Hạt Cation giúp làm mềm nước
Nước cứng gây ra nhiều phiền toái cho gia đình bạn, bạn đang lo lắng chưa biết phải xử lý ra sao? Với ưu điểm sử dụng lâu dài, chi phí vận hành, tái sinh thấp, thân thiện với môi trường, hạt trao đổi ion Cation đang là lựa chọn phổ biến và tối ưu nhất cho các hộ gia đình muốn làm mềm nước cứng.
Một nguồn nước được gọi là sạch thì nó phải đảm bảo đầy đủ các yếu tố an toàn, vì vậy nước cứng cũng có thể coi là nước chưa sạch bởi nó chứa những ion ảnh hưởng đến sức khỏe con người, cũng như thiết bị điện nước trong gia đình. Giải pháp nào cho nguồn nước cứng hiện nay, đó là xử lý làm mềm nước bằng hạt trao đổi ion Cation. Vậy tác hại của nước cứng là gì? hạt Cation trao đổi ion để xử lý nước cứng như thế nào? Tác dụng và ưu điểm của nó ra sao? Mời bạn tham khảo bài viết dưới đây.
Ảnh hưởng của nước cứng đến đời sống sinh hoạt:
Nước cứng là nước chứa nhiều các thành phần canxi, magie, đá vôi. Theo tiêu chuẩn nước sạch của bộ y tế thì hàm lượng canxi, magie vượt quá 300mg/l thì được gọi là nước cứng. Nước cứng có nhiều tác động với ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và đời sống của con người:
– Đối với sức khỏe con người: Khi nước cứng tạm thời xâm nhập vào cơ thể qua đường ăn, uống thì những muối bicarbonat bị phân hủy tạo thành muối cacbonat kết tủa. Những kết tủa này không thấm qua được thành ruột, động mạch và tích tụ trong những bộ phận của con người, lâu ngày sẽ tạo thành sỏi hoặc làm tắc những đường động mạch, tĩnh mạch gây nguy hiểm đến sức khỏe.
– Đối với sinh hoạt hàng ngày: Nước cứng gây ra rất nhiều bất tiện. Nước cứng làm giảm khả năng tạo bọt của xà phòng , làm cho trà, cafe cũng như thức ăn bị mất vị, tạo những lớp mạng bám chắc trên bát, đũa và dụng cụ sinh hoạt, trên thiết bị gia dụng gây tốn điện và nguy hiểm cho người sử dụng.
– Trong sản xuất công nghiệp: Những thiết bị nồi hơi, đường ống nếu sử dụng nước cứng sẽ tạo thành những lớp muối cacbonat trên bề mặt của thiết bị làm giảm khả năng dẫn, truyền nhiệt. Thậm chí nguy hiểm hơn khi những lơp cacbonat này lấp kín những van an toàn dễ gây đến việc hệ thống quá tải và bị nổ.
Ở nước ta hiện nay có bốn nguồn nước chính được người dân sử dụng là: nguồn nước từ sông hồ, từ giếng khoan, từ nguồn nước mưa và nước máy. Nguồn nước ngầm có độ cứng cao hơn mặt nước thông thường và nguồn nước cứng gây ảnh hưởng rất nhiều tới đời sống sinh hoạt và sức khỏe của người dân, vì vậy việc xử lý làm mềm nước cứng rất cần được chú trọng.
Hạt Cation xử lý làm mềm nước như thế nào?
Làm mềm nước là việc loại bỏ ion Canxi và Magie trong nước. Hiện nay, có khá nhiều phương pháp dùng để xử lý nước cứng như: phương pháp nhiệt bằng cách đun sôi, phương pháp xử lý bằng hóa chất thường dùng trong công nghiệp, phương pháp chưng cất nước, phương pháp khử độ cứng bằng vôi, soda, … Tuy nhiên những phương pháp này một mặt tốn khá nhiều chi phí, mặt khác lại chưa đạt được hiệu quả tối ưu.
