اسمز معكوس چيست؟

اسمز معكوس، فرايند تصفيه آبي است كه در آن از فشار براي معكوس نمودن جريان اسمزي آب از درون يك غشاي نيمه‌تراوا براي توليد آب خالص و حذف يون‌ها، مولكول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده مي‌شود. اگر يك غشاي نيمه‌تراوا بين دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گيرد آب به صورت طبيعي و تحت خاصيت اسمزي از غلظت پايين‌تر به غلظت بالاتر جريان مي‌يابد. اين پديده تا هنگامي كه پتانسيل‌هاي شيميايي دو طرف برابر گردند ادامه خواهد يافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بين دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزي است. اگر فشاري برابر با اختلاف فشار اسمزي به محلول غليظ‌تر اعمال گردد جريان آب قطع خواهد شد. در صورتي‌كه فشار اعمال شده بيشتر از فشار اسمزي باشد، جهت جريان طبيعي آب، معكوس خواهد گرديد.
در اين روش آب با فشار از ميان غشايي گذرانده مي‌شود كه نيترات و ساير مواد معدني و بسياري از مواد شيميايي و ميكروارگانيسم‌ها (عمدتاً باكتري‌ها) را حذف مي‌كند. نيم تا دو سوم آب پشت اين غشا باقي مي‌ماند كه به عنوان آب پسمانده (Concentrate) دور ريخته مي‌شود. مي‌توان پسماند خروجي را مجدداً به سيستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه جويي به عمل آيد. اگر پسآب خروجي كه نيم تا دو سوم آب را تشكيل مي‌دهد در يك سيكل چرخشي وارد شود مي‌توان راندمان سيستم را افزايش داد.
همچنين بهترين روش نمك زدائي از آب‌هاي شور استفاده از فرايند اسمز معكوس مي‌باشد، زيرا سيستم پيچيده‌اي نداشته و راهبري آن قابليت كنترل بيشتري از ديگر روش‌ها دارا مي‌باشد و با توجه به توسعه روش‌هاي پيشرفته توليد غشاهاي پليمري، به‌كارگيري اين روش، توجيه بيشتري دارد.

كارخانه آب شيرين كني به روش اسمز معكوس:

صنايع امروز براي تصفيه آب مورد استفاده در بخش‌هاي توليد بخار و فرايند خود از سيستم اسمز معكوس به فراواني استفاده مي‌كنند. اساس كار اين دستگاه‌ها بر عبور مولكول‌هاي غير يوني مثل آب از يك غشاء با روزنه‌هاي بسيار ريز بنا شده‌است. اين غشاءها به صورتي ساخته شده‌اند كه مولكول‌هاي خنثي را به راحتي از خود عبور مي‌دهند. به همين دليل آب ورودي به سيستم، كه داراي املاح مختلف است به آب تقريباً خالص تبديل مي‌گردد. در سيستم اسمز معكوس، جريان ورودي يا خوراك (Feed) به دو جريان آب تصفيه شده (Permeate) و پساب غليظ (Concentrate) يا (Brine) تبديل مي‌شود. سيستم اسمز معكوس كه به واسطه فيلتري كه به آن ممبران يا غشاء گفته مي‌شود عمليات جداسازي مولكول را انجام مي‌دهد. به اين صورت كه غشاء يا لايه‌هاي به هم تابيده شده به دور يك لوله استوانه اي كه بيشتر از جنس پلاستيك است با روزنه‌هايي كه اندازه آن‌ها از يك ده هزارم ميكرون كوچكتر هستند آلاينده‌هاي آب را جداسازي مي‌كند. اين آلاينده‌هاي آب شامل نيترات، انگل، باكتري، قارچ، سموم كشاورزي، نمك و ساير املاح محلول آلوده‌كننده مي‌باشند.

اساس كار اسمز معكوس:

فرض كنيد دو ظرف، يكي حاوي آب نمك (۱) و ديگري حاوي آب خالص (۲) توسط يك لوله به يكديگر متصل بوده و هر دو داراي ارتفاع مساوي از آب و در يك سطح قرار داشته باشند. جهت برقراري تعادل در غلظت يون‌هاي سديم و كلرايد از ظرف آب نمك، يون‌هاي نمك به صورت نفوذ مولكولي به ظرف آب خالص انتقال يافته تا تعادل غلظت بين هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بين اين دو ظرف و در مسير جريان آب يك غشاء قرار گيرد كه فقط اجازه دهد مولكول‌هاي آب از آن عبور كنند، يون‌هاي نمك اجازه عبور نخواهند داشت؛ لذا براي برقراري تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) انتقال مي‌يابد و اين عمل تا آنجا ادامه مي‌يابد كه افزايش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمك، فشار مضاعف ايجاد كرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) را ندهد. اين فشار را فشار اسمزي مي‌گويند و تابعي از غلظت نمك در هر دو طرف غشاء مي‌باشد.

