپاتیت ممکن است رخ دهد ،

به عنوان مثال ، جایگزینی منیزیم مانع رشد کریستال می شود ، جایگزینی کربنات حلالیت را افزایش می دهد

و جایگزینی فلورید حلالیت را کاهش می دهد. 3 محتوای کربنات استخوان و دندان HA 4 – -8؛ است.

با افزایش سن

محتوای کربنات افزایش می یابد اما هیدروژن فسفات کاهش می یابد .3،4 نسبت محتوای غیر آلی به آلی با توجه به بافت متفاوت است.

چنین تغییراتی خصوصیات هر بافت را منعکس می کند. به عنوان مثال ، با محتوای غیر آلی بالا ، مینای دندان سخت تر و مقاوم در برابر زور نسبت به سایر بافت های سخت بدن است.

با این حال ، با محتوای آلی بالا ، عاج از انعطاف پذیری بیشتری نسبت به مینا برخوردار است و بنابراین یک لایه انعطاف پذیر در زیر مینا و سیمان ایجاد می کند.

بعلاوه ، این بافتهای سخت ظرفیت بازسازی متفاوتی دارند. برخلاف آموبلاست ها و ادونتوبلاست ها ، که در مراحل بعدی محلول هیچ اجسام سلولی در محصولات ترشح شده خود باقی نمی گذارند ،

بسیاری از سیمان بلاست ها و استئوبلاست ها توسط سیمان و استخوان تشکیل شده

به دام افتاده و به ترتیب به سلول های سیمانی و استئوسیت تبدیل می شوند.

اگرچه استخوان یک بافت کاملاً سازگار است (یعنی به طور مداوم تحت بازسازی قرار می گیرد) ، سمنت ظرفیت احیا بسیار کند 7 دارد و در شرایط عادی جذب نمی شود.

عاج و مینا در حین ادنتوژنز ساختار نهایی خود را ایجاد می کنند. عاج با تشکیل عاج ثانویه و سوم توانایی بازسازی را دارد

اما مینای دندان توانایی احیا را ندارد. برخلاف استخوان های اسکلتی ، استخوان های صورت از هر دو استخراج می شوند

 

 

 

استخراج دندان و استخوان

کانی سازی فرآیندی مادام العمر است ، که در آن یک ماده غیر آلی بر روی یک ماتریس آلی رسوب می کند.

فرآیندهای بیولوژیکی طبیعی شامل تشکیل بافتهای پیوندی سخت ، مانند استخوان ، عاج و سیمان است

که در آن فیبریل های کلاژن داربستی را برای آرایش کاملاً سازمان یافته بلورهای فسفات کلسیم سازمان یافته به صورت یک محوره تشکیل می دهند.

9 فرآیندهای پاتولوژیک کانی سازی منجر به کلسیفیکاسیون در رگ های خونی می شود

و یا برای مثال ، در کلیه یا تشکیل سنگ صفرا .10 درک روند رسوب مواد معدنی برای توسعه درمان بیماری های مرتبط با مواد معدنی و همچنین برای نوآوری و توسعه داربست ها مهم است.

با این حال ، هنوز شکافهای اساسی در درک روند وجود دارد.

در حالی که ساختار کلاژن معدنی اکنون به خوبی شناخته شده است ،

اما چگونگی رسوب مواد معدنی با نظم مکانی و سلسله مراتبی موجود در بافت ها هنوز تا حد زیادی ناشناخته است.

سلول ها فرآیند کانی سازی مورفولوژی بلور ، رشد ، ترکیب و مکان را کنترل می کنند.

با این وجود ، مولکول های ماتریکس خارج سلولی (ECM) و یک سری آنزیم ها ، ورود و تثبیت نمک های معدنی (یون های کلسیم و فسفات) را در استخوان ، عاج و مینای دندان هدایت می کنند.

