Phương pháp loại bỏ nitrat trong nước bằng trao đổi ion
Nitrat trong nước gây ra các vấn đề nghiêm trọng đối với con người như biến hemoglobin thành methemoglobin và gây ra hội chứng trẻ sơ sinh xanh xao, ngoài ra nó có thể gây ung thư và bệnh tuyến giáp. Vì vậy cần thiết phải loại bỏ nitrat trong nước. Trao đổi ion và thẩm thấu ngược RO, chưng cất là phương pháp phổ biến để loại bỏ nitrat trong đó trao đổi ion là phương pháp được sử dụng nhiều nhất. Bài viết giúp bạn tìm hiểu trao đổi ion loại bỏ nitrat như thế nào, loại nhựa nào được sử dụng và tái sinh bằng dung dịch gì.
Tại sao cần loại bỏ nitrat trong nước
Nitrat cần được loại bỏ khỏi nước vì khi sử dụng nước nhiễm nitrat, hemoglobin trong cơ thể người thành methemoglobin và gây ra hội chứng trẻ sơ sinh xao xao, tỷ lệ cao hơn ở phụ nữ mang thai có thể ảnh hưởng đến khuyết tật bẩm sinh. Ngoài ra nó có thể gây ra ung thư và bệnh tuyến giáp.
Nitrat không có mùi vị và màu vì vậy nó chỉ có thể được phát hiện thông qua xét nghiệm nước. Các phương pháp phát hiện nitrat là cảm biến điện hóa, sắc ký, cảm biến sinh học, phân tích phun dòng chảy, cảm biến sợi quang và cảm biến điện từ.
Quá trình loại bỏ nitrat bằng nhựa trao đổi ion
Nhựa trao đổi ion là gì
Nhựa trao đổi ion là các hạt nhựa hình cầu nhỏ được sản xuất từ liên kết chéo styrene với divinyl benzene (DVB), DVB là chất kết dính và giữ nhựa lại với nhau, nó cũng là styrene và có gốc vinyl (-HC=CH2) ở cả 2 đầu. Lượng DVB được sử dụng trong quá trình sản xuất quyết định tỷ lệ liên kết chéo do đó độ bền của hạt nhựa trao đổi ion phụ thuộc vào DVB. Các hạt polymer được phủ các nhóm chức năng,tùy thuộc vào nhóm chức năng có thể xác định 4 loại nhựa chính:
- Nhựa cation axit mạnh (SAC): Nhóm chức năng sulphonic
- Nhựa cation axit yếu (WAC): Nhóm chức năng cacboxylic
- Nhựa anion bazo mạnh (Loại 1 và loại 2) (SBA): Nhóm chức năng amoni bậc bốn
- Nhựa anion bazo yếu (WBA): Nhóm chức năng amin bậc 1, bậc 2 và bậc 3.
Nhựa cation có các ion dương liên kết tĩnh điện (Na+, H+) trong nhóm chức năng. Khi nước đi qua các hạt nhựa cation này, các ion dương liên kết được giải phóng vào nước và các ion dương trong nước bị giữ lại.
Nhựa anion có các ion âm (OH–, Cl–) liên kết với nhóm chức năng của chúng. Giống như hạt cation, các anion liên kết tĩnh điện được giải phóng vào nước và thư giữ các hạt tích điện âm hòa tan trong nước
Nhựa trao đổi ion loại bỏ nitrat
Nhựa trao đổi ion loại bỏ nitrat là nhựa anion bazo mạnh tiêu chuẩn SBA và nhựa anion bazo mạnh chọn lọc nitrat đều với ion âm Cl– liên kết với nhóm chức năng.
Tính chọn lọc của nhựa SBA chọn lọc nitrat: NO3– > SO42- > Cl– > HCO3–
Độ chọn lọc của nhựa SBA tiêu chuẩn loại 1 và loại 2: SO42- > NO3– > Cl– > HNO3–
Quá trình loại bỏ nitrat trong nước diễn ra như thế nào
Nhựa anion bazo mạnh loại xốp dưới dạng Cl– thường được sử dụng cho hệ thống loại bỏ nitrat trong nước vì chúng ổn định trong toàn bộ phạm vi PH 0 -14 và có giới hạn nhiệt độ tối đa khoảng 800C. Trong quá trình hoạt động, ion nitrat trong nước thay thế vị trí của ion Cl– trên nhóm chức năng của hạt nhựa và ion Cl– được nhả vào nước. Sau một quá trình liên tục, các ion Cl– trên hạt nhựa đã được trao đổi hết với ion nitrat NO3– trong nước là lúc hạt nhựa bão hòa và không thể tiếp tục loại bỏ nitrat nữa là lúc cần tái sinh phục hồi lớp nhựa về dạng ban đầu của nó.
Tái sinh nhựa anion
Nhựa anion bazo mạnh với ion trao đổi Cl– có thể được tái sinh bằng dung dịch natri clorua NaCl hoặc dung dịch kali clorua. . Giống như cách trao đổi ion tương tự, khi dung dịch nước muối chảy qua lớp hạt nhựa, các hạt nhựa thay thế ion clorua và giải phóng ion nitrat. Các bước của quá trình tái sinh như sau:
Rửa ngược: Quá trình này giúp loại bỏ các hạt tích tụ và làm bẩn hạt nhựa. Nước thô chảy ngược làm giãn nở lớp nhựa lên đến 60% theo thể tích và chảy liên tục trong 10 – 15 phút.
Tái sinh bằng nước muối: Dung dịch NaCl thường được sử dụng để tái sinh. Do quá trình trao đổi ion thuận nghịch, nitrat được giải phóng vào chất thải tái sinh và ion clorua thay thế các hạt polymer. Nồng độ nước muố có thể sử dụng thay đổi từ 5% – 12 %
Rửa: Rửa chậm xả bỏ dung dịch nước muối sau khi quá trình phun nước muối hoàn tất.
Rửa bằng bicarbonate (tùy chọn): Quy trình này không thường được sử dụng nhưng được dùng để điều chỉnh độ PH và độ kiềm trong nước đã xử lý.
Rửa nhanh: Nước muối dư thừa được rửa sạch hoàn toàn bằng cách rửa nhanh.
Bài viết liên quan:
