Máy làm mềm nước

Hệ thống làm mềm nước được sử dụng để xử lý làm mềm nước trước khi đưa vào sử dụng có thể hạn chế, khắc phục được những ảnh hưởng tiêu cực của 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, ELITER sẽ gỡ rối những thắc mắc đó cho bạn!

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.

Nước mềm là nước có lượng CaCO3 có ít hơn 60 mg/ lít. Việc làm mềm nước chính là quá trình loại bỏ ion kim loại Ca2+, Mg2+ và một số cation kim loại khác ra khỏi nước cứng bằng những phương pháp, những chất làm mềm khác nhau.

Chất làm mềm là một bình chứa đầy lớp nhựa, bao gồm nhựa trao đổi cation axit mạnh ở dạng natri. Trong khi nước chảy qua lớp nhựa, các ion canxi và magiê hòa tan trong nước đó được trao đổi thành các ion natri. Theo đó, làm mềm không phải là một quá trình khử khoáng. Thay vào đó, → nồng độ đương lượng của tổng chất rắn hòa tan không đổi trước và sau khi làm mềm.

Với tuổi thọ sử dụng ngày càng cao, nhựa trao đổi ion sẽ cạn kiệt và sau đó cần được tái sinh bằng nước muối natri clorua.

2. Ion Exchange Resins / Tổng quan về hạt nhựa trao đổi ion

Nhựa trao đổi ion đặc biệt thích hợp để loại bỏ các tạp chất ion vì một số lý do: nhựa có dung lượng cao đối với các ion được tìm thấy ở nồng độ thấp, nhựa ổn định và dễ dàng tái sinh, tác động nhiệt độ phần lớn là không đáng kể, và Quy trình này là tuyệt vời cho cả lắp đặt lớn và nhỏ, ví dụ, từ thiết bị làm mềm nước gia đình đến lắp đặt tiện ích lớn.

2. Cation Resin / Hạt nhựa trao đổi Cation

Nhựa trao đổi ion cation có thể có màu sáng hoặc tối. Sự thay đổi màu sắc trong cation không ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Đối với các ứng dụng nước uống, hãy tìm kiếm các sản phẩm được chứng nhận bởi WQA Gold Seal hoặc NSF.

Cation resins by type are: / Phân loại Nhựa cation là:

Nhựa Cation axit mạnh (SAC) là chất đồng trùng hợp sulfo hóa của styren và DVB.
Nhựa Cation axit yếu (WAC) có cấu trúc bằng polyacrylic.
Nhựa SAC và WAC được sản xuất ở các dạng khác nhau - dạng xốp (macroporous) và dạng xốp (gel).

Cation resins in the Na+ form will exchange sodium for the following ions: / Nhựa cation ở dạng Na + sẽ trao đổi natri cho các ion sau:

Calcium (Ca++)
Magnesium (Mg++)
Iron (Fe++)
Manganese (Mn++)

In the H+ cation resin will exchange hydrogen for the following ions: / Trong nhựa cation H + sẽ trao đổi hydro cho các ion sau:

Calcium (Ca++)
Magnesium (Mg++)
Manganese (Mn++)
Iron (Fe++)
Sodium (Na+)

3. Strong Acid Cation Resins / Nhựa trao đổi Cation gốc axit mạnh

Nhựa cation có tính axit mạnh tạo ra chức năng của chúng từ các nhóm axit sulfonic. Các chất trao đổi axit mạnh này hoạt động ở bất kỳ độ pH nào, tách tất cả các muối và yêu cầu một lượng đáng kể chất tái sinh. Đây là loại nhựa được lựa chọn cho hầu hết các ứng dụng làm mềm và là đơn vị đầu tiên trong thiết bị khử khoáng hai lớp hoặc như thành phần cation của lớp hỗn hợp.

Nhựa cation loại gel bao gồm các hạt trong hoặc mờ, và thường được sử dụng trong các ứng dụng tiêu chuẩn như làm mềm. Nó có công suất và hiệu suất tái sinh lớn hơn cation macroporous. Nhựa cation loại gel thường được gọi bằng tỷ lệ phần trăm liên kết chéo (cross-linked) của nó.