Khác với những phương pháp trên thì xử lý làm mềm nước bằng hạt trao đổi ion Cation là phương pháp phổ biến nhất với khả năng làm mềm tối đa và chi phí hợp lý.
Nguyên lý làm việc của hạt trao đổi ion Cation:
– Làm mềm nước bằng hạt cation dựa trên tính chất của một số chất không tan hoặc hầu như không tan trong nước nhưng có khả năng trao đổi ion, khi ngâm trong nước các chất này hấp thụ cation của muối hòa tan lên bề mặt hạt và nhả vào nước một số lượng tương đương cation đã được cấy lên bề mặt hạt từ trước. Sở dĩ cation có tính chất như vậy vì trong thành phần cấu tạo của nó có nhóm trao đổi ion hay còn gọi là nhóm hoạt tính.
– Lúc đầu ngâm lớp hạt cation vào dung dịch NaCl đậm đặc thì cation H+ của nhóm hoạt tính của cation sẽ tham gia vào phản ứng trao đổi với cation Na+ hòa tan trong dung dịch, kết quả ion Na+ được cấy lên toàn bộ bề mặt cation thay cho ion H+ và cationit biến thành Na-cationit.
– Theo mức độ lọc nước qua lớp hạt cation trong bình lọc, ngày càng nhiều nhóm hoạt tính của nó được thay thế bằng ion canxi và magie của nước.
– Cuối cùng khả năng trao đổi của cation hoàn toàn bị cạn kiệt vì tất cả các nhóm hoạt tính đã bị thay thế bằng ion canxi và magie.
Ưu điểm của Cation trong việc xử lý làm mềm nước:
– Hạt nhựa làm mềm có thể tái sinh, hiệu quả làm mềm cao.
– Thiết bị làm mềm dễ dàng sử dụng, vận hành.
– Chi phí sử dụng thấp, hiệu quả kinh tế cao do tái sinh nhiều lần.
– Làm mềm nước có thể kết hợp với khử mềm nước, giảm độ cứng và độ kiềm về mức độ rất thấp.
Hạt Cation Purolite
Với những công dụng và ưu điểm kể trên thì có thể khẳng định xử lý làm mềm nước cứng bằng hạt cation Purolite là phương pháp phổ biến nhất vì nó có giá thành rẻ kể cả trong chi phí đầu tư hay chi phí vận hành, nguồn gốc nhập khẩu từ Anh đảm bảo chất lượng, hiệu quả làm mềm tối ưu, cách dùng đơn giản, dễ dàng không tốn công sức cho người sử dụng.
Công dụng chính của hạt cation chính là để làm mềm nước, khử khoáng, Nhựa cation axit mạnh loại bỏ các ion gây ra độ cứng nước là Ca2+, Mg2+ và thay thế chúng bằng ion Na+. Khi tất cả các ion Na+ đã bị thay thế bằng ion canxi và magie là lúc cần tiến hành tái sinh nhựa trao đổi cation axit mạnh bằng dung dịch muối tinh khiết.
Hạt cation trong lọc nước
Watts Water Technologies là một trong những nhà cung cấp và tiêu thụ hạt nhựa trao đổi ion hàng đầu tại Mỹ. Ngoài hạt nhựa mang thương hiệu riêng ALAMO Brand. Watts còn cung cấp các nhãn hàng uy tín khác như Purolite, Dow, Jacobi … Khách hàng có thể tùy chọn bất cứ loại hạt nhựa nào phù hợp nhất với ứng dụng của mình.
Lựa chọn chính xác loại hạt trao đổi ion phù hợp với nguồn nước là yếu tố cơ bản tạo nên hiệu quả xử lý nước.
Nhãn hàng Alamo của Watts được sản xuất theo quy trình hiện đại và nghiêm ngặt nhất, có tuổi thọ cao và được ưa chuộng tại Mỹ và Canada. Hệ thống phân phối của Watts đảm nhận tư vấn, cung cấp hạt nhựa và dịch vụ thay hạt nhựa trao đôi Cation/Anion cho khách hàng tại nhiều khu vực..