تاريخچه اسمز معكوس:

فرايند اسمزي از طريق غشاهاي نيمه تراوا ابتدا در سال ۱۷۴۸ توسط ژان آنتوان نولت مشاهده شد. تا ۲۰۰ سال بعد، اسمز تنها پديده اي بود كه در آزمايشگاه مشاهده شد. در سال ۱۹۵۰، دانشگاه كاليفرنيا در لس آنجلس ابتدا آب نمك زدايي را با استفاده از غشاهاي نيمه تراوا مورد بررسي قرار داد. محققان هر دو دانشگاه كاليفرنيا در لس آنجلس و دانشگاه فلوريدا در اواسط دهه ۱۹۵۰ از آب دريا، آب شيرين توليد مي‌كردند، اما جريان به قدري كم بود كه قابل تجاري سازي نبود.

انتخاب غشاء:

در سيستم اسمز معكوس غشاء يا ممبران مهم‌ترين و حساسترين قسمت دستگاه مي‌باشد. زيرا فشار عملياتي مورد نياز ارتباط مستقيم با ضخامت غشاء و قطر سوراخ‌هاي آن دارد. همچنين غشاء به علت تماس مداوم با مواد شيميايي افزوده شده به آب، بايستي مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد رسوب‌گذار و زيست كُش‌ها (Biocides) واكنش ندهد.
عوامل مؤثر براي مقايسه غشاءها عبارتند از:
قطر سوراخ‌ها
ضخامت
مقاومت در مقابل مواد شيميايي
افت فشارشركت سازنده
سعي مي‌شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معكوس، حتماً تصفيه مقدماتي گردد.
به علت كيفيت بسيار عالي آب خروجي از سيستم اسمز معكوس امروزه بيشتر صنايع از اين روش، به جاي به‌كارگيري سيستم‌هاي تبادل يوني استفاده مي‌كنند. زيرا مبادله‌كننده‌هاي يوني به علت مصرف زياد مواد شيميايي و رزين تبادل يوني، داراي هزينه راهبري و نگهداري زيادي مي‌باشند.

پمپ‌هاي فشار قوي:

پمپ‌هاي فشار بالا فشار لازم براي عبور آب از غشا را فراهم مي‌كنند. فشار لازم براي آب لب شور معمولي از ۱٫۶ تا ۲٫۶ مگاپاسكال (۲۲۵ تا 376 psi) است. در مورد آب دريا، فشار از ۵٫۵ تا ۸ مگاپاسكال (۸۰۰ تا 1180 psi) متغير است. تأمين اين فشار نياز به مقدار زيادي انرژي دارد. در سيستم‌هايي كه از بازيافت انرژي استفاده مي‌شود، بخشي از كار پمپ فشار بالا توسط دستگاه بازيابي انرژي تأمين مي‌شود، كه باعث كاهش انرژي ورودي به سيستم مي‌شود.

تصفيه آب و فاضلاب:

