Nhựa làm mềm nước là những hạt cầu nhỏ có kích thước từ 0,3 – 1,2 mm và được sử dụng trong máy làm mềm nước để loại bỏ các khoáng chất gây cứng nước. Bài viết giúp bạn tìm hiểu nhựa làm mềm nước là gì, nhựa làm mềm nước sử dụng được bao lâu,  các loại nhựa làm mềm nước tốt nhất trên thị trường Việt Nam hiện nay và khi nào cần thay thế nhựa làm mềm nước.

Nhựa làm mềm nước là gì

Nhựa làm mềm nước là những hạt cầu nhỏ có kích thước từ 0,3 – 1,2 mm được sử dụng trong máy làm mềm nước để loại bỏ các khoáng chất cứng khỏi nước. Nhựa trao đổi ion được làm bằng cách kết hợp các sơi Polystyrene được quấn quanh theo hình chữ thập cùng với Divinylbenzene DVB đóng vai trò như một chất keo giữ chặt nhựa lại với nhau.

Số lượng liên kết trong hạt sẽ quyết định độ bền của hạt. Hầu hết máy làm mềm nước sử dụng nhựa liên kết chéo 8% trong khi một số ít máy làm mềm nước hiệu suất cao sử dụng nhựa liên kết chéo 10% có nhiều liên kết trong chuỗi hơn để tăng độ bền.

Nhựa đóng vai trò chính trong việc làm mềm nước và nhiệm vụ của chúng là trao đổi ion. Các hạt nhựa này được tính điện để thu hút các ion tích điện trái dấu. Nhựa làm mềm được tích điện bằng các ion natri và thu giữ các ion tích điện âm. Các điện tích âm cố định được chứa trong cấu trúc polyme của hạt nhựa Các ion natri được kết  nối với từng nhóm chức năng tích điện âm cố định trong hạt nhựa. Trong quá trình trao đổi ion làm mềm nước các ion natri được thay thế nhưng các ion tích điện âm cố định vẫn giữ nguyên.

Nhựa làm mềm nước thường sử dụng được 10 – 20 năm tùy thuộc vào một số yếu tố như: % liên kết chéo, hàm lượng sắt và clo trong nước, sốc thủy lực

Nhựa làm mềm nước hoạt động như thế nào

Các hạt nhựa làm mềm giữ ion Natri ban đầu. Khi nước cứng chảy qua lớp nhựa, các hạt nhựa làm mềm nước sẽ hút các ion hóa trị II gây ra độ cứng của nước (Ca²⁺ và Mg²⁺)  và giải phóng ion hóa trị I của chúng  (Na⁺ hoặc K⁺). Các nhóm chức năng tích điện âm không di động giữ các cation thay thế này ở bên trong hạt nhưa, nhưng hiếm khi trao đổiion ở bề mặt hạt.

Khi lớp nhựa bão hòa, các ion độ cứng không còn nhiều không gian để tạo ra ái lực đối với các ion âm cố định trong nhựa. Vì vậy cần làm mới nhựa bằng quá trình trao đổi ion ngược được gọi là quá trình tái sinh (tái tạo) hạt nhựa.

Sử dụng dung dịch nước muối NaCl để tái tạo môi trường nhựa. Dung dịch này phải đủ sức mạnh để thúc đẩy phản ứng ngược của nhựa làm mềm nước. NaCl cô đặc đi vào lớp nhựa và trao đổi ion Na⁺ với ion gây ra độ cứng nước Ca²⁺, Mg²⁺. Trước khi bơm dung dịch nước muối cần rửa ngược lớp nhựa làm mềm.

Phân loại nhựa làm mềm nước theo cấu trúc

Nhựa làm mềm nước được chia thành 2 loại theo cấu trúc là nhựa gel và nhựa Macroporous (nhựa có lỗ rỗng lớn). Nhựa gel có độ xốp siêu nhỏ với thể tích lỗ rỗng nhỏ do ít liên kết chéo hơn. Nhựa Macroporous có kích thước lỗ rỗng lớn, các lỗ rỗng lớn này cho phép nước và muối tiếp xúc trực tiếp với bên trọng hạt. Nhựa gel thường được sử dụng trong quá trình làm mềm nước.