Ưu điểm vượt trội của hạt trao đỏi ion Alamo
Sản xuất theo tiêu chuẩn Mỹ – được kiểm nghiệm để sử dụng trong nhiều lĩnh vực.
Giám sát kỹ càng, đảm bảo chất lượng đồng đều của mọi hạt nhựa.
Khả năng tái sinh ion nhanh.
Tuổi thọ vật liệu dài hơn.
Chi phí hợp lý so với chất lượng và hiệu quả.
Dải sản phẩm rộng.
Không đòi hỏi quy trình tái sinh phức tạp.
Hạt cation
Cơ sở khoa học – nguyên lý trao đổi ion
Trao đổi ion là một chuỗi các phản ứng hoá học đổi chỗ (phản ứng thế) giữa các ion trong nước (chất lỏng) và các ion tích hợp trong hat nhựa. Sự trao đổi này dựa theo tính chất mạnh – yếu của các ion kim loại, dựa theo tính chất hút – đẩy của các ion mang điện tích âm / dương.
Theo đó, các ion mang điện tích dương di chuyển tự do trong nước Ca2+, Mg2+ sẽ dễ dàng chiếm chỗ của các ion Cl-, Na+ tích trữ trong các hạt nhựa, đẩy các ion yếu hơn/ trái dấu ra.
Cấu tạo và tính chất chung của nhựa trao đổi ion
Nhựa trao đổi ion có khả năng hấp thu các ion dương gọi là cationit, loại có khả năng hấp thu các ion âm gọi là anionit. Các hạt có thể cùng lúc hấp thu cation và anion được gọi là hạt ionit lưỡng tính .
Cấu tạo của hạt trao đổi ion gồm hai phần. Một phần làm từ polymer (một dạng plastic) là gốc của chất trao đổi ion, một phần nhóm ion có thể trao đổi (nhóm hoạt tính ). Resin được tạo ra bởi sự trùng ngưng từ styren vàdivinylbenzen(DVB). Phân tử styren tạo nên cấu trúc cơ bản của Resin. DVB là những cầu nối giữa các polymer có tính không hoà tan và bền vững. Cầu nối trong Resin là cầu nối 3 chiều. Cấu trúc của hạt Resin có rất ngiều lỗ rỗng.
PHÂN LOẠI: CÓ 4 LOẠI HẠT NHỰA CHÍNH:
- Resin Cation acid mạnh.
- Resin Cation acid yếu.
- Resin Anion bazơ mạnh.
- Resin Anion bazơ yếu
TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Màu sắc: vàng, nâu, đen, thẩm. Trong quá trình sử dụng nhựa, màu sắc của nhựa mất hiệu lực thường thâm hơn một chút.
Hình thái: nhựa trao đổi ion thường ở dạng tròn. Độ nở: khi đem nhựa dạng keo ngâm vào trong nước ,thể tích của nó biến đổi lớn.o Độ ẩm : là % khối lượng nước trên khối lượng nhựa ở dạng khô (độ ẩm cao), hoặc ở dạng ướt (độ ẩm thấp).
Tính chịu nhiệt: các loại nhựa bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, vượt quá giới hạn nhựa bị nhiệt phân giải, mất tác dụng. Nhiệt độ hoạt động tốt từ 20-50oC.
Tính dẩn điện: chất trao đổi ion ẩm dẩn điện tốt, tính dẫn điện của nó phụ thuộc vào dạng ion.Kích thước hạt: Resin có dạng hình cầu d= 0,04-1,00 mm.
Tính chịu mài mòn : trong vận hành các chất trao đổi ion cọ sát lẫn nhau và nở ngót , có khả năng dể vỡ vụn . Đây là một chỉ tiêu ảnh hưởng đến tính năng thực dụng của nó.