آرايه اي از فيلترهاي اسمز معكوس در يك كارخانه آب شيرين كنتصفيه آب باران با روش اسمز معكوس براي آبياري فضاي سبز و مصارف سرمايش دستگاه‌هاي آب خنك در شهرهاي بزرگ دنيا به عنوان راه حلي براي مشكل كمبود آب مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
در صنعت، در نيروگاه‌ها، اسمز معكوس مواد جامد حل شده را از آب ديگ‌هاي بخار حذف مي‌كند. اين كار رسوب گذاري را در تأسيسات كاهش داده و از خرابي آن‌ها جلوگيري مي‌كند. رسوب گذاري داخل يا خارج لوله‌هاي ديگ بخار با كاهش كارايي آن و همچنين توليد بخار ضعيف، باعث توليد برق ضعيف در توربين مي‌شود.
همچنين براي تميز كردن پساب و آب‌هاي زيرزميني لب شور از اسمز معكوس استفاده مي‌شود. فاضلاب در حجم‌هاي بزرگ (بيش از ۵۰۰ متر مكعب در روز) ابتدا بايد در يك تصفيه خانه پيش تصفيه شود و پس از آن پساب پاكيزه تحت سيستم اسمز معكوس قرار مي‌گيرد. به اين طريق هزينه تصفيه به‌طور قابل توجهي كاهش مي‌يابد و عمر غشاء سيستم اسمز معكوس افزايش مي‌يابد.
فرايند اسمز معكوس را مي‌توان براي توليد آب ديونيزه استفاده كرد.
فرايند اسمز معكوس براي تصفيه آب نياز به انرژي حرارتي ندارد. دبي جريان سيستم‌هاي اسمز معكوس را مي‌توان با پمپ‌هاي فشار بالا كنترل كرد. بازيابي آب خالص بستگي به عوامل مختلفي، از جمله اندازه غشاء، اندازه سوراخ‌هاي غشاء، دما، فشار عملياتي و مساحت جانبي غشاء دارد.

صنايع غذايي:

علاوه بر نمك زدايي، اسمز معكوس يك فرايند ارزان‌تر براي افزايش غلظت مايعات غذايي (براي مثال آب ميوه‌ها) نسبت به فرآيندهاي معمول حرارتي است. با تحقيقاتي كه روي افزايش غلظت آب پرتقال و آب گوجه فرنگي انجام شده‌است مزاياي آن عبارت بوده‌اند از: هزينه عملياتي پايين‌تر و توانايي اجتناب از فرايندهاي نياز به گرما كه آن را براي مواد حساس به گرما مانند پروتئين‌ها و آنزيم‌ها كه در اكثر محصولات غذايي موجود است مناسب مي‌سازد.
از اسمز معكوس به‌طور گسترده‌اي در صنعت لبني براي توليد پودر پروتئين وِي (Whey) و افزايش غلظت شير (براي كاهش هزينه‌هاي حمل و نقل) استفاده مي‌شود. در فراِيند ساخت پنير، آب پنير يا Whey (مايع باقي‌مانده پس از توليد پنير) با استفاده از اسمز معكوس از غلظت ۶٪ مواد جامد محلول به ۱۰–۲۰٪ مواد جامد محلول (قبل از الترافيلتراسيون) تغليظ مي‌شود. پس از اتمام فرايند اولترافيلتراسيون مي‌توان از پودرهاي مختلف آب پنير، از جمله پروتئين وِي ايزولات استفاده كرد. علاوه بر اين، خروجي رقيق (Permeate) فرايند اولترافيلتراسيون كه حاوي لاكتوز است، توسط اسمز معكوس از ۵٪ جامد تا ۲۲–۱۸٪ جامد تغليظ مي‌شود تا هزينه‌هاي كريستال سازي و خشك كردن پودر لاكتوز را كاهش داد.

تصفيه آب چيست؟

تصفيه آب ، هر فرآيندي است كه كيفيت آب را بهبود مي‌بخشد تا آن را براي يك هدف خاص مناسب‌تر سازد. هدف استفادهٔ نهايي ممكن است نوشيدن، تأمين آب صنعتي، آبياري، نگهداري جريان رودخانه، تفريح با آب يا بسياري از كاربردهاي ديگر، از جمله بازگرداندن به صورت امن به محيط‌زيست باشد. تصفيهٔ آب آلاينده‌ها و اجزاي نامطلوب را حذف مي‌كند يا غلظت آن‌ها را كاهش مي‌دهد، به طوري‌كه آب براي استفاده مورد نظر مناسب مي‌شود.

تصفيه آب آشاميدني:

