Góc tư vấnNgày: 14-08-2020 bởi: Mã Thị Vân
Công nghệ lọc trao đổi ion: Cation
Gần đây, nhựa trao đổi ion đã được sử dụng ngày càng nhiều để tạo ra nước uống. Các loại nhựa chuyên dụng đã được sử dụng để xử lý các chất gây ô nhiễm khác nhau. Trong bài viết này sẽ tìm hiểu về công nghệ trao đổi ion của hạt cation.
Công nghệ trao đổi ion và hạt trao đổi cation
Trao đổi ion là một phương pháp khử nhiễm và làm sạch nước giúp loại bỏ các hợp chất gây ô nhiễm trong nước. Trao đổi ion là một quá trình xử lý nhằm tách riêng những ion không mong muốn ra khỏi dung dịch và thay thế bằng những ion khác. Quá trình trao đổi ion được diễn ra trong một cột trao đổi ion chứa trong một thiết bị chuyên dụng nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi diễn ra.
Hạt nhựa trao đổi cation là các hạt nhựa nhỏ, xốp (đường kính khoảng 0,5mm) và có khả năng hấp thụ các ion dương. Nhựa cation tích điện loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước mà các ion này tích điện dương. Bao gồm trong loại nhựa này là cation mạnh (SAC) và cation yếu (WAC).
Hạt nhựa trao đổi cation
Những hạt nhựa cation sẽ cung cấp H+, các ion hay các ion tích điện dương sẽ trao đổi với các cation chứa trong nước, từ đó giúp khử khoáng và làm mềm nước. Một số khoáng chất mà nhựa cation có thể loại bỏ như: Canxi Ca2+, Crom Cr3+, Cr6+, Sắt Fe3+, Magie Mg2+, Mangan Mn2+, Radium Ra2+...
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+
Xem thêm: Công nghệ lọc biến đổi
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);
Ưu điểm của hạt cation trong xử lý nước
- Hạt cation có hiệu quả lọc cao và có thể tái sinh
- Vừa có tác dụng là mềm nước và giảm độ kiềm về mức thấp nhất
- 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.
Nguyên lý hoạt động của hạt trao đổi cation
Hạt cation xử lý nước cứng như thế nào
Xử lý nước cứng là việc loại bỏ ion canxi và magie trong nước. Các hạt cation được sử dụng trong điều hòa nước công nghiệp hoặc nước sinh hoạt. Quá trình này bao gồm việc truyền nước có chứa các ion khoáng cứng, cụ thể là canxi (Ca2 +) và magiê (Mg2 +) qua cột chứa nhựa trao đổi cation có tính axit mạnh ở dạng natri (Na +) (tức là các cation trao đổi là natri). Các ion canxi và magiê được trao đổi với số lượng ion natri tương đương.
Khi hạt hạt cation cạn kiệt ion Na+, cần tái sinh nhựa trao đổi cation bằng muối tinh khiết.
Nguyên lý trao đổi của hạt cation
Hạt cation khử kiềm và khử khoáng trong nước
Hạt cation còn có công dụng khử kiềm và khử khoáng một cách hiệu quả. Khi sử dụng nhựa cation để khử kiềm, khử khoáng, 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 trả lại vào nước một lượng tương đương cation hydro(H+), các muối hòa tan trong nước sẽ biến thành các axit tương ứng. Khi các ion H+ trong hạt nhựa cation cạn kiệt thì cần phải tái sinh nhựa trao đổi bằng cách sử dụng dung dịch HCl.
Hiệu suất hoạt động
Hiệu suất hoạt động của chu trình phụ thuộc vào:
- Lượng và nồng độ của chất tái sinh được sử dụng
- Tổng độ cứng của nước được xử lý và hàm lượng natri của nó
- Tốc độ dòng chảy của nước ảnh hưởng qua giường.
Hiệu suất thường được đánh giá theo độ cứng còn lại trong nước được xử lý. Trong làm mềm nước đô thị, mức độ tái sinh thấp và hiệu quả loại bỏ cao thường được yêu cầu. Đối với sử dụng công nghiệp, có thể thu được nước được xử lý phù hợp, có độ cứng dưới 5 ppm với mức 70 đến 80 kg muối trên một mét khối (4,5 đến 5 lb / ft 3) của nhựa. Nếu việc làm mềm đang được thực hiện để cung cấp cho nồi hơi áp suất thấp thông thường, trong đó yêu cầu phải có độ cứng dưới 1 ppm, thì ít nhất phải tăng gấp đôi mức tái sinh này.
Rò rỉ độ cứng trong các điều kiện vận hành tiêu chuẩn thường nhỏ hơn 1% tổng độ cứng của nước ảnh hưởng và khả năng làm việc không bị ảnh hưởng đáng kể trừ khi nước thô chứa hơn 25% các cation trao đổi là natri (hoặc không liên kết khác ) các ion. Trong làm mềm dân dụng, độ cứng còn lại ở các mức tương đối thấp này thường không được yêu cầu, và lưu lượng khá cao thường được sử dụng với ảnh hưởng không đáng kể đến công suất vận hành. Tuy nhiên, điều đáng ghi nhớ là việc sử dụng chất tái sinh hiệu quả nhất có thể đạt được bằng cách sử dụng nồng độ muối cao và cho thời gian tiếp xúc đầy đủ. Sự dịch chuyển tiếp theo của chất tái sinh đã qua sử dụng khỏi giường cũng nên chậm, nhưng việc loại bỏ muối dư thừa cuối cùng nên được thực hiện ở tốc độ dòng dịch vụ bình thường.
Có thể thấy, hạt trao đổi ion cation có công dụng rất tốt trong làm mềm nước cứng và khử khoáng.
