Góc tư vấnNgày: 14-08-2020 bởi: Mã Thị Vân
Công nghệ trao đổi ion - hạt trao đổi anion
Hạt trao đổi ion bao gồm có 2 loại: hạt cation và hạt anion. Hạt cation có tác dụng làm mềm nước, khử kiềm và khoáng trong nước. Còn hạt anion có công dụng gì và hoạt động như thế nào. Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé!
Công nghệ trao đổi ion - hạt trao đổi ion
Công nghệ trao đổi ion là quá trình xử lý nhằm tách riêng những ion không mong muốn ra khỏi dung dịch và thay thế bằng những ion khác. Hạt nhựa trao đổi ion anion có dạng hạt gốc OH-, có khả năng hút các ion âm trong nước. Hạt nhựa trao đổi anion khử mặn, sunfat, nitrat, kiềm, silicat và các anion khác.
Hạt nhựa trao đổi ion gồm có hai phần: gốc của chất trao đổi ion và nhóm có ion trao đổi hay còn được gọi là nhóm hoạt tính. Hạt nhựa trao đổi ion thường là những hạt viên nhỏ, xốp, được tạo thành từ những hợp chất cao phân tử, các polymer hữu cơ như polystyrene, tạo thành một mạng lưới các hydrocacbon có liên kết tĩnh điện với một số lượng lớn các nhóm ionizable. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của hạt anion và cation tương tự nhau. Về tính chất vật lý cũng có các tính chất: chịu nhiệt (hoạt động tốt trong khoảng 20 - 50 độ C), tính dẫn điện, chịu mài mòn và chịu oxy hóa. Hạt anion không tham gia phản ứng, không ảnh hưởng đến chất lượng nước sau lọc, đảm bảo an toàn cho sức khỏe.
Những hạt nhựa anion hoạt động mang điện tích dương, điều này tạo cho anion có tính kiềm. Các anion linh động có thể trao đổi với các anion khác trong dung dịch. Hạt nhựa trao đổi ion anion có tác dụng khử các anion khác trong dung dịch: Asen, Carbonat CO32-, Chloride Cl-, Cyanide CN-, Nitrat NO3-, Silica SiO2, Sulfat SO42-, Uranium, Axit perfluorootanoic PFOA…. Thứ tự chọn lọc của hạt nhựa trao đổi ion anion với các anion trong nước là: SO4(2-) > NO3- > Cl- > HCO3- > HSiO3-..
Hạt nhựa trao đổi ion Anion có 2 loại:
anion bazo mạnh
Nhựa trao đổi anion bazo mạnh (SBA) thường được sử dụng để khử khoáng, khử hóa và khử lưu huỳnh, cũng như loại bỏ tổng lượng carbon hữu cơ hoặc các chất hữu cơ khác. Tùy thuộc vào từng loại mà có những công dụng khác nhau. Nhưng nói chung, nhựa trao đổi anion bazo mạnh đủ mạnh để loại bỏ cả axit mạnh và yếu (bao gồm axit carbonic và silicic). Anion bazo mạnh được tái sinh bằng một dung dịch kiềm.
Nhựa anion bazo yếu
Nhựa trao đổi anion bazơ yếu (WBA) thường được trộn lẫn với hạt nhựa trao đổi anion bazo mạnh cho các ứng dụng khử khoáng vì chúng chỉ loại bỏ các anion liên kết với axit mạnh hơn (như clorua và sunfat) và sẽ không loại bỏ axit yếu (như carbon dioxide và silica). Anion bazo yếu chỉ hoạt động trong môi trường pH<7. Điều này có thể có lợi cho các anion muốn loại bỏ các axit mạnh hơn trong khi để lại các yếu hơn phía sau, nhưng thông thường người ta thường trộn lẫn anion bazo mạnh và anion bazo yếu để quá trình khử khoáng triệt để hơn. Nhựa trao đổi anion có tính kiềm yếu có thể sử dụng Na2CO3, NH4OH để tái sinh. 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 .
