chi tiết sản phẩm

Các ion lần đầu tiên được lý thuyết hóa bởi Michael Faraday năm 1830 [2], để miêu tả các thành phần của phân tử chuyển động về phía anion hay cation. Tuy nhiên, cơ chế của chuyển động này đã không được đề cập cho đến tận năm 1884 khi Svante August Arrhenius trong luận án tiến sĩ của mình tại trường đại học tổng hợp Uppsala [3] đã chứng minh rất rõ. Lý thuyết của ông ban đầu đã không được chấp nhận, nhưng luận án tiến sĩ của ông đã đoạt giải Nobel về hóa học năm 1903.

Trao đổi ion là một chuỗi các phản ứng hoá học đổi chỗ (phản ứng thế) giữa các ion trong nước (chất lỏng) và các ion tích hợp trong hạt nhựa. Sự trao đổi này dựa theo tính chất mạnh - yếu của các ion kim loại, dựa theo tính chất hút - đẩy của các ion mang điện tích âm / dương.

Nhựa trao đổi ion là một loại polymer có khả năng trao đổi những ion cụ thể của nó với các ion khác hiện diện trong dung dịch chảy qua cột phản ứng. Vật liệu trao đổi ion tổng hợp được sử dụng phổ biến là nhựa polystyrene với nhóm sulphonate có khả năng trao đổi ion dương và nhóm amine trao đổi ion âm. Các loại nhựa tổng hợp được sử dụng chủ yếu để tinh sạch nước, ngoài ra còn nhiều ứng dụng khác bao gồm việc phân tách các yếu tố lẫn trong dung dịch.

Nhựa trao đổi ion có khả năng hấp thu các ion dương gọi là cationit, loại có khả năng hấp thu các ion âm gọi là anionit. Các hạt có thể cùng lúc hấp thu cation và anion được gọi là hạt ionit lưỡng tính.

Trong số các chất hòa tan trong nước, độ cứng thường thấy nhất. Độ cứng thường được nhắc đến với sự tồn tại của các ion clo, canxi và magie hòa tan trong nước.

Để làm mềm nước, sử dụng hạt nhựa trao đổi cationit mà các ion di động được gắn lên bề mặt hạt là ion Na⁺. Các anion từ nước không thể trao đổi vào hạt vì nó sẽ bị đẩy lùi bởi các anion sulfonat cố định trong các hạt. Mục đích của việc dùng nhựa trao đổi ion trong xử lý nước uống là nhằm làm mềm nước hoặc loại bỏ các chất khoáng không cần thiết trong nước. Nước được làm mềm bằng cách sử dụng một loại nhựa có chứa ion Na⁺ liên kết với một cation (ion âm) khác, cation đó có khả năng liên kết với Ca²⁺, Mg²⁺ mạnh hơn Na⁺. Khi cho nhựa vào cột trao đổi ion và cho nước cần xử lý chảy qua cột, cation có trong nhựa sẽ liên kết với các ion Ca²⁺, Mg²⁺ và giữ chúng lại trong cột, đồng thời sẽ giải phóng Na⁺ vào nước, cách này giúp loại bỏ ion Ca²⁺, Mg²⁺ có trong nước uống, giúp nước “mềm” hơn.

Phương trình trao đổi ion có dạng:

NaR + Ca²⁺ ↔ CaR + Na²⁺

NaR + Mg²⁺ ↔ MgR + Na²⁺

Nếu nước xử lý yêu cầu phải loại bỏ hoàn toàn lượng khoáng có trong nước thì tiếp tục xử lý bằng cách cho nước chảy qua cột trao đổi ion với nhựa chứa H⁺ (sẽ loại bỏ được cation) và sau đó qua cột có nhựa chứa ion OH^- (loại bỏ các anion). H⁺ và OH^- sau đó sẽ kết hợp với nhau tạo thành nước (H₂O).

Khử khoáng nước được thực hiện bằng cách sử dụng hai loại nhựa anionit và cationit. Đầu tiên nước đi qua cột chứa nhựa trao đổi cation trong hình thức hydro. Quá trình trao đổi cation diễn ra, các cation trong nước thay thế cho ion hydro được gắn lỏng lẻo từ trước trên bề mặt hạt nhựa. Nước thải của quá trình này là hỗn hợp của các axit yếu. Nước sau đó đi qua cột thứ 2 có chứa hạt nhựa trao đổi anion dưới hình thức hydroxit. Các anion có trong nước thay thế cho ion hydroxit gắn trên bề mặt hạt, các ion hydro và ion hydroxit được thay ra bởi các cation và anion trong nước sẽ kết hợp với nhau tạo thành nước.

Trong hệ thống khử khoáng nước bằng hạt nhựa trao đổi ion, sau khi nước chảy qua cột cation được bố trí qua một tháp khử khí nhằm loại bỏ hầu hết các axit cacbonic từ khí cacbon dioxit và bicacbonat trong nước, làm giảm tải cho cột anion. Nếu không khử khí các axit cacbonic sẽ cùng nước chảy đến cột anion, tạo ra các muối cacbonat.