Tuổi thọ của nhựa làm mềm nước

Nhựa làm mềm nước có tuổi thọ từ 10 – 20 năm . Tuổi thọ của hạt nhựa làm mềm bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như % liên kết chéo trong hạt, hư hỏng do sắt, hư hỏng do clo và sốc thủy lực.

Liên kết chéo: Hạt nhựa liên kết chéo 10% sẽ có tuổi thọ dài gấp 2 lần so với hạt liên kết chéo 8%. Tùy thuộc vào các yếu tố đã liệt kê ở trên nhựa tiêu chuẩn 8% sẽ bị phân hủy 2 – 10% mỗi năm.

Sắt: Cần nhiều natri hơn gấp 4 lần để làm sạch sắt khỏi hạt nhựa so với lượng natri cần để loại bỏ canxi hoặc magie. Nếu sắt không được làm sạch kỹ lưỡng khỏi hạt, oxy trong nước sẽ oxy hóa phân tử sắt khiến nó phát triển kích thước gấp khoảng 20 lần. Khi điều này xảy ra, hạt nhựa sẽ bị tắc và mất phần lớn khả năng của nó.

Clo: Clo là chất khử trùng được sử dụng để kiểm soát vi khuẩn trong nước. Nó cũng là chất oxy hóa mạnh ảnh hưởng đến cao su và nhựa. Nước có chứa clo oxy hóa và phá hủy Divinylbenzene DVB, chất tạo liên kết chéo tạo nên sức mạnh vật lý của hạt. Khi liên kết DVB bị phá vỡ, hạt sẽ nở ra và không còn tác dụng.

Tuổi thọ tiêu chuẩn của nhựa liên kết chéo 8%:  số năm sử dụng của hạt nhựa làm mềm = 10/ppm của clo. VD: ở mức 0,5 ppm clo, tuổi thọ của hạt nhựa là 20 năm

Ở mức 2 ppm tuổi thọ chỉ là 5 năm.

Do đó cần khử clo dư thừa trong nước (vượt quá 1 ppm) trước khi chảy vào máy làm mềm nước để bảo vệ kéo dài tuổi thọ của nhựa làm mềm nước.

Sốc thủy lực: Khi dòng nước bị ngắt đột ngột nó sẽ tạo ra một sóng xung kích truyền ngược trở lại hệ thống ống nước và đập vào lớp nhựa. Hiệu ứng đập này được gọi là sốc thủy lực, nó sẽ làm vỡ các hạt nhựa thành các hạt mịn nhỏ và trôi lọt qua lưới lọc và ra ngoài khi tái sinh máy làm mềm nước.

Khi nào cần thay thế nhựa làm mềm nước

Nhựa làm mềm nước cần được thay thế khi áp suất cột lọc giảm do bị tắc nghẽn dẫn đến công suất làm mềm thấp hơn và độ cứng của nước lấy từ sau máy làm mềm nước cao dần. Khi nhựa làm mềm nước bị hỏng, vỡ tạo thành các hạt mịn nhỏ làm tắc nghẽn bộ làm mềm nước và dẫn đến giảm áp suất. Khi nước có sắt hay có clo, hạt nhựa bị tắc nghẽn làm mất khả năng trao đổi ion. Công suất thấp hơn có nghĩa phải tái sinh thường xuyên hơn gây lãng phí nước và muối.

Các loại hạt nhựa làm mềm nước phổ biến nhất 

Hạt cation Trilite MC08 – Xuất xứ: Hàn Quốc : Là loại nhựa cation axit mạnh với liên kết chéo có độ bền cơ học cao tránh được sự mài mòn khi sử dụng với cấu trúc styrene DVB dạng gel. Kích thước hạt đồng đều: 0,6 ± 0,05

Hạt cation Tulsion T42Na – Xuất xứ: Ấn Độ: Là loại nhựa cation axit mạnh với nhóm chức năng sulphonic, kích thước hạt: 0,3 – 1,2 mm

Hạt cation Dupont HCRSSN Na: Là hạt cation axit mạnh dạng gel với cấu trúc polymer Styrene Divinylbenzene với hiệu suất cao, khả năng động học tốt và ổn định