Xem thêm: Công nghệ trao đổi ion - Cation
Ứng dụng của hạt trao đổi anion
Hạt nhựa trao đổi ion anion được sử dụng trong hệ thống hai lớp của hệ thống khử khoáng. Hạt nhựa anion có hàm lượng silic đioxit và rò rỉ axit cacbonic thấp hơn, do đó mang lại khả năng loại bỏ silica cao hơn trong các chất khử khoáng khác.
Nguyên lý hoạt động của hạt anion
Hạt anion cũng được sử dụng như một loại lớp nhựa hỗn hợp cùng với cation để đánh bóng nhằm đạt được mức silica còn lại trong nước thấp nhất, cho nước thu được có độ tinh khiết cao nhất. Hạt nhựa này cũng được sử dụng trong quá trình hấp thụ, sinh hóa và dược phẩm trung gian.
Khả năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm của hạt trao đổi anion
Nhựa anion tích điện âm loại bỏ các chất ô nhiễm ion tích điện âm trong nước. Bao gồm trong loại nhựa này là anion bazơ mạnh và anion bazơ yếu. Những loại nhựa anion này có thể được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm được mô tả trong phần này.
NO 3 -
Nhựa anion bazo mạnh có thể loại bỏ nitrat (NO 3 -). Nếu tỷ lệ sulfate so với NO 3 - nồng độ trong nước cao, nhựa phải được tái sinh sớm để tránh anion sulfate hoạt động như một chất tái sinh và thải NO 3 -. Trong trường hợp nồng độ sulfate tăng cao, nhựa anion bazo mạnh chọn lọc cũng có thể được sử dụng.
Khử ClO 4 -
Nhựa anion bazo mạnh tồn tại mà loại bỏ chọn lọc perchlorate (ClO 4 -). Những loại nhựa này có thể được sử dụng một lần hoặc có thể tái sinh.
Loại bỏ Asen
Trong nước, asen có liên quan đến As (V) và As (III). Chỉ các anion (HAsO 4 2- ) tích điện âm mới có thể được loại bỏ bằng nhựa anion bazo mạnh. Ase (H 3 AsO 3 ) thường trung tính trong dung dịch nước. Do đó, quá trình oxy hóa trước là cần thiết để chuyển đổi anion As (III) thành As (V). Sau khi quá trình oxy hóa này hoàn tất, phần dư phải được loại bỏ trước khi tiếp xúc với nhựa anion bazo mạnh.
Khử các chất hữu cơ có trong nước
Tổng lượng cacbon hữu cơ hoặc chất hữu cơ tự nhiên có thể bị oxy hóa bằng cách khử trùng clo thứ cấp và tạo ra một chất nghi ngờ gây ung thư. Các nhà máy xử lý thành phố đôi khi loại bỏ các chất hữu cơ để hạn chế sự hình thành chất này. Các chất hữu cơ thường được tích điện âm và loại bỏ bằng nhựa anion bazo mạnh.
Uranium
Nhựa anion bazo mạnh có thể được sử dụng để loại bỏ urani, thường tồn tại dưới dạng phức hợp uranyl cacbonat / sulfat anion.
Khử khoáng / khử ion
Nhựa anion và cation được sử dụng kết hợp hoặc riêng lẻ hoặc trộn lẫn với nhau có thể được sử dụng để giảm khoáng chất và các chất rắn hòa tan trong nước. Khoáng chất trong nước được trao đổi với các cation hydro (H + ) và các anion hydroxit (OH - ) từ các hạt nhựa để tạo thành nước tinh khiết cao (H 2 O).
Khử trùng
Nhựa anion bazo được sử dụng để liên kết ion hóa như là một chất khử trùng kháng khuẩn được ứng dụng điều trị khác nhau.
Hạt trao đổi ion có khả năng trao đổi ion với các anion khác trong nước và cần tái sinh sau khi hạt đã bị cạn kiệt. Hạt nhựa trao đổi anion có nhiều công dụng và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.