Ngày nay trong các hệ thống lọc nước đều sử dụng hạt trao đổi ion hay còn gọi là hạt cation. Vậy hạt cation là gì? Nó có vai trò gì trong hệ thống lọc nước? Cùng DK Smart tìm hiểu chi tiết về hạt cation trong bài viết này nhé.

Định nghĩa cation là gì?

Hạt Cation

Cation là các ion mang điện tích dương. Những ion này được hình thành khi một nguyên tử trung tính loại bỏ một hoặc nhiều electron. Khi loại bỏ electron, số lượng proton trong hạt nhân cao hơn số lượng electron ở lớp vỏ ngoài. Bởi vậy  nguyên tử được tích điện dương và gọi là cation.

Hạt cation trong xử lý nước

Trong hệ thống lọc nước, cation tồn tại dưới dạng các loại hạt nhựa polymer trao đổi ion. Chúng có dạng gel và là những loại hạt không thể hòa tan trong nước. Bởi vậy chúng dễ dàng trao đổi với các ion khác mà không làm thay đổi tính chất vật lý của các vật liệu.

Hạt cation gồm 3 loại:

• Hạt Cation thực hiện việc hấp thụ các ion dương được gọi là cationit.
• Hạt Cation có khả năng hấp thụ các ion âm sẽ được gọi là anionit 
• Hạt Cation có khả năng hấp thụ cả ion âm và ion dương thì được gọi là ionit lưỡng tính.

Vai trò của hạt Cation trong hệ thống lọc nước

 Hạt cation có vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống lọc nước toàn phần. Chúng có khả năng làm mềm nước và loại bỏ hiện tượng nước cứng, nước nhiễm canxi. Hạt cation là một vật liệu lọc nước cần thiết để hỗ trợ cho hệ thống lọc nước toàn phần.

Phương pháp làm mềm nước của hạt Cation 

Do hạt cation được hình thành từ việc loại bỏ một hoặc nhiều electron. Nên chúng cũng có kích thước điện tích khác nhau, tùy thuộc vào lượng electron bị loại bỏ. Cho nên chúng có khả năng tạo thành các cation đơn trị (Na+), hóa trị hai (Ca2+, Mg 2+), hóa trị 3 (Al3+)… Dựa vào đặc tính này hạt cation được sử dụng để làm hạt trao đổi ion.

Hiện tượng nước cứng rất phổ biến và đa phần nước chúng ta sử dụng đều bị nhiễm vôi. Bởi vậy làm mềm nước là điều rất cần thiết và được chú trọng. Có khá nhiều phương pháp làm mềm nước như: Sử dụng hóa chất, sử dụng nhiệt, chưng cất, trao đổi ion…

Phương pháp sử dụng hạt cation trao đổi ion để làm mềm nước cho hiệu quả tốt nhất. Áp dụng được cho cả hệ thống lọc từ quy mô nhỏ tới quy mô lớn.

Quy trình hạt Cation làm mềm nước

Đầu tiên ngâm lớp hạt cation vào dung dịch NaCl đậm đặc. Nhờ cation H+ trong nhóm hoạt tính sẽ tham gia vào phản ứng trao đổi với cation Na+ hòa tan trong dung dịch. Kết quả của quá trình là cation Na+ được cấy lên toàn bộ bề mặt của cation và trở thành Na-cationit.

Hạt cation làm mềm nước

Sau đó cho nguồn nước cứng đi qua cột lọc chứa các hạt cation Na-cationit. Các ion Ca2+, Mg 2+ trong nước cứng sẽ được giữ lại và thay thế chúng là ion Na+. Bởi vậy nước sau khi đi qua cột lọc các ion gây cứng sẽ loại bỏ và trong nước chỉ còn ion Na+. Ion Na+ trong nước là những muối khoáng có lợi cho cơ thể. 

Đây là phương pháp vừa tiết kiệm chi phí lại cho hiệu quả cao. Đồng thời quá trình này không làm thay đổi tính chất vật lý của nước. Chất lượng nguồn nước sau khi lọc đảm bảo an toàn khi sử dụng

Ưu điểm của phương pháp làm mềm nước bằng hạt cation

Làm mềm nước cứng có nhiều phương pháp nhưng sử dụng hạt cation luôn được ưa chuộng. Bởi sử dụng hạt cation có rất nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác.

Cụ thể:

• Lọc nước bằng hạt cation đơn giản, dễ thực hiện
• Quá trình trao đổi ion thực hiện trong một thời gian ngắn;
• Không làm thay đổi tính chất vật lý của vật liệu lọc
• Chi phí thấp, hiệu quả làm mềm nước rất cao.
• Thân thiện môi trường, không gây ảnh hưởng tới sức khỏe
• Tiết kiệm chi phí, có thể tái sinh (hoàn nguyên) sau khi kết khả năng trao đổi.

Thực hiện hoàn nguyên hạt cation

Sau một thời gian trao đổi hạt cation sẽ hết ion Na+ và hấp thụ đủ ion Ca2+ và Mg2+. Để tiết kiệm chi phí chúng ta có thể hoàn nguyên các hạt cation này. Mà không cần thay thế hạt cation mới. Quá trình hoàn nguyên được thực hiện khá đơn giản và nhanh chóng.

Chúng ta sẽ sử dụng dung dịch muối Natri Clorua nguyên chất để hoàn nguyên cation.

Các bước thực hiện như sau:

• Bước 1:  Sử dụng một lượng vừa đủ dung dịch muối NaCl nguyên chất đổ vào cột lọc chứa hạt cation.
• Bước 2: Ngâm cột lọc trong dung dịch khoảng 20 phút. Chú ý không để cho hạt cation bị trào ra bên ngoài. Trong lúc này các ion Ca2+ và Mg2+ sẽ bị thay thế bởi ion Na+.
• Bước 3: Sau đó tiến hành xả ngược để đẩy bỏ các ion gây cứng ra khỏi cột lọc

Để thực hiện dễ dàng hơn hoặc với các hệ thống lớn bạn có thể sử dụng van 5 cửa hút. Van 5 cửa hút giúp quá trình hoàn nguyên diễn ra nhanh chóng và dễ dàng hơn.

Trên đây là toàn bộ thông tin về hạt cation và vai trò của nó trong hệ thống xử lý nước. Hãy lựa chọn lắp đặt và sử dụng cho gia đình mình một hệ thống lọc nước.  Mang lại sự an toàn, an tâm để mang lại nguồn nước có chất lượng tốt nhất nhé.