تصفيهٔ براي توليد آب آشاميدني شامل حذف آلاينده‌ها از آب ورودي براي توليد آبي است كه به اندازهٔ كافي براي مصرف انسان بدون خطر كوتاه‌مدت يا بلندمدت بر سلامتي انسان باشد. موادي كه در طول فرايند تصفيهٔ آب آشاميدني حذف مي‌شوند عبارتند از: جامدات معلق، باكتري‌ها، جلبك‌ها، ويروس‌ها، قارچ‌ها و مواد معدني مانند آهن و منگنز.
فرايندهاي مربوط به حذف آلاينده‌ها شامل فرايندهاي فيزيكي مانند ته‌نشيني و فيلتراسيون، فرايندهاي شيميايي مانند ضد عفوني و انعقاد و فرايندهاي بيولوژيكي مانند فيلتر كردن آهسته شن و ماسه است.
براي اطمينان از كيفيت آب، افزون بر تصفيه، مسائل مربوط به نقل و انتقال و آبرساني نيز مدنظر قرار گرفته مي‌شود. به همين دليل، روش معمول براي جلوگيري از آلودگي باكتريايي در طول مرحلهٔ توزيع، نگهداشتن مواد ضدعفوني‌كننده در آب تصفيه شده‌است.

تصفيه فاضلاب:

تصفيه فاضلاب فرآيندي است كه اكثر آلاينده‌ها را از فاضلاب حذف مي‌كند و دو خروجي كه يكي مايع و يكي لجن است را توليد مي‌كند كه جهت دفع در محيط طبيعي مناسب است. در تصفيهٔ فاضلاب مي‌توان از فرآيندهاي زيستي استفاده كرد كه اين فرايندها مي‌تواند شامل، حوضچهٔ هوادهي، لجن فعال يا فيلترهاي شن و ماسه آهسته باشد. براي مؤثر بودن، فاضلاب بايد توسط لوله و زيرساخت‌هاي مناسب به يك تصفيه‌خانه انتقال داده شود و خود فرايند نيز بايد تحت نظارت و كنترل دقيق باشد. بعضي از فاضلاب‌ها نياز به روش‌هاي تصفيهٔ متفاوت و گاه تخصصي دارند. در ساده‌ترين حالت، تصفيهٔ فاضلاب از طريق جداسازي مواد جامد از مايعات با روش رسوب‌گذاري انجام مي‌شود. با تبديل تدريجي مواد حل شده به مواد جامد، معمولاً يك توده بيولوژيكي، كه پس از آن ته‌نشين مي‌شود، يك خروجي با خلوص بيشتر توليد مي‌شود.

كربن اكتيو چيست؟

كربن فعال يا كربن اكتيو به گروهي از مواد كربني با پوكي و سطح داخلي بالا اطلاق مي‌شود كه به‌دليل مساحت داخلي قابل توجه، ساختار پوك و منفذي، ظرفيت جذب بالا، قابليت فعال‌سازي مجدد سطح و همچنين قيمت پائين در مقايسه با جاذب‌هاي غيرآلي مانند زئوليتيك، مادهٔ منحصربه‌فردي مي‌باشند. كاربرد مهم و قابل اهميت آنها در جداسازي بو، رنگ، مزه‌هاي غيردلخواه از آب در عمليات‌هاي خانگي و صنعتي، بازيافت حلال، تصفيه هوا به‌ويژه در رستوران‌ها، صنايع غذائي و شيميائي مي‌باشد.
براي مثال سطح خارجي يك گرم از كربن فعال در حدود ۳٬۰۰۰ مترمربع سطح تماس دارد.
كربن فعال از پيروليز موادكربني از قبيل چوب، زغال‌سنگ، هسته يا پوسته ميوه‌ها مانند پوسته نارگيل حاصل مي‌گردد و در مراحل بعدي تحت عمليات فعال‌سازي قرار مي‌گيرد. پيروليز موادكربني، بدون حضور هوا، باعث تخريب مولكول‌هاي غيرآلي مي‌شود كه يك ماده پودري كربني از آن ايجاد خواهد شد. جسم توليدشده داراي سطح ويژه و تخلخل بالايي مي‌باشد. سه فرايند اصلي براي فعال‌سازي كربن در نظر گرفته مي‌شود:

• فعال‌سازي با بخار
• فعال‌سازي با دي‌اكسيد كربن
• فعال‌سازي شيميايي

در ميان سه روش بالا فعال‌سازي با بخار بهترين گزينه به لحاظ زيست‌محيطي و اقتصادي است درحالي‌كه فعال‌سازي شيميايي بيشترين سطح و تخلخل را حاصل مي‌كند.