Chịu oxy hoá: chất oxy hoá mạnh có thể làm cho nhựa bị lão hoá (trơ);
TÍNH CHẤT HOÁ HỌC:
Dung lượng trao đổi biểu thị mức độ nhiều ít của lượng ion có thể trao đổi trong một loại chất trao đổi ion. Có 2 cách biểu thị dung lượng trao đổi.Theo thể tích đlg/m3; theo khối lượng mgđl/g.
- Tổng dung lượng trao đổi : chỉ tiêu này biểu thị lượng gốc hoạt tính có trong chất trao đổi .
- Dung lượng trao đổi cân bằng : biểu thị dung lượng trao đổi lớn nhất của chất trao đổi ion trong một loại dung dịch nào đó đã định ,nên không phải là hằng số;
- Dung lượng trao đổi làm việc : Dung lượng trao đổi được xác định dưới điều kiện vận hành thực tế.
TÍNH NĂNG THUẬN NGHỊCH CỦA PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION:
Phản ứng trao đổi ion là phản ứng thuận nghịch. Dựa trên tính chất này người ta có thể hoàn nguyên, tái nạp ion cho nhóm trao đổi, khôi phục lại năng lực trao đổi của nó.
2HR + Ca 2+ +> CaR 2 + 2H + (nhựa trao đổi)
CaR 2 + 2H+ => 2HR + Ca 2+ (hoàn nguyên)
Tính acid, kiềm : tính năng của chất Cationit RH và chất Anionit ROH ,giống chất điện giải acid, kiềm.
Tính trung hoà và thuỷ phân : tính năng trung hoà và thuỷ phân của chất trao đổi ion giống chất điện giải thông thường.
Tính chọn lựa của chất trao đổi ion;- Ở hàm lượng ion thấp trong dung dịch, nhiệt độ bình thường, khả năng trao đổi tăng khi hoá trị của ion trao đổi tăng.
THỨ TỰ ƯU TIÊN KHI TRAO ĐỔI ION
Đối với nhựa Cationit acid mạnh (SAC): Fe 3+ > Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ > K+> H+ > Li+
Đối với nhựa Cationit acid yếu (WAC): H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > Li+
Đối với nhựa anionit kiềm yếu (WBA);
– Ở hàm lượng ion thấp, nhiệt độ bình thường và những ion cùng hoá trị, khả năng trao đổi tăng khi số điện tử của ion trao đổi lớn (bán kính hydrat hoá lớn);
– Ở hàm lượng ion cao, khả năng trao đổi của các ion không khác nhau nhiều lắm .
TỐC DỘ TRAO ĐỔI ION
Tốc độ trao đổi ion tuỳ thuộc trên tốc độ của các quá trình cấu thành sau:
– Khuếch tán của các ion từ trong pha lỏng đến bề mặt của hạt rắn.
– Khuếch tán của các ion qua chất rắn đến bề mặt trao đổi .
– Trao đổi các ion (tốc độ phản ứng )
– Khuếch tán của ion thay thế ra ngoài bề mặt hạt rắn;
– Khuếch tán của các ion được thay thế từ bề mặt hạt rắn vào trong dung dịch .
ĐIỀU KIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA NHỰA TRAO ĐỔI ION
Nhựa chỉ sử dụng để trao đổi ion chứ không dùng để lọc lọc nước như nhiều người lầm tưởng. Sự có mặt các tạp chất trong nước, đặc biệt là chlorine, ozone có thể phá huỷ hoặc rút ngắn tuổi thọ của nhựa. Sự tồn tại của các chất khí hoà tan trong nước cũng có thể gây nhiễu loạn hoạt động trao đổi ion.
Nhựa trao đổi ion cation axit mạnh
Nhựa trao đổi ion cation axit mạnh với nhóm chức năng axit sulfonic có thể phân ly trong dung dịch nước và hiển độ axit mạnh. Nó có thể trao đổi ion dương như Na+ và Ca2+.
