HỆ THỐNG LÀM MỀM NƯỚC ( SOFTENER)
Nguồn nước trong tự nhiên luôn tồn tại nhiều tạp chất khác nhau, đặc biệt là ion canxi (Ca2+) và magie (Mg2+). Khi nguồn nước chứa trên tám mili gam ion canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) trong một lít thì nước được gọi là nước cứng. Độ cứng tổng của nước là nồng độ các ion canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) có mặt trong nước.
Tại sao phải làm mềm nước?
Khi sử dụng nguồn nước có độ cứng để sinh hoạt hoặc sản xuất, các ion này sẽ có xu hướng hình thành cáu cặn bám trên bề mặt thiết bị và đường ống, gây hao tốn nhiên liệu, nhanh hư hỏng thiết bị và gây sự khó chịu nếu dùng sinh hoạt (cặn bám trên quần áo, nước có mùi,…).
Đặc biệt, đối với hệ thống trao đổi nhiệt, do nước bốc hơi liên tục và không mang theo độ cứng nên chúng ngày càng cô đặc lại.
Trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ cao và áp suất cao, ion canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) dễ dàng phản ứng hình thành cáu cặn đóng bám làm giảm khả năng truyền nhiệt, tiêu hao nhiên liệu và gây nguy hiểm cho thiết bị.
Vì vậy, xử lý độ cứng trong nước (làm mềm nước) trước khi sử dụng cho các thiết bị này là điều hết sức cần thiết.
Phương pháp làm mềm nước
Phương pháp làm mềm nước được sử dụng phổ biến là trao đổi ion. Dùng các hạt nhựa chuyên dụng để loại bỏ các ion gây độ cứng trong nước, dễ sử dụng và chi phí hợp lý.
Trước khi xử lý độ cứng, cần phải đảm bảo các chỉ tiêu khác được kiểm soát. Nếu các chỉ tiêu khác vượt ngoài giới hạn kiểm soát sẽ ảnh hưởng đến khả năng trao đổi ion của hạt nhựa và làm giảm tuổi thọ hạt nhựa.
Một trong những chỉ tiêu khác chính là hàm lượng phèn (hàm lượng sắt tổng) có trong nước. Sắt tổng là nguyên nhân dẫn đến việc hình thành các hạt keo bám lấy hạt nhựa, làm khả năng trao đổi ion xư lý độ cứng của hạt nhựa bị giảm sút.
Hệ thống đa tầng trước khi qua hệ thống làm mềm nước nhằm kiểm soát chất lơ lửng và hàm lượng phèn là cần thiết.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mềm nước
Hệ thống làm mềm nước sử dụng các hạt nhựa gốc Na+ để trao đổi với ion Canxi và Magie trong nước.
Hạt nhựa làm mềm nước có cấu trúc dạng 2RNa, ion Na+ rất linh động. Khi nước cứng dẫn qua lớp hạt nhựa, các ion gây độ cứng trong nước sẽ trao đổi với ion Na+ theo phản ứng :
2RNa (0) + Ca2+ —–> 2Na+ + R2Ca (1)
Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mềm nước
Nước sau phản ứng (1) ra khỏi hệ thống không còn ion gây độ cứng.
Qua một thời gian hoạt động, lượng nước đi qua lớp hạt nhựa ngày càng nhiều nên nhóm hoạt tính Na+ bị thay thế dần bởi các ion (Ca2+) và magie (Mg2+), vì vậy khả năng loại độ cứng của hạt nhựa giảm dần và có thể hoàn toàn không còn tác dụng.
Lúc này cần tiến hành tái sinh hạt nhựa. Thường sử dụng dung dịch NaCl để tái sinh. Hạt nhựa được ngâm trong dung dịch tái sinh NaCl, các ion canxi và magie bám trên hạt nhựa sẽ tách ra và bị thay thế bởi các ion Na+ có trong NaCl theo phản ứng:
Na+ + R2Ca –> 2RNa (1) + Ca2+ (2)
Sau khi tái sinh, hạt nhựa không thể trở về như dạng ban đầu mà hiệu quả hoạt động sẽ kém hơn. Vì vậy, qua một số lần tái sinh cần tiến hành thay thế hạt nhựa mới.
Tuy không một nhà sản xuất nào có thể đưa ra thời gian để thay thế hạt nhựa nhưng chắc chắn rằng tuổi thọ của hạt nhựa phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng nguồn nước cấp, công suất hoạt động của hệ thống cũng như chế độ bảo dưỡng và chất lượng từng loại hạt nhựa.