موارد مصرف دارويي:
براي درمان بعضي از مسموميت دارويي يا سموم خوراكي در ساعات اوليه پس از مصرف بكار مي‌رود.
مكانيسم اثر:
كربن فعال به دليل داشتن خلل و فرج با اتصال به داروها و سموم موجود در لوله گوارشي جذب آنها را مختل مي‌كند.
متابوليسم دارو:
مصرف آن خوراكي و جذب آن بسيار اندك است..
عوارض جانبي:
سوء جذب و اسهال، تداخل در جذب ساير داروهاي خوراكي

توليدكننده كربن فعال

جاكوبي Jacobi:
توليدكننده كربن اكتيو، جاكوبي برندي سوئدي است كه جزو با كيفيت‌ترين كربن اكتيوهاي جهان محسوب مي‌شود. البته نمونه تقلبي نيز دارد. با اين حال كربن جاكوبي اصلي در ايران نيز يافت مي‌شود.

نوريت Norit:
نوريت برندي هلندي است كه جزو با كيفيت‌ترين كربن اكتيوهاي جهان مي‌باشد. نوريت اصلي در ايران يافت مي‌شود.

جاكوبا jacoba:
برندي چيني از توليد كربن اكتيو مي‌باشد (جاكوبا كربن اكتيو بر پايه پوسته نارگيل توليد مي‌كند).

انواع كربن فعال

كربن فعال پودري:
كربن اكتيو پودري يا پودر كربن فعال سايز كمتر از ۱ ميلي‌متر و قطر متوسط بين ۰/۱۵ – ۰/۲۵ ميلي‌متر دارد. مزيت مهم كربن فعال پودري مقدار بالاي سطح فعال در واحد حجم است، اما به دليل اندازه ريز ذرات افت فشار بالايي را ايجاد مي‌كند.
كربن فعال پودري به صورت ذرات كربن فعال باقي مانده بر روي غربال مش ۵۰ (۰/۲۹۷ ميليمتر) تعريف مي‌شوند. اين گروه كربن از مواد ريزتر كربن خرد يا آسياب شده كه ۹۵–۱۰۰٪ آن از غربال ذكر شده عبور مي‌كنند، ساخته شده‌اند. ASTM ذراتي كه از غربال مش ۸۰ (۰/۱۷۷ ميليمتر) عبورمي كنند را دراين گروه طبقه‌بندي مي‌كند.

كربن فعال گرانول:
كربن اكتيو گرانول در مقايسه با كربن اكتيو پودري سايز ذرات نسبتاً بزرگتر و در نتيجه سطح خارجي كوچكتر دارند. به دليل سرعت بالاي نفوذ گازها و مايعات اين نوع كربن براي جذب و بخار مناسب مي‌باشد. كربن گرانول براي تصفيه آب، بوزدايي وجداسازي مواد موجود در جريانها و نيز در حوضچه‌هاي اختلاط سريع استفاده مي‌شوند. كربن فعال گرانول در سايزهاي ۲۰×۸، ۴۰×۲۰، ۳۰×۸ براي استفاده در فاز مايع و سايزهاي ۶×۴، ۸×۴، ۱۰×۴ براي استفاده در فاز بخار ساخته مي‌شوند.
كربن اكتيو گرانول سايز ۴۰×۲۰ از ذراتي تشكيل شده‌است كه در محدوده مش ۲۰ تا ۴۰ هستند و از مش شماره ۲۰ (۰/۸۴ ميليمتر) عبور مي‌كنند اما بر روي غربال استاندارد آمريكايي شماره ۴۰ (۰/۴۲ ميليمتر) باقي مي‌مانند و عبور نمي‌كنند. محبوبترين نوع كربن فاز آبي، سايزهاي ۳۰×۸ و ۴۰×۱۲ هستند كه به دليل ايجاد تعادل مناسب بين پارامترهاي سايز، مساحت و افت فشار در اين نوع كربن گرانول مي‌باشد.

كربن فعال ميله اي يا كبريتي و مدادي (Pellet):
كربن اكتيو ميله اي يا كربن اكتيو مدادي به شكل استوانه اي است و قطري بين ۰/۸ تا ۱۳۰ ميليمتر دارد. براي تهيه كربن فعال پودري را با يك پيوند دهنده به هم متصل كرده و درون يك بسته استوانه اي شكل قرار مي‌دهند. كربن فعال اكسترودد يا كربن فعال استوانه اي ويژگي‌هايي شامل افت فشار كم، قدرت مكانيكي بالا و ميزان غبار كم دارد و به‌طور عمده براي جذب در فاز گازي استفاده مي‌شوند.