Nhựa trao đổi ion cation axit mạnh có thể trao đổi cation trong tất cả các phạm vi PH và tương đối ổn định ở nhiệt độ cao ( trên thực tế ổn định ở mức 100 – 1200C). Do đó nhựa trao đổi cation axit mạnh được sử dụng trong một loạt các ứng dụng như xử lý nước, lọc thực phẩm, dược phẩm…
Nhựa cation axit mạnh có thể trung hòa các bazo mạnh và chuyển đổi các muối trung tính thành các axit tương ứng của nó. Trong khi nhựa anion bazo mạnh có thể trung hòa axit mạnh và chuyển đổi các muối trung tính thành các bazo tương ứng.
Nhựa trao đổi cation axit mạnh lấy chức năng từ các nhóm axit sulfonic HSO3–.
Hạt nhựa
Nhựa trao đổi ion cation axit mạnh dùng trong ứng dụng xử lý nước nào
Nhựa trao đổi ion cation axit mạnh dùng trong:
+ Làm mềm nước
+ Khử kiềm nước
+ Khử khoáng nước: Khử khoáng một phần, khử khoáng nước toàn phần
Nhựa cation axit mạnh dùng để làm mềm nước
Khi được sử dụng trong hệ thống làm mềm nước sẽ xảy ra các phản ứng sau:
2RNa + Ca (HCO3)2 ↔R2Ca + 2 NaHCO3
2 RNa + Mg(HCO3)2 ↔ R2Mg + 2 NaHCO3
2RNa + CaCl2 ↔ R2Ca + 2NaCl
2 RNa + CA(HCO3)2 ↔ R2Ca + 2NaHCO3
2 RNa + CaSO4 ↔ R2Ca + Na2SO4
2RNa + MgSO4↔ R2Mg + Na2SO4 Phản ứng trao đổi là có thể đảo ngược.
Nhựa cation axit mạnh loại bỏ các ion gây ra độ cứng nước là Ca2+, Mg2+ và thay thế chúng bằng ion Na+. Khi tất cả các ion Na+ đã bị thay thế bằng ion canxi và magie là lúc cần tiến hành tái sinh nhựa trao đổi cation axit mạnh bằng dung dịchmuối tinh khiết.
Phản ứng điển hình của quá trình hoàn nguyên:
R2Ca + 2 NaCl ↔ 2RNa + CaCl2
Nhựa cation axit mạnh dùng trong hệ thống khử kiềm, khử khoáng nước
Khi sử dụng nhựa cation axit mạnh trong hệ thống khử kiềm, khử khoáng nước gốc ion di động gắn lên bề mặt hạt là ion H+, nước chảy qua các lớp nhựa tất cả cation của các muối hòa tan trong nước sẽ bị hấp thụ lên bề mặt cation và nhựa cation sẽ nhả vào nước một lượng tương đương cation hydro, các muối hòa tan trong nước sẽ biến thành các axit tương ứng:
2 RH + Ca(HCO3)2 ↔ R2Ca + 2 H2CO3
2 RH + CaCl2 ↔ R2Ca + 2 HCl
R RH + MgSO4 ↔ R2Mg + H2SO4
2 RH +NaCl ↔ RNa + HCl
2 RH + Na2SO4 ↔ 2 RNa + H2SO4
Khi các ion H+ cạn kiệt là lúc cần phải tái sinh nhựa trao đổi cation axit mạnh bằng dung dịch HCl.
Các sản phẩm nhựa trao đổi cation axit mạnh công ty Tân Bình cung cấp hiện nay là:
+ Nhựa cation hãng DOW – Sản xuất tại Ý
+ Nhựa cation Purolite C100E, nhựa Purolite C100H ( gốc H+)
+ Nhựa Akualite C107E
Joseph Buckley. cialis generic I have Ireland started growing succulents from that i have import from The Us.
Leave a Reply