Các loại nhựa trao đổi cation liên kết chéo cao hơn có thể chịu được các trường hợp khắc nghiệt hơn - ví dụ: mức clo cao hơn.
Nhựa có liên kết ngang 6% thường được sử dụng cho các ứng dụng nước giếng.
Nước thành phố có dư lượng clo nên các loại nhựa liên kết chéo (cross-linked) 8%, chẳng hạn như Resin, được khuyến khích sử dụng.
Hạt nhựa liên kết chéo (cross-linked) 10% ResinTech CG10 thường được lắp đặt trong các ứng dụng công nghiệp thương mại hoặc nơi có hàm lượng clo hoặc cloramin cao hơn mức khuyến nghị của các nhà sản xuất nhựa.

Tham khảo: Mức giới hạn Chlorine khuyến nghị sử dụng trong lọc trao đổi ion

Khi nhựa cation axit mạnh được vận hành trong môi trường clo cao hơn, tuổi thọ của nhựa sẽ ngắn hơn. Tác dụng của clo tự do là chất phụ gia, do đó, sự giảm tuổi thọ của nhựa phải tỷ lệ thuận với sự gia tăng mức độ clo trong nước cấp đầu vào.

Hạt cation dạng Macroporous có màu trắng đục. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng làm mềm yêu cầu cao.

Nhiệt độ cao cũng có mặt các chất oxy hóa như clo.
Mặc dù công suất thấp hơn gel nhưng macroporous sẽ có tuổi thọ lâu hơn.
Nhựa Macroporous có kích thước lỗ lớn hơn so với nhựa gel và có thể được liên kết chéo tới 20%

4. What are ion exchange resins? / Nhựa trao đổi ion là gì?

Khi còn nhỏ, chúng ta học được rằng nước được tạo thành từ hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Nhưng nước phức tạp hơn thế nhiều. Chứa trong mỗi giọt nước là các khoáng chất và các chất khác bổ sung vào các đặc tính hóa học và vật lý của mỗi giọt nước — bao gồm (nhưng không giới hạn) vị và mùi. Một số ví dụ là canxi, magiê, sắt, mangan, natri, hydro, clorua, sunfat, nitrat, hydroxit và silica. Mặc dù chúng được hòa tan và không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng các hợp chất này tồn tại trong nước dưới dạng ion.

Các ion của các phân tử này có điện tích. Các ion mang điện tích dương được gọi là cation, trong khi các ion mang điện tích âm được gọi là anion. Ví dụ, natri và hydro có điện tích dương (Na +) (H +), trong khi clorua và hydroxit có điện tích âm (Cl-) (OH-). Điện tích quy định cách các ion được loại bỏ khỏi nước.

Cation (hợp chất tích điện dương) được loại bỏ bằng nhựa trao đổi cation, trong khi anion (hợp chất tích điện âm) được loại bỏ bằng nhựa trao đổi anion.

Các loại nhựa trao đổi ion này bao gồm các hạt polyme không hòa tan được thiết kế với một "nhóm chức" thu hút các ion mang điện tích trái dấu. Mỗi chiếc giường có nhiều vị trí chức năng tồn tại khắp nơi, từ bề mặt đến sâu bên trong.

Trao đổi ion là một phản ứng hóa học thuận nghịch trong đó các ion hòa tan bị loại bỏ khỏi dung dịch và được thay thế bằng các ion khác có cùng điện tích hoặc tương tự. Bản thân nó không phải là một chất phản ứng hóa học, nhựa IX thay vào đó là một môi trường vật lý tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng trao đổi ion. Bản thân nhựa được cấu tạo từ các polyme hữu cơ tạo thành một mạng lưới các hydrocacbon. Xuyên suốt ma trận polyme là các vị trí trao đổi ion, nơi được gọi là "nhóm chức" của ion tích điện dương (cation) hoặc ion mang điện tích âm (anion) được gắn vào mạng polyme. Các nhóm chức năng này dễ dàng thu hút các ion có điện tích trái dấu.

Trao đổi ion được sử dụng trong xử lý nước, bao gồm làm mềm nước, khử khoáng công nghiệp, đánh bóng nước ngưng, sản xuất nước siêu tinh khiết và xử lý nước thải. Nó cũng có thể cung cấp một phương pháp tách trong nhiều quy trình không dùng nước, chẳng hạn như hút ẩm và tách sắc ký. Nó có tiện ích đặc biệt trong tổng hợp hóa học, sản xuất, chế biến thực phẩm, khai thác mỏ, sản xuất điện, nông nghiệp, và một loạt các ứng dụng và các ngành công nghiệp khác.