رزين تبادل يوني چيست؟

رزين تبادل يوني يا پليمر تبادل يوني يك رزين يا پليمر است كه به عنوان يك محيط براي مبادله يون عمل مي‌كند. اين رزين يك ماتريس نامحلول (يا ساختار نگهدارنده) است كه به‌طور معمول در شكل ميكرومهره‌هاي كوچك (۰٫۲۵–۰٫۵ ميلي‌متر شعاع)، معمولاً سفيد يا زرد، ساخته شده از يك بستر پليمر ارگانيك مي‌باشد. دانه‌ها معمولاً متخلخل هستند و مساحت جانبي داخلي و خارجي بالايي ايجاد مي‌كنند. به دام افتادن يون‌ها با آزاد شدن يون‌هاي ديگر همراه است، به همين دليل به آن فرايند تبادل يون گفته مي‌شود. انواع مختلفي از رزين‌هاي تبادل يوني وجود دارند. اكثر رزين‌هاي موجود در بازار از پلي استايرن سولفونات ساخته شده‌اند.
رزين‌هاي تبادل يوني به‌طور گسترده‌اي در فرايندهاي جداسازي، تصفيه و ضدعفوني كردن استفاده مي‌شود. شايع‌ترين كاربردهاي آن رسوب‌زدايي و تصفيه آب است. در بسياري از كاربردهاي اين چنيني، رزين‌هاي تبادل يوني به عنوان يك جايگزين انعطاف پذيرتر به جاي استفاده از زئوليت‌هاي طبيعي يا مصنوعي معرفي شدند. همچنين رزين‌هاي تبادل يوني در فرايند فيلتراسيون بيوديزل بسيار كاربردي هستند.

تاريخچه رزين تبادل يوني:

پديده تبادل يون براي اولين بار در سال ۱۸۵۰ و به دنبال مشاهده توانايي خاك‌هاي زراعي در تعويض برخي از يون‌ها مثل آمونيوم با يون كلسيم و منيزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال ۱۸۷۰ با انجام آزمايش‌هاي متعددي ثابت شد كه بعضي از كاني‌هاي طبيعي به خصوص زئوليت‌ها واجد توانايي انجام تبادل يون هستند. در واقع به رزين‌هاي معدني، زئوليت مي‌گويند و اين مواد يون‌هاي سختي آور آب (كلسيم و منيزيم) را حذف مي‌كردند و به جاي آن يون سديم، آزاد مي‌كردند از اين رو به زئوليت‌هاي سديمي مشهور شدند كه استفاده از آن در تصفيه آب مزاياي زيادي داشت چون احتياج به مواد شيميايي نبود و اثرات جانبي هم نداشتند.
اما زئوليت‌هاي سديمي داراي محدوديت‌هايي بودند. اين زئوليت‌ها مي‌توانستند فقط سديم را جايگزين كلسيم و منيزيم محلول در آب نمايند و آنيون‌هايي از قبيل سولفات، كلرايد و سيليكات‌ها بدون تغيير باقي مي‌ماندند. چنين آبي براي صنايع مطلوب نيست. پس از انجام تحقيقات در اواسط دهه ۱۹۳۰ در هلند زئوليت‌هايي ساخته شد كه به جاي سديم فعال، هيدروژن فعال داشتند. اين زئوليت‌ها كه به تعويض كننده‌هاي كاتيوني هيدروژني معروف شدند، سيليس نداشته و علاوه بر اين قادرند همزمان هم سختي آب را حذف كنند و هم قليائيت آب را كاهش دهند.
براي بهبود تكنولوژي تصفيه آب، گام‌هاي اساسي در سال ۱۹۴۴ برداشته شد كه باعث توليد زرين‌هاي تعويض آنيوني شد. زرين‌هاي كاتيوني هيدروژني تمام كاتيوني آب را حذف مي‌كنند و رزين‌هاي آنيوني تمام آنيون‌هاي آب را از جمله سيليس را حذف مي‌نمايند، در نتيجه مي‌توان با استفاده از هر دو نوع زرين، آب بدون يون توليد كرد. همچنين پژوهشگران دريافتند كه سيليكات آلومينيم موجود در خاك قادر به تعويض يوني مي‌باشد. اين نتيجه‌گيري با تهيه ژل سيليكات آلومينيم از تركيب محلول سولفات آلومينيم و سيليكات سديم به اثبات رسيد؛ بنابراين اولين رزين مصنوعي كه ساخته شد سيليكات آلومينيم بود؛ و امروزه اكثر زرين‌هاي تعويض يوني كه در تصفيه آب به كار مي‌روند رزين‌هاي سنتزي (مصنوعي) هستند كه با پليمريزاسيون تركيبات آلي حاصل شده‌اند.

