Trong một khối nước, ngoài các thành phần không tan có thể được loại bỏ bằng các nguyên lý lọc, hấp phụ thì các thành phần hòa tan trong nước, tồn tại ở dạng ion phải dùng nguyên lý trao đổi ion để loại bỏ.
Tùy vào nhu cầu sử dụng mà nguyên lý trao đổi ion sẽ được ứng dụng trong lọc nước khác nhau như: dùng hạt nhựa cation để xử lý cứng, khi đó gọi là cột làm mềm nước. Dùng anion để xử lý các ion âm nitrit, nitrat trong nước. Hoặc trộn cả hai loại hạt nhựa với nhau thì người ta gọi là mixed bed để xử lý được cả những tạp chất tan trong nước là các ion âm và dương có trong nước.
Trong nước sẽ có nhóm ion sau: Ion mang điện tích dương yếu, ion mang điện tích dương mạnh, ion mang điện tích âm yếu, ion mang điện tích âm mạnh. Mỗi loại ion sẽ có một loại hạt nhựa riêng để thu giữ. Các bạn căn cứ vào đặc tính từng loại ion như bên dưới để lựa chọn hạt nhựa cho hệ trao đổi ion.
Nội dung bài viết
Hạt nhựa cation acid mạnh
Hạt nhựa trao đổi ion acid mạnh là hạt nhựa có cấu trúc hóa học (R-SO3H) hoặc salt (R-SO3Na). Gốc SOO-H+ làm hạt nhựa phản ứng như một acid mạnh nên chúng được đặt tên là hạt nhựa trao đổi ion acid mạnh. Phản ứng trao đổi ion của chúng không phụ thuộc vào tính pH của nước.
2(R-SO3H) + NiCl2 à (R-SO4)Ni + 2HCl
Hạt nhựa trao đổi ion acid mạnh để xử lý các ion mang điện tích dương trong nước. Đặt biệt hạt nhựa trao đổi ion acid mạnh rất phù hợp để trao đổi hiệu quả với các ion Ca2+, Mg2+ nên được ứng dụng hiệu quả trong xử lý nước cứng.
Khi hạt nhựa cation acid mạnh hết khả năng trao đổi ion thì được tái sinh bằng nước muối NaCl.
Hạt nhựa cation acid yếu
Hạt nhựa trao đổi ion acid yếu là nhóm R-COOH. Chúng có tính acid yếu giống như các acid hữu cơ.
Hạt nhựa trao đổi ion acid yếu xử lý các ion mang điện tích dương trong nước, đặc biệt thích hợp để loại bỏ các kim loại nặng trong nước như Chì, Cadmium, …
Hạt nhựa trao đổi ion acid yếu có hoạt tính bị ảnh hưởng bởi tính acid của nước, thường hoạt động tốt ở acid dưới 6.0.
Hạt nhựa trao đổi ion acid yếu rất thích hợp cho loại nước thải mang tính acid như nước thải xi mạ.
Hạt nhựa anion bazo mạnh
Hạt nhựa trao đổi ion bazơ mạnh có gôc RNH3-OH-, mang ion trao đổi là bazo OH dùng để trao đổi với các ion âm trong nước. Chúng mang gốc OH nên phản ứng như một bazo mạnh và có thể sử dụng ở tất cả nước có pH cao hoặc thấp.
R-NH3OH + HCl à R-NH3Cl + HOH
Quá trình hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion bazo mạnh dùng NaOH để tái tạo nhóm OH- của hạt nhựa.
Hạt nhựa anion bazo yếu
Hạt nhựa trao đổi ion bazơ yếu có cấu tạo gốc trao đổi ion là NH2, được ứng dụng để loại bỏ các ion âm trong nước.
Hạt nhựa trao đổi ion bazơ yếu có hoạt tính bị ảnh hưởng bởi pH của nước. Chỉ hoạt động tốt khi pH > 7.0.
R-NH2 + HCl à R-NH3Cl + HOH
Dung dịch được sử dụng để tái sinh hạt nhựa trao đổi anion bazơ yếu là NaOH.
Các bạn có thể tham khảo các loại hạt nhựa trong xử lý nước tại đây.
