Nước khử ion (nước DI) là nước tinh khiết đã loại bỏ các ion khoáng như muối hòa tan, khoáng chất vô cơ và hữu cơ. Nước khử ion được dùng để làm sạch các linh kiện điện tử, sử dụng trong dược phẩm, y tế, công nghiệp hóa chất, ô tô và phòng thí nghiệm.

Nước khử ion là gì

Nước khử ion (nước DI) là một loại nước tinh khiết đã loại bỏ các ion khoáng như muối hòa tan, khoáng chất vô cơ và hữu cơ dưới dạng các ion – là các nguyên tử hoặc phân tử tích điện trong nước có điện tích âm hoặc điện tích dương. Các ion mang điện tích dương được gọi là cation và các ion mang điện tích âm được gọi là anion. Các ion này được loại bỏ thông qua quá trình khử ion – Quá trình sử dụng nhựa trao đổi ion hoạt động giống như những nam châm nhỏ thu hút và giữ có chọn lọc các hạt tích điện (ion) có trong nước. Khi nước chảy qua các loại nhựa này, các ion bị giữ lại để lại nước tinh khiết hơn với độ dẫn điện tối thiểu.

Nước khử ion là chất dẫn điện kém có điện trở suất 18,2 megaohm-cm (18,2 MΩ-cm) và độ dẫn điện 0,055 microsiemens

Nước khử ion rất quan trọng trong việc làm sạch vì nó chứa nồng độ ion rất nhỏ do đó có thể được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm và các hợp chất không mong muốn. Nước nếu chứa một số nồng độ cation và anion có thể làm gián đoạn thí nghiệm hoặc các quy trình công nghiệp. Vì vậy nước khử ion cũng thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm để làm sạch và loại bỏ các chất gây ô nhiễm tránh ảnh hưởng đến kết quả phân tích cuối cùng.

Các loại nước khử ion

Theo tiêu chuẩn 3696 của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) có 3 loại nước khử ion phân theo giá tri độ dẫn điện

• Loại 1: 10 – 7 S/m
• Loại: 10 -6 S/m
• Loại 3: 5 . 10 – 6 S/m

Nước khử ion được sản xuất như thế nào ?

Quá trình khử ion thường bao gồm 2 giai đoạn chính

Tiền xử lý: Trước khi đến nhựa trao đổi ion, nước thường trải qua quá trình tiền xử lý gồm nhiều giai đoạn như lọc, thẩm thấu ngược  để loại bỏ các hạt, tạp chất và vật liệu hữu cơ có thể làm tắc nghẽn lớp nhựa hay cản trở quá trình khử ion

Khử ion: Sau khi được xử lý, nước sẽ đi qua các cột chứa nhựa trao đổi ion. Tại đây các ion tích điện dương (cation) và các ion tích điện âm (anion) lần lượt được trao đổi với các ion hydro (H⁺)  và hydroxyl (OH^–) do ái lực của nhựa với các ion khác lớn hơn. Quá trình trao đổi ion xảy ra trên các vị trí liên kết của hạt nhựa. Sau khi cạn kiệt khả năng trao đổi, lớp nhựa được tái sinh bằng axit và xút để loại bỏ các ion khoáng chất tích tụ trên bề măt hạt nhựa thay thế bằng các ion hydro và hydroxyl trên hạt nhựa.

Các cation điện  tích dương thường gặp trong nước là Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Na⁺, H⁺, các cation này được loại bỏ bởi hạt trao đổi ion cation. Các cation điện tích âm thường gặp là Cl^–, SO₄^2-, NO₃^–, CO₃^2-, SiO₂^–, OH^–, các anion này được loại bỏ bởi hạt trao đổi ion anion.

Nước khử ion được tạo ra như thế nào ?

Nước khử ion được kiểm tra chất lượng bằng cách nào ?

