Chất làm mềm nước cứng toàn phần trong công nghiệp

Chất làm mềm nước cứng toàn phần là gì? Gồm các loại nào? Công dụng ra sao? Hôm nay Đại Tín có một bài viết tổng quan những thông tin về các chất này dành cho những ai chưa hiểu rõ về nó nhé.

Contents

Chất làm mềm nước cứng toàn phần có các loại nào?

Với sự phát triển của nghiên cứu ngành hóa học, các sản phẩm khử tính cứng của dung dịch  ngày càng đa dạng hơn. Một số  thành phần được sử dụng phổ biến là hạt nhựa zeolite, chất khử muối khoáng và chất gây kết tủa.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần là hạt nhựa zeolit

Zeolit là một loại khoáng chất silicat nhôm thường được tìm thấy ở một số kim loại có cấu trúc vi xốp với công thức chung: Me2/xO.Al2O3.nSiO2.mH2O

Zeolit dùng trong quá trình làm mềm có dạng những hạt nhựa được làm từ polyme. Các hạt này có chứa những nhóm chức mang điện tích âm. Các nhóm chức này liên kết yếu với những ion trái dấu (mang điện tích dương) để giữ độ trung hòa điện tích.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần trong công nghiệp

Hạt nhựa Zeolite

Khi tiếp xúc với dung dịch, các ion trái dấu sẽ tách khỏi vỏ nhựa và di chuyển vào dung dịch. Sau đó ion sẽ thực hiện quá trình trao đổi ion và liên kết với các nhóm thế khác.

Hạt nhựa Zeolite có 4 loại cơ bản là cation axit mạnh (SAC), cation axit yếu (WAC), anion bazo mạnh (SBA), và anion bazo yếu (WBA). Zeolit được chia thành ba loại sản phẩm chính là zeolite đá xanh thường được gọi là greensand, zeolite cacbon và zeolite nhựa styren

Chất làm mềm nước cứng toàn phần là chất khử muối khoáng

Chất khử muối khoáng thường được sử dụng trong quy trình bằng phương pháp khử ion. Chất khử muối khoáng có khả năng loại bỏ toàn bộ muối vô cơ. Sau đó chúng sẽ chuyển hóa thành các loại axit và khí cacbon dioxit.

Các chất khử muối khoáng là các dung dịch hóa học. Chúng là các dung dịch axit và bazơ như H2SO4, HCL, NAOH, KOH và hạt Zeolit. Các chất hóa học này được dùng ở dạng nguyên thể.  Chúng rất độc nên dễ gây nguy hiểm cho người sử dụng. Việc làm mềm dung dịch bằng chất hóa học thường được sử dụng bởi các hệ thống công nghiệp lớn.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần là chất gây kết tủa

Chất gây kết tủa  được sử dụng phổ biến nhất trong các loại dùng để khử Ca2+ và Mg2+ của dung dịch. Chất gây kết tủa có công thức hóa học gồm có Na2C03 và Ca(OH)2 hay còn được gọi là soda và vôi tôi.

Đây là các chất có tính tan thấp có khả năng loại bỏ cation Ca2+ và Mg2+ và tạo ra kết tủa. Tiếp theo đó chúng  được  tách ra  bằng biện pháp kết bông, lắng, lọc. Quá trình làm mềm  bằng vôi tôi và soda có thể thực hiện ở một trong ba điều kiện là lạnh, ấm và nóng. Trong đó, quá trình thực hiện ở điều kiện nóng là phổ biến nhất vì quá trình kết tủa được diễn ra nhanh hơn.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần vận hành như thế nào?

Mỗi chất làm mềm khác nhau có quá trình vận hành khác nhau và có những yêu cầu về thiết bị và điều kiện khác nhau, cụ thể như sau:

Chất làm mềm nước cứng toàn phần zeolit

Khi nước cứng có tính toàn phần đi qua lớp hạt trao đổi zeolit sẽ bị giảm nồng độ Ca2+ và Mg2+.  Lúc đó sẽ tạo ra ion Na+ trong dung dịch. Sau khi đi qua lớp hạt trao đổi ion sẽ giảm nồng độ Ca2+ và Mg2+ do bị anion giữ lại. Sau đó sẽ giải phóng ion Na+ vào dung dịch để làm mềm nhanh chóng. Phản ứng hóa học của cột trao đổi ion zeolite như sau:

 