دندانها

دندان ها از مینای دندان ، کمپلکس پالپ – عاج و سمان ساخته شده اند. عاج بزرگترین قسمت دندان را تشکیل می دهد. این ماده 70٪ از نظر وزنی معدنی است

و محتوای آلی آن 20٪ از ماتریس را تشکیل می دهد و 10٪ باقیمانده آن آب است. کلاژن نوع I جز primary اصلی بخش آلی عاج است ، که> 85٪ را تشکیل می دهد

و مقادیر باقیمانده آن کلاژن نوع III و V است

قسمت غیر کلاژن ماتریس آلی عمدتا از فسفوپروتئین عاج تشکیل شده است

که 50٪ است. از بخش غیر کلاژن. ماتریس معدنی باقیمانده عمدتاً از HA تشکیل شده است

11 چندین مطالعه نشان داده است

که کلاژن موجود در ماتریس مینا در طی مواد معدنی و بلوغ کاملاً با تمام اجزای آلی دیگر حذف می شود

12-14 این مطالعات نظریه های قبلی را که پیشنهاد می کردند درصد کمی کلاژن پس از بلوغ مینای دندان حفظ می شود

15،16 یک مطالعه اخیر نتیجه گرفت که حداقل محتوای کلاژن وجود دارد

بیشتر انواع I و V ، در مینای دندان معدنی و بالغ در مقایسه با عاج یافت می شود

17،18 معمولاً اعتقاد بر این است که HA به طور کلی در داخل مواد دندان آلی موجود در ساختار دندان قرار گرفته و پوشش داده می شود

در حالی که خواص فیزیکی دندان ها تا حد زیادی به وجود مینای دندان نسبت داده می شود

اما این فرضیه نیز مطرح می شود که کلاژن به عنوان یک غلاف پروتئین محافظ فعال از شبکه بلوری بلورین HA عمل می کند

کلاژن نوع I

، هتروتریمر دو زنجیره α1 (I) و یک زنجیره α2 (I) در یک ساختار مارپیچ سه گانه تا شده ، دارای ساختار میله مانند قطر 1.5 نانومتر و طول> 300 نانومتر است

دامنه مارپیچ سه گانه توسط N- و C- پروپتیدهای غیرهلیکی احاطه شده است

این شکل از کلاژن ، معروف به پروکلاژن ، از سلول ها ترشح می شود ، به عنوان مثال ، فیبروبلاست ها ، ادونتوبلاست ها و استئوبلاست ها به فضاهای خارج سلول که در آن با حذف N- و C-پروپپتیدها به تروپوکلاژن تبدیل می شود

سپس تروپوکلاژن می تواند خود به خود به صورت فیبریل مونتاژ شود (به عنوان مثال ، فیبریل از بسته بندی متناوب مولکول های کلاژن جداگانه ساخته می شود

طوری که در طول سطح فیبریل و کانال هایی که از لبه های فیبریل گسترش می یابند ، شکاف های دوره ای وجود دارد)

طول هر واحد کلاژن 300 ~ نانومتر است و 67 نانومتر units با واحدهای همسایه همپوشانی دارد. 19 الیاف شامل مناطق شکاف 40 نانومتر بین واحدهای کلاژن پایان به انتها است

سته بندی کلاژن با اثر متقابل پراکندگی ضعیف و هیدروژن و همچنین با اتصالات عرضی قوی بین مولکولی تثبیت می شود

این تثبیت برای پایداری ساختاری و عدم حل شدن کلاژن در آب ضروری است

20 افزایش طول و انتها و تجمع جانبی فیبرهای کلاژن مسئول افزایش قطر و مهاجرت آن هستند 21 به سمت مکانی که آنها کانی سازی می کنند

به عنوان مثال ، حرکت کلاژن فیبریل ها از پروگزیمال تا پروستنتین دیستال که در آن ماده معدنی اتفاق می افتد

3 در عاج ، کلاژن نوع I ~ 56٪ ماده معدنی را در حفره ها و منافذ فیبرهای خود جای می دهد. پروتئین های غیر کلاژن به عنوان بازدارنده ها

پروموترها و / یا تثبیت کننده های رسوب مواد معدنی عمل می کنند

به عنوان مثال ، گلیکوپروتئین ها تا بالغ شدن فیبریل های کلاژن و رسیدن به ابعاد صحیح خود ، از کانی سازی زودرس جلوگیری می کنند

پروتئین -1 ماتریس عاجی ، یک فسفوپروتئین اسیدی ، نقش مهمی در شروع هسته سازی و تعدیل مورفولوژی فاز معدنی بازی می کند

22 در طی عاج سازی ، سه نوع کانی سازی معمولاً اتفاق می افتد

این مواد شامل کانی سازی مشتق شده از وزیکول (در عاج گوشته)

کانی سازی مشتق شده از مولکول ECM (در اکثر عاج) و کانی سازی از خون (در عاج اطراف لوله) است

، که یک پیش شرط برای شروع مواد معدنی است. این موکوپلی ساکارید