Thiết bị làm mềm nước cứng gồm những gì và hoạt động như thế nào
Thiết bị làm mềm nước loại bỏ hoặc giảm độ cứng của nước bằng quá trình trao đổi ion. Thiết bị làm mềm nước gồm cột áp lực, van điều khiển, hạt nhựa trao đổi ion và thùng chứa dung dịch muối.
Nước cứng là gì
Nước cứng là nước có hàm lượng khoáng chất hòa tan cao (ngược lại với nước mềm có hàm lượng khoáng chất hòa tan thấp). Nước cứng có nồng độ ion canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) cao.
Độ cứng trong nước được định nghĩa là nồng độ của các cation đa hóa trị. Cation đa hóa trị là cation (ion kim loại) có điện tích lớn hơn 1+, chủ yếu là 2+. Các cation này bao gồm Ca2+ và Mg2+.
Các ion này xâm nhập vào nguồn cung cấp nước bằng cách lọc từ các khoáng chất (như đá vôi) trong tầng ngậm nước. Khoáng chất chứa canxi phổ biến là canxit và thạch cao. Một khoáng chất magie phổ biến là dolomite cũng chứa canxi. Nước mưa và nước cất mềm vì chúng chứa ít ion. Nước cứng thường được tìm thấy trong nước ngầm (giếng) vì nước tiếp xúc trực tiếp với các khoáng chất có thể hòa tan. Nước mặt (hồ, sông, suối) nhìn chung mềm và có độ cứng rất thấp.
Nước cứng nói chung không gây hại cho sức khỏe con người nhưng có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng về hệ thống ống nước. Từ việc không tạo bọt đối với xà phòng tắm, giặt cho đến sự tốn kém trong nồi hơi, tháp giải nhiệt và các thiết bị xử lý nước khác, độ cứng của nước là một vấn đề nghiêm trọng.
Làm mềm nước là gì
Xử lý nước cứng làm mềm nước là quá trình giải quyết vấn đề nước cứng. Nước cứng chủ yếu do hàm lượng canxi và magie tăng cao, có thể gây khó khăn cho các sản phẩm như xà phòng hòa tan trong nước. Nó cũng có thể để lại vết cặn trên bồn tắm, bồn rửa và làm tắc nghẽn đường ống.
Làm mềm nước là quá trình loại bỏ các ion canxi, magie đôi khi sắt được loại bỏ. Chính những ion này trong nước cứng đã gây khó khăn cho các sản phẩm có ion tích điện dương khác hòa tan trong nước. Thiết bị làm mềm nước là thiết bị trao đổi cation dựa trên nguyên lý cơ bản là lấy các cation canxi và magie (2 nguyên nhân phổ biến nhất gây ra nước cứng) và thay thế chúng bằng các cation của chất khác. Thông thường các ion được trao đổi với các ion từ muối natri clorua hòa tan.
Làm mềm nước là gì, các phương pháp làm mềm nước
Thiết bị làm mềm nước gồm những gì
Thiết bị làm mềm nước loại bỏ hoặc giảm độ cứng của nước bằng quá trình trao đổi ion. Thiết bị làm mềm nước gồm cột áp lực, van điều khiển, hạt nhựa trao đổi ion và thùng chứa dung dịch muối.
Trung tâm của thiết bị làm mềm nước là cột lọc thường sử dụng cột composite có khả năng chịu áp lực. Bên trong cột chứa hạt nhựa trao đổi ion cation Na+ (có gắn sẵn ion Na+, chính các ion này sẽ hoán đổi vị trí với các ion Ca2+, Mg2+ có trong nước cứng)
Van điều khiển được coi là bộ não của các thiết bị làm mềm nước cứng. Có 2 loại van điều khiển: Van làm mềm thủ công được điều khiển bằng cách xoay van sang các vị trí và van làm mềm tự động (tự động điều hành quá trình lọc, tái sinh hạt nhựa, sục rửa, xả cặn) Van làm mềm tự động cho phép cài đặt chế độ tái sinh hạt nhựa theo lưu lượng lọc hay theo thời gian hoạt động.
Thành phần thứ 3 của thiết bị làm mềm nước cứng là thùng muối. Thùng muối là thùng chứa dung dịch muối natri clorua hoặc kali clorua được sử dụng trong chu trình nạp lại và tái sinh nước muối. Nước muối này được rút trở lại bể khoáng trong giai đoạn tái sinh để bổ sung lớp làm mềm. Muối NaCl hoặc KCl phải được bổ sung thường xuyên để đảm bảo cung cấp đủ cho quá trình hoàn nguyên hạt nhựa nhằm giúp duy trì độ mềm yêu cầu của nước xử lý.
Vai trò chính của thiết bị làm mềm nước cứng là nhờ nhựa trao đổi ion cation làm mềm nước trong đó. Loại nhựa này về cơ bản là chất không hòa tan, thường có dạng hạt nhỏ ( đường kính 1 – 2 mm). Vật liệu này có cấu trúc lỗ rỗng, trên bề mặt là những vị trí dễ bị giữ lại và giải phóng các ion. Trao đổi ion chính là quá trình bẫy các ion này xảy ra với sự giải phóng đồng thời các ion khác. Nhựa trao đổi ion có thể được sản xuất để ưu tiên chọn lọc một hoặc nhiều loại ion khác nhau. Thông thường các loại nhựa này dựa trên polystyrene liên kết ngang.
Thiết bị làm mềm nước cứng hoạt động như thế nào
Thiết bị làm mềm nước cứng có chu trình hoạt động chính: Chu trình làm mềm và chu trình tái sinh.
Phương pháp xử lý nước cứng giảm độ cứng của nước bằng trao đổi ion
Trong chu trình làm mềm: Nước đi vào thiết bị làm mềm và đi qua nhựa trao đổi ion được tích điện bằng ion natri (Na+). Khi nước cứng đi qua nhựa, các ion cứng (Ca2+, Mg2+) được trao đổi vật lý với các ion natri trên nhựa trao đổi ion. Quá trình tiếp tục cho đến khi nhựa trở nên bão hòa với các ion cứng và cạn kiệt các ion natri. Khi nhựa gần cạn kiệt, khử năng làm mềm (trao đổi ion cứng với ion natri ) bị hạn chế. Để chất làm mềm hoạt động bình thường, chu trình tái sinh phải được bắt đầu.
Trong chu trình tái sinh, nước muối được đưa qua nhựa trao đổi ion theo hướng ngược lên hoặc xuôi xuống tùy theo thiết kế. Khi nước muối này đi qua cột lọc, các ion natri được trao đổi lấy các ion cứng trên nhựa trao đổi, các ion cứng này sau đó sẽ được đưa theo nước thải ra cổng thải. Quá trình này tiếp tục cho đến khi tất cả các ion độ cứng được trao đổi với các ion natri, nhựa trao đổi ion được tái sinh hoàn toàn.
Tìm hiểu kỹ hơn về làm mềm nước bằng trao đổi ion