Chất làm mềm nước cứng toàn phần trong công nghiệp

Làm mềm dung dịch bằng phương pháp trao đổi ion

Na2Z + Ca2+ ⇌ CaZ + 2 Na+ Với Z là zeolite

Khi những hạt zeolite trở nên bão hòa, vì vậy không thể tiếp tục làm mềm dung dịch. Cách xử lí là bơm dung dịch muối Natri clorua (NaCl) nồng độ 10% vào thiết bị.Cách này dùng để dịch chuyển phản ứng trao đổi ion về bên trái. Quá trình này giúp hạt nhựa đẩy cation Ca2+ ra và liên kết lại với Na+ . Sau đó  quá trình trao đổi ion trong dung dịch sẽ được tiếp tục.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần khử muối khoáng

Việc khử Ca2+ và Mg2+ bằng chất khử muối khoáng được tiến hành qua hai giai đoạn. Chúng được thực hiện ở hai thiết bị trao đổi ion  nối tiếp nhau.

Ở thiết bị trao đổi cation, các ion canxi, magie, natri… sẽ được trao đổi với ion hydro (H+). Nước cứng khi được dẫn qua thiết bị trao đổi cation sẽ được chuyển hóa thành các axit. Các axit này gồm axit sunfuric, axit hidro clorua, cacbon dioxit.

Tiếp theo, dung dịch  ở thiết bị một sẽ được chuyển sang thiết bị thứ hai để trao đổi anion. Các anion gốc axit (SO2)-4 Cl-, NO-3  được trao đổi với ion hydroxit. Kết quả  sau trao đổi anion sẽ là dung dịch không chứa ion. Phản ứng xảy ra như sau:

H2SO4 + Z(OH)2 → ZSO4 + 2 H2O

2 HCl + Z(OH)2 → ZCl2 + 2 H2O

Chất làm mềm nước cứng toàn phần gây kết tủa khi dung dịch có nồng độ tạm thời

Cơ chế hoạt động của chất gây kết tủa là dùng vôi tôi và soda loại bỏ loại bỏ Ca2+, Mg2+  dựa trên cơ sở khó tan của CaCO3 và Mg(OH)2 và tạo kết tủa CaCO3 và Mg(OH)2

Đối với dung dịch có độ cứng vĩnh cửu bằng 0, Ca(OH)2 được cho vào nước. Phản ứng giữa Ca(OH)2 với các ion diễn ra theo cơ chế dịch chuyển cân bằng từ (HCO)-3 thành (CO2)-2. Sau đó sẽ hình thành nên kết tủa CaCO3 . Quá trình làm mềm được diễn ra bằng các phương trình hóa học :

H2O + CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + 2 H2O

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2 CaCO3↓ + 2 H2O

Mg(HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 → 2 CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2 H2O

Chất làm mềm nước cứng toàn phần gây kết tủa khi dung dịch có nồng độ vĩnh cửu

Đối với nước cứng toàn phần có nồng độ Mg2+ và Ca2+  tạm thời bằng 0. Chất soda và vôi cùng được thêm vào dung địch và tạo kết tủa CaCO3↓ và Mg(OH)2↓. Quá trình làm mềm được minh họa bằng các phương trình sau:

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2 NaCl

MgSO4 + Ca(OH)2 + Na2CO3 → Mg(OH)2↓ + CaCO3↓ + Na2SO4

MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2

Chất làm mềm nước cứng toàn phần có ưu và nhược điểm gì?

Nước cứng toàn phần đã được xử lý bằng đa dạng phương pháp từ truyền thống đến hiện  đại. Tuy nhiên  mỗi phương pháp lại có những khó khăn khi thực hiện. Một số chất làm mềm có giá thành quá cao, một số lại nguy hiểm cho người sử dụng.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần là chất trao đổi ion

Ưu điểm của hạt zeolite được dùng làm mềm chất có độ cứng hoàn toàn là quá trình khá đơn giản, hiệu quả, tiết kiệm chi phí. Dung dịch NaCl có giá thành rẻ có rất an toàn khi sử dụng. Hệ thống làm mềm nước cứng  bằng trao đổi ion đa dạng từ kích cỡ đến thiết kế. Điểm này rất phù hợp với các nhu cầu dân dụng và  như khu công nghiệp.

