Nguyên lý trao đổi ion trong xử lý nước
Nguyên lý trao đổi ion là quá trình trao đổi thay thế giữa các ion dương hay âm cố định trên các gốc axit hay bazo của vật liệu hạt trao đổi ion cho các ion cùng dấu có trong dung dịch lỏng khi có sự tiếp xúc. Trao đổi ion cho phép thay đổi thành phần ion của chất lỏng cần xử lý mà không thay đổi tổng số ion có trong chất lỏng trước khi trao đổi
Chất trao đổi ion là vật liệu lọc có dạng hạt không hòa tan có chứa trong cấu trúc phân tử các gốc axit hay bazo có thể thay thể được mà không thay đổi tính chất vật lý của chúng và cũng không bị hủy hoại hoặc hòa tan.
Chất trao đổi ion có trong đất tự nhiên zeolite, các hợp chất tổng hợp vô cơ silicoaluminat và hữu cơ.
Chất tổng hợp hữu cơ được sử dụng rộng rãi có tên gọi là nhựa trao đổi ion. Chúng có dạng hạt hoặc đại bộ phận dưới dạng hạt chuỗi được chia thành 2 loại: Nhựa loại keo và loại lỗ to hay lưới mắt to. Cấu trúc cơ bản của chúng là như nhau, thu được đều bằng cùng polymer hóa, ví dụ từ styrene và divinynbenzen. Sự khác nhau là ở tính xốp. Loại có tỷ lệ mắt lưới lớn làm tăng độ bền cơ học để chịu được các ứng lực vật lý(kéo, nén) và ứng lực hóa học ( thay đổi trạng thái bão hòa ion).
Nhựa loại keo có độ xốp tự nhiên từ polymer hóa và có khoảng cách giới hạn nội bộ phân tử. Đó là cấu trúc vi xốp. Nhựa loại mắt lưới làm tăng độ xốp nhân tạo bằng cách cho thêm một chất tạo lỗ. Nhà sản xuất tạo ra trong mạng dẫn kích thước lớn các lỗ, sản phẩm này có khả năng hấp phụ tốt hơn và không hấp thụ các chất hữu cơ.
Cấu trúc hóa học của hạt nhựa trao đổi ion như quan hệ phân tử của chúng, có một hay nhiều gốc axit hay bazo. Sự có mặt của các gốc này cho phép đồng hóa nhựa cation bằng một axit có dạng R-H và nhựa anion bằng một bazo có dạng R-OH. Cường độ của axi hoặc bazo tùy thuộc vào bản chất của nhân phân tử và gốc mà chúng được gắn vào: HCO2, HSO3, NH3OH …
Nhựa trao đổi ion được gọi là đơn chức nếu nó chỉ có một loại gốc, ví dụ HCO2 hay HSO3 và đa chức nếu phân tử gồm đồng thời nhiều gốc, do vậy lực ion khác nhau.
Xem thêm các loại hạt nhựa trao đổi ion : Tại đây
Phản ứng trao đổi ion
? Phản ứng trao đổi ion thuận nghịch – Phản ứng trong quá trình xử lý nước cứng làm mềm nước
R – A + B ↔ R- B +A
Phản ứng thể hiện sự trao đổi từ trái sang phải và sự tái sinh từ phải sang trái. Nó là cần thiết để kiểm tra trạng thái trao đổi ion, tiếp theo là chu trình tái sinh. Dễ dàng nhận thấy rằng ở đầu chu trình trao đổi ion chất lượng nước đã xử lý đặc trưng bởi sự rò ion, phụ thuộc vào mức độ tái sinh của lớp cuối cùng của nhựa trao đổi, thông số này luôn cần thiết khi kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng khác nhau của các loại hạt trao đổi ion và ứng dụng chúng trong xử lý nước.
? Phản ứng trao đổi ion không thuận nghịch
Là trường hợp loại bỏ một axit mạnh bằng hạt trao đổi anion bazo mạnh. Phản ứng nghịch (thủy phân) không tồn tại, trao đổi toàn phần có thể nhận được khi tiếp xúc tĩnh. Trong trường thợp này sự rò ion không có với điều kiện là thời gian tiếp xúc giữa nước và nhựa trao đổi ion đủ lớn.
Phản ứng được sử dụng để:
+ Loại bỏ một hay nhiều loại ion không mong muốn trong chất lỏng
+ Để chọn lọc và cô đặc trên nhựa trao đổi một hoặc nhiều ion
Tham khảo:
http://saovietlocnuoc.com/ung-dung-cua-trao-doi-ion-trong-xu-ly-nuoc/
