رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. به رزین های معدنی ، زئولیت می گویند و در طبیعت سنگ هایی یافت می شوند که می توانند کار زئولیت های سنتزی را انجام دهند. این مواد، یون های سختی آور آب  (کلسیم و منیزیم) را حذف می کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می کنند از این رو به زئولیت های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن درتصفیه آب مزایای زیادی داشت چون احتیاج به استفاده از مواد شیمیایی نبوده و اثرات جانبی هم ندارند. اما زئولیت های سدیمی دارای محدودیت هایی نیز هستند. این زئولیت ها فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب می کنند و آنیون ها بدون تغییر باقی می مانند. از این رو آب تصفیه شده با زئولیت های سدیمی به همان اندازه آب خام دارای قلیائیت ، سولفات ، کلراید و سیلیکات است که چنین آبی برای اغلب صنایع مطلوب نیست .

بی کربنات سدیم محلول در آب می تواند مشکلاتی را در مراحل بعدی برای دیگ بخار بوجود آورد. زیرا در اثر حرارت به سود و گاز دی اکسیدکربن تبدیل می شود. سود یکی از عوامل مهم در خوردگی موضعی در نیروگاه هاست. همچنین گاز دی اکسید کربن موجود در بخار آب در اثر میعان بخار به صورت اسید کربنیک در می آید که باعث خوردگی لوله های برگشتی می شود که بخار آب خروجی از توربین را به کندانسور (چگالنده) می برند.

استفاده از فیلترهای رزینی برای کاهش سختی آب در موارد زیر مطلوب تر است :

1)     مقدار رنگ و کدورت آب خام کم باشد.

2)     سختی آب بیشتر از نوع غیرکربناتی (سختی دائم) باشد.

3)     سختی آب متغیر باشد .

4)     حجم آب مصرفی کم باشد.

بدیهی است که در سایر موارد با بررسی ملاحظات فنی و اقتصادی می توان از سایر روش های کاهش سختی و یا روش های تلفیقی استفاده نمود.

در شستشوی رزین از محلول نمک طعام استفاده می شود که غلظت یون سدیم در آن محول بیش از چندین ده هزار ppm است. بنابراین اگر رزین در تماس با محلولی غنی از سدیم و بسیار فقیر از نظر یون کلسیم یا منیزیم قرار گیرد، ضریب گزینش کلسیم رزین کاهش یافته و ضریب گزینش سدیم آن افزایش می یابد که در نتیجه رزین شروع به رها کردن یون کلسیم و جذب یون سدیم می کند که باعث دوباره فعال شدن رزین خواهد شد که به آن احیای رزین (Regeneration ) می گویند.

احیای رزین معمولا شامل چهار مرحله است :

1)     شستشوی معکوس که آب از کف بستر رزین به طرف بالا جریان می یابد که هدف آن معلق کردن دانه های رزین و رسوبات است.

2)     تزریق مواد شیمیایی احیا کننده ( اسید یا سود یا محلول نمک )

3)     شستشوی آهسته برای توزیع ماده شیمیایی در سرتاسر بستر رزین و در نتیجه تماس بهتر ماده شیمیایی با دانه های رزن برای تسهیل در انتقال یون بین ماده احیاکننده و دانه های رزین.

4)     شستشوی سریع به خاطر حذف باقیمانده ماده احیا کننده از بستر رزین تا دستگاه برای سرویس دهی مجدد آماده شود.

آب خروجی از شستشوی سریع معمولاجمع آوری شده و برای رقیق کردن ماده شیمیایی احیاکننده مصرف می شود. معمولا جهت جریان آب در موقع سرویس و نیز جهت تزریق ماده شیمیایی احیاکننده از بالا به پایین استکه به روش جریان هم جهت معروف است.

در بعضی موارد جهت تزریق ماده شیمیایی از پایین به بالا است که به جریان مختلف الجهت معروف است. در این روش هم راندمان احیا رزین بالا می رود و هم کیفیت آب تصفیه شده افزایش می یابد.

نکات دانستنی در مورد رزین ها

در طی سرویس که رزین ها به تدریج اشباع می شوند، یون های مختلفی در داخل شبکه رزین جایگزین می شوند. به عنوان مثال رزین قسمتی از یون هیدروژن خود را بایون کلسیم، منیزیم، آهن و . . . تعویض می کند. هر کدام از این یون ها حجم متفاوتی دارند. بنابراین شبکه رزین برای پذیرفتن این یون ها مجبور به انبساط و انقباض می شود. هر چه ظرفیت تعویض یونی رزین بیشتر باشد، این تغییر حجم در شبکه رزین بیشتر خواهد بود. این تغییرات حجم موجب تنش در داخل شبکه رزین می گردد که در نهایت باعث فرسایش بعضی از دانه های رزین می شود. علاوه بر این در طی فرآیند احیا، دانه های رزین در داخل بستر شناور شده و بالا و پایین می روند. این اختلاف فشار در طول ستون رزین باعث شکستگی بعضی از رزین ها شده و در نتیجه رزین به صورت دانه های ریزتر در می آیند.

این رزین های شکسته شده می توانند به همراه ذرات معلقی که در طی سرویس در خلل و فرج رزین ها جایگزین می شوند باعث افت فشار بیشتر و یا کاهش دبی آب تصفیه شده (در صورت کار با فشار ثابت) گردند. بنابراین پایداری مکانیکی به عنوان یک فاکتور باید در موقع انتخاب رزین مورد توجه قرار گیرد.

آلودگی های رزین

رزین های تعویض یونی به صورت گسترده ای برای تهیه آب بدون یون با کیفیت بالا که عاری از هرگونه آلودگی باشد، بکار می روند اما در عمل ممکن است با مشکلاتی همراه باشند. از این رو شناخت این موارد می تواند تاثیر بسزایی در کاهش هزینه های پیش بینی نشده به واحدهای صنعتی گردد. برخی از این موارد عبارتند از :

1)     آلودگی رزین به مواد آلی

رنگ رزین آلوده به مواد آلی معمولا سیاه می باشد در حالی که زرین های سالم شفاف هستند و اغلب بوی آلاینده قابل تشخیص می باشد.

2)     آلودگی آهن

مقدار زیاد آهن در آب ورودی می تواند سبب ایجاد کمپلکس های قوی با رزین گردد که این امر سبب کاهش راندمان تبادل یونی رزین خواهد شد و احیای رزین را سخت تر و پرهزینه تر می کند.

3)     کلر آزاد

اگر غلظت کلر آزاد  بیش از 0.5 mg/lit شود ، در آن صورت ممکن است شبکه رزین را مورد حمله قرار دهد و باعث فرسایش فیزیکی رزین ها گردد.

4)     مواد معلق و رنگ

مواد ریز معلق می توانند باعث مسدود شدن حفره های سطح رزین شوند که در عمل منجر به کاهش راندمان تعویض یونی می شود.

5)     نمک های موجود در آب

اگر TDS آب خیلی بیشتر از 400 ppm باشد ، ممکن است استفاده از سایر روش ها برای کاهش TDS آب ورودی ارجحیت یابد.