Rất nhiều người đã từng nghe đến hạt nhựa trao đổi ion mà không biết là gì? được sử dụng làm gì? Bài viết này Ecomax Water sẽ cung cấp cho các bạn những thông tin về hạt nhựa trao đổi ion các bạn cùng tìm hiểu nhé.
Hạt nhựa trao đổi ion là gì?
Hạt nhựa trao đổi ion hay còn biết đến là hạt nhựa làm mềm nước. Hạt trao đổi ion là loại hạt không hòa tan và có chứa các ion với công dụng trao đổi với các ion khác chứa dung dịch trong quá trình phản ứng. Không bị thay đổi tính chất vật lý của vật liệu trao đổi ion trong quá trình trao đổi này.
Nhựa polystyrene là thành phần chính có trong hạt trao đổi ion tổng hợp kết hợp cùng nhóm sulphonate với khả năng trao đổi ion dương và nhóm amine trao đổi ion âm.
Tác dụng của hạt nhựa trao đổi ion
Hạt nhựa trao đổi ion có tác dụng làm mềm nước. Khi xử lý nước cứng bằng hạt nhựa trao đổi ion, người ta sẽ dùng loại nhựa có chứa ion Na+ liên kết với một cation (ion âm) khác, cation đó có khả năng liên kết với Ca2+ và Mg2+ mạnh hơn Na+. Khi cho nhựa vào cột trao đổi ion và cho nước cần xử lí chảy qua cột, cation có trong nhựa sẽ liên kết với các ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước giúp nước mềm hơn.
Hạt nhựa trao đổi ion dùng trong xử lý nước thông thường thành phần chính là một trong các loại nhựa sau:
- Hạt nhựa macroprous không trong suốt (hoặc hơi trong)
- Hạt nhựa styrene dạng gel, màu vàng trong suốt
- Hạt nhựa macroprous cation styrene nâu xám nhạt hoặc màu vàng nhạt
- Hạt nhựa macroprous anion styrene có màu trắng
- Hạt nhựa acrylic màu trắng hoặc trắng sữa.
Các loạt hạt nhựa trao đổi ion phổ biến
-
Hạt nhựa trao đổi cation axit mạnh
Với khả năng phân tách H+ dễ dàng trong dung dịch do hạt nhựa này chứa một lượng lớn các nhóm axit mạnh như nhóm SO3H, axit sunlfonic. Hạt trao đổi Cation axit mạnh có thể trao đổi ion và sản xuất phân ly trong dung dịch axit hoặc kiềm do phản ứng phân ly diễn ra rất mạnh. nhựa chứa các nhóm tích điện âm như SO3-, có thể hấp thụ các cation khác sau quá trình phân ly
Các nhóm chức năng nhựa trao đổi cation axit mạnh có thể trở lại trạng thái ban đầu khi để phản ứng trao đổi ion theo chiều ngược lại có tác động thêm bằng chất hóa học sau một thời gian sử dụng.
Nhựa trao đổi cation axit mạnh có thể sử dụng lại lần nữa sau quá trình tái sinh
-
Hạt nhựa trao đổi cation axit yếu
Có thể phân ly H+ và nước có tính axit đồng thời có chứa một lượng lớn các nhóm axit yếu như Carbocyl- COOH. Sau khi hạt nhựa xảy ra quá trình phân lý sẽ còn lại nhóm tích điện âm như R-COO- sẽ trao đổi cation khi kết hợp với một giải pháp có khả năng hấp thụ các cation khác.
Hạt trao đổi cation axit yếu có thể sử dụng để tái sinh axit , qua trình tái sinh này dễ dàng hơn so với tái sinh trao đổi cation axit mạnh.
-
Hạt nhựa trao đổi anion bazo mạnh
Với chức năng phân ly OH- trong nước khi chứa một lượng lớn các nhóm kiềm mạnh cơ bản như amin bậc 4 –NR3OH. Hiệu ứng trao đổi anion xảy ra khi hạt nhựa này hấp thụ các nhóm tích điện dương kết hợp với anion trong dung dịch
Nhựa trao đổi anion có tính kiềm mạnh phân ly nhựa này mạnh mẽ, có thể làm việc trong những môi trường pH khác nhau. Một dung dịch kiềm mạnh có thể làm hạt trao đổi anion bazo mạnh tái sinh.
-
Hạt nhựa trao đổi anion bazo yếu
Có thể phân ly trong nước và OH- kiềm yếu khi có chứa một lượng lớn các nhóm kiềm yếu như amin bậc 1 –NH2, nhóm amin thứ cấp NHR, hoặc một nhóm amin bậc 3 –NR2.
Hiệu ứng trao đổi anion xảy ra khi hạt nhựa này hấp thụ các nhóm tích điện dương kết hợp với anion trong dung dịch
Nhựa trao đổi anion có tính kiềm yếu chỉ có thể làm việc trong môi trường pH trung tính hoặc axit. Na2CO3, NH4OH có thể làm hạt trao đổi anion bazo yếu tái sinh.
Hạt trao đổi ion hoạt động như thế nào?
Nhiệm vụ chính của hạt nhựa trao đổi ion chính là làm mềm nước, được sử dụng trong quá trình xử lý nước cứng.
Quy trình sử lý nước cứng bằng hạt nhựa trao đổi ion như sau:
- Chọn hạt có chứa ion Na+ liên kết với một cation (ion âm) khác có khả năng liên kết với Ca2+ và Mg2+ mạnh hơn Na+
- Cho nhựa vào cột trao đổi ion, để nước chảy qua cột, cation có trong nhựa sẽ liên kết với các ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước uống giúp nước mềm hơn.
Uư điểm và nhược điểm của hạt trao đổi ion trong xử lý nước cứng.
Ưu điểm:
- Do có thể tái sinh được nhiều lần nên thời gian sử dụng thường rất dài
- Chi phí thấp hơn so với các vật liệu cùng công dụng khác
- Thân thiện với môi trường vì chỉ hấp thu các chất có sẵn trong nước
- Năng lượng tiêu tốn nhỏ
Nhược điểm:
– Không thể xử lý được các hợp chất hữu cơ hay ion Fe3+, chúng sẽ bám dính vào các hạt nhựa ion, làm giảm khả năng trao đổi ion của nhựa.