انواع رزين:

اكثر رزين‌هاي متداول مورد استفاده بر پايه پلي استايرين اتصال عرضي هستند. نواحي تبادل-يوني واقعي پس از پليمري شدن ايجاد مي‌شوند. به علاوه، در مورد پلي استايرين، اتصال عرضي پس از كوپليرمريزاسيون استايرين و درصد كمي دي‌واينيل بنزين (divinylbenzene) اتفاق مي‌افتد. اتصال عرضي ظرفيت تبادل يوني رزين را كاهش داده و باعث افزايش زمان فرايند تبادل يون مي‌شود، اما باعث توانمندي رزين مي‌شود. اندازه ذرات نيز از پارامترهاي تأثيرگذار در تبادل يون است؛ ذرات كوچكتر باعث بهبود تبادل يون شده اما از طرفي باعث افزايش افت فشار آب در طول مسير ستون تبادل يون مي‌شود.
علاوه بر اينكه رزين‌ها به شكل دانه‌هاي ريز ساخته مي‌شوند، برخي رزين‌ها به شكل ممبران (غشا) نيز ساخته مي‌شوند. از ممبران‌هاي تبادل يوني، كه از رزين‌هاي تبادل يوني اتصال عرضي ساخته شده‌اند و فقط به يون‌ها اجازه عبور مي‌دهند، و نه آب، در الكترودياليز استفاده مي‌شود.

۴ گونه اصلي از رزين‌ها وجود دارد كه در گروه عاملي با هم تفاوت دارند:

اسيدي قوي، معمولاً حاوي گروه‌هاي سولفونيك اسيد هستند، براي مثال پلي استايرن سولفونات، يا PolyAMPS.قليايي قوي، معمولاً حاوي گروه‌هاي ۴ تايي آمينو هستند، براي مثال گروه‌هاي كاتيون آمونيوم نوع چهارم. مثال: PolyAPTAC.اسيدي ضعيف، معمولاً حاوي گروه‌هاي كربوكسيليك اسيد هستند.قليايي ضعيف، معمولاً حاوي گروه‌هاي آمينو اوليه، ثانويه و ثالث هستند. مثال: پلي‌اتيلن‌ايمين.

دوزينگ پمپ يا مترينگ پمپ
حجم يا دوز مشخصي از سيال را در يك بازه زماني مشخص و با يك دبي يا نرخ جريان دقيق پمپاژ يا تزريق مي نمايند. كه به آنها مترينگ پمپ يا پمپ اندازه‌گيري گفته مي‌شود. دبي سيال اين پمپ‌ها با دقت بالايي قابل اندازه‌گيري و تنظيم است،وبا توجه به فشارخط  ،  عمل تزريق انجام مي شود . ومحرك اين پمپ ها به صورت الكتريكي يا هيدروليكي يا پنوماتيكي است.
پمپ دوزينگ-اتاترون--مترينگ پمپ -انفجاري
 
 

انواع دوزينگ پمپ ها
دوزينگ پمپ ها  در دو نوع ديافراگرمي و پيستوني با جنس هاي مختلف (PP,PVC, PVDF,PE,S.S316)و مگنتينگ مي باشند كه بيشترين كاربرد آن‌ها براي تزريق مواد شيميايي، محلول‌ها و ديگر سيال‌ها است ، گرچه مي توان براي پمپاژ آب به ميزان  فشار و دبي مشخص هم استفاده كرد.
برند انواع پمپ تزريق يا پمپ دوزينگ                               دوزينگ پمپ ايتاليايي اتاترون
دوزينگ پمپ آلماني جسكو                                              دوزينگ پمپ آلماني پروميننت
دوزينگ پمپ ايتاليايي امك                                              دوزينگ پمپ آلماني سرا
دوزينگ پمپ آلماني گراندفوس آلدوز                                  دوزينگ پمپ ايتاليايي آكوا  
دوزينگ پمپ ايتاليايي دوزيورو                                         دوزينگ پمپ فرانسوي ميلتون روي