Hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion là gì? Tại sao phải hoàn nguyên chúng? Có bao nhiêu phương pháp hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion? Cùng DK Smart tìm hiểu trong bài viết này nhé.

Khái niệm

Hạt nhựa trao đổi ion

Hạt nhựa trao đổi ion hay còn gọi là hạt nhựa cation. Chúng có chức năng làm mềm nước và loại bỏ hiện tượng nước cứng, nước nhiễm canxi. Hạt cation là một vật liệu lọc nước cơ bản, cần thiết để hỗ trợ cho hệ thống lọc nước toàn phần.

Tại sao cần phải hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion?

Sau một thời gian sử dụng hạt nhựa trao đổi ion để làm mềm nước. Chúng sẽ bị giảm đi và không còn đủ khả năng để tiếp tục trao đổi ion. Bởi vậy chúng ta cần phải thay thế hoặc hoàn nguyên tạo ra những sự trao đổi ion, để giảm thiểu chi phí và thuận tiện nhất chúng ta thường lựa chọn phương pháp hoàn nguyên.

Phương pháp làm mềm nước cứng

Hoàn nguyên là phương pháp đơn giản nhất giúp chúng ta tái sinh vật liệu lọc nước. Làm sạch các mảng bám và những chất cặn bẩn tích tụ lâu ngày trong máy lọc nước. Đồng thời cũng góp phần làm tăng độ bền của hạt nhựa làm mềm.

Các phương pháp hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion bằng tạp chất công nghiệp

Tùy vào từng yêu cầu sử dụng như: Làm mềm nước, khử kiềm nước, khử khoáng nước.

Hiện nay có 4 loại hạt nhựa trao đổi chính:

– Hạt cation acid mạnh

– Hạt cation acid yếu

– Hạt Anion bazơ mạnh

– Hạt Anion bazơ yếu

Bởi vậy khi tiến hành hoàn nguyên phải xác định hệ thống đang sử dụng loại hạt nào? Để sử dụng loại tạp chất công nghiệp có nồng độ phù hợp.

Hoàn nguyên hạt cation axit mạnh

Để hoàn nguyên hạt cation axit mạnh cần sử dụng Muối tinh khiết (Natri Clorua – NaCl) 

Yêu cầu: Muối hoàn nguyên phải là muối tinh khiết hoàn toàn với lưu lượng NaCl đạt 99,5%. Đồng thời hàm lượng các ion khác đều ở mức bằng 0 hoặc gần bằng 0.

Hoàn nguyên hạt cation axit yếu

Để hoàn nguyên hạt cation axit yếu cho kết quả tốt nhất nên sử dụng Axit Clohydric (HCl) hoặc  Axit Axetic (CH3COOH)

Yêu cầu: Nồng độ Axit Clohydric (HCl) sử dụng trong quá trình này là 5%

Hoàn nguyên hạt anion bazơ mạnh

Đối với hoàn nguyên hạt anion bazơ mạnh có thể sử dụng Natri clorua (NaCl). Hoặc các hợp chất khác cung ứng Ion clorua như HCl (axit clohidric)

Yêu cầu: Nồng độ Axit Clohydric (HCl) sử dụng trong quá trình này là 5%

Nồng độ Natri clorua (NaCl) sử dụng trong quá trình này là 10%

Hoàn nguyên hạt anion bazơ yếu

Thông thường xút NaOH sẽ được sử dụng trong quá trình tái sinh hạt anion bazơ yếu.

Yêu cầu: Nồng độ Xút NaOH sử dụng trong quá trình này là 4%

Tìm hiểu về quá trình hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion bằng dung dịch Natri Clorua

Ứng dụng quá trình hoàn nguyên bằng NaCl

Sử dụng dung dịch muối (NaCl) để tái sinh hạt nhựa trao đổi ion thường gặp trong các: Hệ thống lọc và hệ thống xử lý nước cấp, nước nhiễm phèn, nhiễm mặn…

Sử dụng muối NaCl để hoàn nguyên hạt

Các hạt nhựa chứa ion Na+ sẽ trao đổi với các cation gây độ cứng trong nước. Ion Ca+ và Mg+ sẽ được thay thế bởi ion Na+. Sau một thời gian trao đổi các hạt nhựa sẽ hết ion Na+ và cần nạp thêm. Quá trình tái sinh sẽ giúp hạt nhựa trở lại trạng thái giàu ion Na+ như ban đầu. Để tiếp tục thực hiện nhiệm vụ loại bỏ các ion tạo cứng trong nước.

Yêu cầu đối với dung dịch hoàn nguyên NaCl

Loại muốn được sử dụng trong quá trình hoàn nguyên phải là muối tinh khiết. Với hàm lượng NaCl đạt 99,5% và hàm lượng các ion khác đều ở mức bằng 0 hoặc gần bằng 0. 

Không sử dụng dung dịch muối ăn thông thường. Vì trong chúng tồn tại nhiều tạp chất sẽ gây ảnh hưởng tới hệ thống xử lý nước. Có thể gây hư hỏng các hạt nhựa.

 Phản ứng quá trình hoàn nguyên

R2Ca + 2 NaCl ↔ 2 RNa + CaCl2

R2Mg + 2 NaCl ↔ 2 RNa + MgCl2

Các bước hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion bằng NaCl

Quá trình tái sinh hạt nhựa trao đổi ion bằng muối được thực hiện nhờ vào van 5 cửa có khả năng hút muối. Dưới đây là các bước thực hiện quá trình hoàn nguyên

Van 5 cửa hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion

Bước 1:

+ Sử dụng  khoảng 30 – 40 lít dung dịch muối (100 lít nước pha với khoảng 10 – 15kg muối hoàn nguyên) chứa trong thùng. 

+ Van hút muối chuyển sang chế độ “Brine Refill” tới khi nước trong bình đạt đủ lượng yêu cầu.

+ Sau đó chuyển van sang chế độ “Brine & Slow R ”

Bước 2: 

+ Rửa muối: Van ở chế độ “Brine & Slow R” để muối hút từ bình muối vào cột lọc chứa hạt nhựa trao đổi ion. Chú ý khi nước trong bình hút muối gần hết thì chuyển van sang chế độ “Back wash”.

+ Chế độ “Back wash” là sử dụng để rửa ngược. Nước đi trong cột sẽ theo chiều từ dưới lên và kéo lượng muối rửa trong cột ra ngoài. Sau khoảng 20 phút chuyển van hút muối sang chế độ “Fast Rinse”.

Bước 3: 

Chế độ “Fast Rinse”,  nước sẽ vào cột theo chiều ngang và kéo toàn bộ lượng muối còn lại trong cột ra ngoài.  Để chế độ này hoạt động trong khoảng 10 phút. Khi công đoạn này kết thúc thì quá trình hoàn nguyên đã xong. Chuyển van hút muối về chế độ “Service”- chế độ lọc và làm việc bình thường của van.