Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hạt cation chuyên khử cứng

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.

Hạt nhựa cation khử cứng.

 

1. BẢN CHẤT NƯỚC CỨNG

Nước cứng chứa 2 ion gây “độ cứng”:

• Ca²⁺ (canxi)

• Mg²⁺ (magie)

Chúng gây:

• Cặn trắng

• Đóng cứng đường ống

• Đun nước tạo mảng bám

Giải pháp: thay Ca²⁺, Mg²⁺ bằng ion không tạo cặn → Na⁺.

2. CẤU TẠO HẠT CATION KHỬ CỨNG

Hạt cation là nhựa trao đổi ion dạng cầu, làm từ polymer styrene–divinylbenzene.

Trên bề mặt hạt có nhóm chức năng –SO₃⁻ (sulfonate), có khả năng giữ ion mang điện dương.

Mỗi hạt chứa rất nhiều vị trí trao đổi ion gọi là sites.

Ban đầu các site này gắn với ion Na⁺:

→ R–SO₃⁻Na⁺

3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG – TRAO ĐỔI ION

- 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.

Khi nước cứng đi qua lớp hạt cation:

➡ Ion Ca²⁺ và Mg²⁺ sẽ bị “bắt giữ” bởi hạt cation

vì chúng có điện tích mạnh hơn (2⁺).

➡ Hạt cation đồng thời nhả ra ion Na⁺ vào nước

để giữ cân bằng điện tích.

Nguyên lý hoạt động của hạt nhựa cation làm mềm

4. QUÁ TRÌNH DIỄN RA THỰC TẾ TRONG CỘT LỌC

Nó diễn ra theo 3 bước nhỏ:

Bước 1 – Hấp phụ (Exchange)

Ca²⁺, Mg²⁺ bám vào site trong hạt.

Bước 2 – Thay thế (Displacement)

Hạt đẩy Na⁺ ra ngoài.

Bước 3 – Dẫn truyền (Diffusion)

Ion Ca²⁺, Mg²⁺ di chuyển từ bề mặt vào sâu bên trong hạt, làm site Na⁺ mới “trồi” lên bề mặt.

➡ Nhờ vậy hạt làm mềm liên tục, không ngừng.

5. KHI HẠT CATION BÃO HOÀ

Sau một thời gian, các site Na⁺ đều bị thế bằng Ca²⁺, Mg²⁺ → mất tác dụng.

Dấu hiệu:

• Nước sau lọc trở lại cứng

• Cặn trắng xuất hiện

➡ Cần tái sinh bằng muối NaCl.

6. NGUYÊN LÝ TÁI SINH

Bơm dung dịch NaCl 8–10% qua hạt.

Do nồng độ Na⁺ rất cao → xảy ra phản ứng ngược:

(R–SO₃⁻)₂Ca²⁺ + 2Na⁺ → 2R–SO₃⁻Na⁺ + Ca²⁺

Ca²⁺, Mg²⁺ bị “đẩy ra ngoài” → theo nước xả trôi đi.

Hạt trở lại trạng thái ban đầu và tiếp tục dùng được hàng năm trời.

7. TÓM TẮT NGẮN GỌN

• Hạt cation không khử sắt, không khử màu, chỉ khử độ cứng.

• Cơ chế hoạt động: trao đổi ion Ca²⁺/Mg²⁺ ↔ Na⁺.

• Khi bão hòa → tái sinh bằng muối NaCl.

• Hoạt động tự nhiên, không cần điện.

8.Ưu điểm của Cation trong việc xử lý làm mềm nước

- Hạt nhựa làm mềm có thể tái sinh bằng dung dịch Nacl hoặc axit loãng, hiệu quả lọc cao.

- Thiết bị làm mềm dễ dàng lắp đặt và vận hành đơn giản.

- Hạt lọc có thể tái sinh =>chi phí thấp

- Làm mềm nước có thể kết hợp với khử mềm nước, giảm độ cứng và độ kiềm về mức độ rất thấp.

Hệ thống lọc nước đầu nguồn sử dụng hạt nhựa cation.

Tham khảo thêm: Hạt cation là gì? Công dụng hạt nhựa trong lọc nước

Lọc nước phèn gia đình

• Lọc nước phèn cột composite 1054
• Lọc Nước Giếng Cột Nhựa 600L/h
• Lọc Nước Giếng Cột Nhựa 700L/h
• Lọc Nước Giếng Cột Inox 220
• Lọc Nước Giếng Cột Composite 220
• Lọc Nước Giếng Cột Inox 250

Máy lọc nước công nghiệp

• Máy lọc nước ro 1000l/h
• DÂY CHUYỀN LỌC NƯỚC TINH KHIẾT 1500 LÍT/H
• DÂY CHUYỀN LỌC NƯỚC TINH KHIẾT 2000 LÍT/GIỜ
• Máy lọc nước ro 350l/h
• Máy lọc nước ro 500l/h
• DÂY CHUYỀN LỌC NƯỚC TINH KHIẾT 750 LÍT/GIỜ

Máy lọc nước RO

• MÁY LỌC NƯỚC R.O 7 LÕI
• Máy lọc nước Kangaroo 7 lõi lọc KG 107
• Máy lọc nước công suất 60l/h hãng sagana
• Máy lọc nước thương hiệu Karofi K8I-15
• Máy lọc nước thương hiệu Karofi K7I-15
• Máy lọc nước thương hiệu Karofi KT80

Vật liệu lọc nước

• Than hoạt tính, cát thạch anh, hạt mangan
• Hạt cation trong lọc nước
• Hạt Trao Đổi Ion Jacobi
• Hạt nâng PH việt nam
• Hạt coroset
• Hạt ODM- 2F

Tin tức cùng chuyên mục

• Giá thiết bị lọc nước giếng khoan
• Nước giếng khoan nhiễm Asen
• Màng lọc UF là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màng uf
• Các cách xử lý phèn để tưới cây
• Cách xử lý nước nhiễm mangan
• Độ ph là gì? ảnh hưởng và các cách đo phổ biến