Chất lượng nước khử ion thay đổi tùy theo loại nhựa được sử dụng, chất lượng nước cấp, lưu lượng, hiệu suất tái sinh, hệ thống tiền xử lý … Do nước khử ion được sử dụng trong những ứng dụng yêu cầu chất lượng rất cao nên cần phải biết chất lượng chính xác. Độ dẫn điện là chỉ số đánh giá chất lượng nước khử ion vì vậy đo độ dẫn điện hoặc điện trở bằng bộ đo độ dẫn điện online hoặc bộ đo điện trở online là phương pháp thuận tiện nhất để kiểm tra chất lượng nước DI 

Bộ đo điện trở CCT3300 ROC dải đo 0 – 18,2 megaohm-cm

Ưu và nhược điểm của nước khử ion

Ưu điểm của nước khử ion

• Độ tinh khiết cao: Không chứa hầu hết các ion, phù hợp ứng dụng cần nước có độ tinh khiết cao
• Độ dẫn điện thấp nên nước khử ion là chất cách điện tốt phù hợp với nhiều ứng dụng điện khác nhau
• Kéo dài hạn thời hạn sử dụng của sản phẩm: Ức chế sự phát triển của vi khuẩn do không có khoáng chất, kéo dài thời hạn sử dụng của một số sản phẩm

Nhược điểm của nước khử ion

• Nước khử ion không thích hợp để uống vì không chứa khoáng chất vì có khả năng đào thải khoáng  chất ra khỏi cơ thể khi sử dụng nước khử ion kéo dài
• Có thể ăn mòn một số kim loại: Do không có khoáng chất có thể tạo thành màng bảo vệ, nước khử ion có thể ăn mòn nhẹ đối với một số kim loại
• Nước khử ion yêu cầu bảo quản và xử lý cụ thể: Do nước khử ion dễ dàng hấp thụ CO₂ từ không khí làm ảnh hưởng đến độ dẫn điện của nó.

Nước khử ion thường được dùng trong một số ngành công nghiệp

Nước khử ion đóng vai trò quan trọng trong một số ngành công nghiệp dưới đây:

• Được sử dụng để làm sạch và rửa các linh kiện điện tử do có độ tinh khiết cao và độ dẫn điện thấp
• Ứng dụng dược phẩm và y tế: Nước khử ion  được sử dụng để điều chế dược phẩm, thiết bị y tế và các dung dịch cần có độ tinh khiết cao.
• Công nghiệp hóa chất và ô tô: Được sử dụng trong các quy trình khác nhau cần nước tinh khiết như sản xuất pin và hệ thống làm mát
• Phòng thí nghiệm: Nước khử ion được sử dụng trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu và phân tích khoa học do nó không ảnh hưởng đến tính chính xác của kết quả thí nghiệm.

Một số câu hỏi về nước khử ion

Nước khử ion có giống nước cất không ?: Không, mặc dù cả 2 đều là dạng nước  tinh khiết nhưng chúng khác nhau về quy trình lọc. Quá trình chưng cất bao gồm việc đun sôi và thu hơi nước để lại chất gây ô nhiễm trong buồng sôi. Quá trình khử ion sử dụng sự trao đổi ion để loại bỏ các ion mà không làm thay đổi trạng thái vật lý của nước

Uống nước khử ion có an toàn không ? Không nên uống nước khử ion vì thiếu khoáng chất có thể làm thay đổi mùi vị và có khả năng dẫn đến thiếu hụt khoáng chất khi sử dụng kéo dài.

Nước khử ion tồn tại được bao lâu ? Nước khử ion có thể tồn tại trong thời gian dài nếu được bảo quản đúng cách trong thùng kín. Tuy nhiên nếu để tiếp xúc với không khí nó sẽ nhanh chóng hấp thụ khí cacbonic làm thay đổi độ PH và độ dẫn điện làm ảnh hưởng đến chất lượng nước. Vì vậy trong các ứng dụng công nghiệp thường sử dụng nước khử ion mới được sản xuất.