Nhược điểm của phương pháp này là chưa xử lý được chất rắn hòa tan, độ kiềm và silica . Bên cạnh đó nước được làm mềm bởi chất trao đổi ion có độ đục cao, phải thêm một bước xử lý bằng hệ thống lọc.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần là axit và bazo

Ưu điểm của các chất khử ion này là loại bỏ hoàn toàn ion có trong nước có tính cứng toàn phần. Phương pháp này đảm bảo dung dịch không bị đục và không tồn tại silica.

Nhược điểm là các chất sử dụng là axit và bazơ ở dạng nguyên chất, không đảm bảo an toàn. Vì nguyên nhân này mà axit và bazo thường được dùng xử lý ở khu công nghiệp. Bên cạnh đó chúng cần  được bảo quản kỹ lưỡng, vì vậy tăng thêm chi phí mua thiết bị bảo quản.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần là vôi soda

Ưu điểm của phương pháp này là vôi soda là nguyên liệu dễ tìm, dễ bảo quản. Quá trình phản ứng sẽ được diễn ra nhanh và hiệu quả. Nhược điểm là quy trình làm mềm nước bằng thành phần kết tủa đòi hỏi phải có 2 cột trao đổi cation và anion để có thể vận hành.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần và những vấn đề liên quan

Tìm hiểu nguyên nhân phải cần làm mềm nước cứng toàn phần và nguồn gốc sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan và hiểu rõ được tầm quan trọng của nó đối với đời sống hằng ngày.

Chất làm mền nước cứng toàn phần – định nghĩa nước cứng

Nước cứng là dung dịch có hàm lượng các chất khoáng hòa tan vượt tiêu chuẩn cho phép. Các chất khoáng thường là muối có chứa Ca2+ và Mg2+.Có ba loại  là  tạm thời,  loại vĩnh cửu và toàn phần.

Nguồn gốc của dung dịch này là  dòng chảy hòa tan các nguyên tố vi lượng. Các nguyên tố này có trong đất đá, canxi, magie khi chảy qua đất đá, núi đá vôi. Các nguyên tố hòa tan làm hàm lượng khoáng chất trong dung dịch vượt ngưỡng cho phép. Điều này làm nước thường chuyển hóa thành nước cứng.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần – tác hại của nước cứng

Vậy tại sao việc khử dung dịch này lại được quan tâm đến vậy. Nguyên nhân đến từ việc nước cứng gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến nhiều khía cạnh trong đời sống như trong sinh hoạt, công nghiệp và con người.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần – tác hại trong sinh hoạt

Nước cứng làm xà phòng giảm khả năng tạo bọt và khả năng tẩy rửa của các dung dịch hóa học. Chúng gây khó  khăn khi làm sạch quần áo. Điều này làm giảm độ bền quần áo và vải sợi .

Chất làm mềm nước cứng toàn phần trong công nghiệp

Tác hại của nước cứng

Đối ấm đun dung trong gia đình, dung dịch này tạo ra CaCO3. Khi đung sôi, dung dịch này gây cáu cặn làm giảm khả năng truyền nhiệt của ấm. Ngoài ra nó còn tiêu hao nhiều điện năng, làm giảm tuổi thọ sản phẩm. Dùng dung dịch này để nấu ăn sẽ làm mất đi vị ngon của thức ăn, tiêu tốn nhiều tài nguyên.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần- tác hại trong công nghiệp

Các thành phần canxi cacbonat và magie cacbonat sẽ bám vào các thiết bị gây tắc nghẽn. Chất bám này làm giảm tuổi thọ của đường ống và các cơ sở vật chất. Thiết bị dễ bị hỏng làm tăng thêm chi phí sửa chữa, thay mới.

Chất làm mềm nước cứng toàn phần – Tác hại với sức khỏe

Trong nước cứng có chứa CaCO3 hàm lượng cao, nếu con người sử dụng trong thời gian dài sẽ bị sỏi thận. Đây  là một nguyên nhân làm động mặc bị tắc nghẽn do đóng cặn vôi trong cơ thể.

CÔNG TY RÚT HẦM CẦU ĐẠI TÍN

Địa chỉ: 84 Hoàng Bật Đạt, Phường 15 Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh 700000, Việt Nam.

Hotline: 0909.994.175 - 0909969875

Điện thoại bàn: 02862752644

Email: ruthamcauquan3.info@gmail.com

Website: https://ruthamcauquan3.info/

Bài viết liên quan

090.999.4175