Hạt nhựa trao đổi Ion (hay còn gọi là hạt nhựa làm mềm nước) là gì?

· Hạt nhựa làm mềm nước (hạt nhựa trao đổi ion) có dạng gel, là những chất không hoà tan và có chứa các ion có thể dễ dàng trao đổi với các ion khác trong dung dịch phản ứng với nó. Sự trao đổi này không làm biến đổi tính chất vật lý của vật liệu trao đổi ion.

· Hạt nhựa làm mềm nước (hạt nhựa trao đổi ion) là một loại polymer có khả năng trao đổi những ion cụ thể của nó với các ion khác hiện diện trong dung dịch chảy qua cột phản ứng. Vật liệu trao đổi ion tổng hợp được sử dụng phổ biến là nhựa polystyrene với nhóm sulphonate có khả năng trao đổi ion dương và nhóm amine trao đổi ion âm. Các loại nhựa tổng hợp được sử dụng chủ yếu để tinh sạch nước, ngoài ra còn nhiều ứng dụng khác bao gồm việc phân tách các yếu tố lẫn trong dung dịch.

Đối với nước bị nhiễm kim loại nặng như sắt, mangan và nhiễn phèn thì vật liệu thay thế đó là hạt ion Cation – ion anion

Cấu trúc của hạt nhựa làm mềm nước

Hạt nhựa trao đổi ion ( hạt nhựa làm mềm nước ) mới có kết cấu, nhóm, hình thái ion, công nghệ chế tạo khác nhau với các màu sắc khác nhau như màu vàng, các nhóm màu nâu, trắng, đen, xám v.v... Có thể đáp ứng được các yêu cầu sử dụng khác nhau.

· Hạt nhựa dùng trong xử lý nước thông thường có bề ngoài là các hạt nhựa styrene dạng gel, màu vàng trong suốt;

· Hạt nhựa macroprous không trong suốt (hoặc hơi trong);

· Nhựa macroprous cation styrene màu vàng nhạt hoặc nâu xám nhạt, hạt nhựa macroprous anion styrene có màu trắng;

· Nhựa acrylic màu trắng hoặc trắng sữa.

· Nhựa macroprous styrene khi hình thái ion khác nhau sẽ xảy ra hiện tượng biến đổi màu sắc, ví dụ hạt nhựa 001x7 từ trạng thái tái sinh sang trạng thái hết tác dụng sẽ biến đổi từ màu đậm sang màu nhạt, từ trạng thái hết tác dụng sang trạng thái tái sinh thì màu sắc lại biến đổi từ nhạt sang đậm, quá trình như vậy có thể chuyển ngược được.

Khi hạt nhựa trao đổi ion (hạt nhựa làm mềm nước) bị bẩn, màu sắc của nó bị thay đổi, mức độ thay đổi tỷ lệ thuận với độ bẩn của hạt nhựa, và trường hợp này thường khó chuyển ngược được. Vì thế, trong quá trình sử dụng, phải chú ý đến sự thay đổi màu sắc của hạt, để xác định độ bẩn của nó. Ví dụ hạt nhựa 201x7 khi gặp sắt hoặc nhiễm bẩn từ vật chất hữu cơ, màu sẽ trở nên đậm thậm chí thành nâu đen. Nhựa 001x7 nếu hỏng do oxy thì liên kết và trao đổi nhóm sẽ bị oxy hóa, màu chuyển nhạt, thể tích lớn hơn, vì thế dễ vỡ và giảm dung lượng trao đổi.

Ứng dụng của các hạt nhựa trao đổi ion

Mục đích của việc dùng hạt nhựa làm mềm nước (hạt nhựa trao đổi ion) trong hệ thống lọc nước uống là nhằm làm mềm nước hoặc loại bỏ các chất khoáng không cần thiết trong nước. Nước được làm mềm bằng cách sử dụng một loại nhựa có chứa ion Na+ liên kết với một cation (ion âm) khác, cation đó có khả năng liên kết với Ca2+ và Mg2+ mạnh hơn Na+. Khi cho nhựa vào cột trao đổi ion và cho nước cần xử lý chảy qua cột, cation có trong nhựa sẽ liên kết với các ion Ca2+ và Mg2+ và giữ chúng lại trong cột, đồng thời sẽ giải phóng Na+ vào nước, cách này giúp loại bỏ ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước uống, giúp nước “mềm” hơn.

Nếu nước xử lý yêu cầu phải loại bỏ hoàn toàn lượng khoáng có trong nước thì tiếp tục xử lý bằng cách cho nước chảy qua cột trao đổi ion với nhựa chứa H+ (sẽ loại bỏ được cation) và sau đó qua cột có nhựa chứa ion OH-(loại bỏ các anion). H+ và OH sau đó sẽ kết hợp với nhau tạo thành nước (H2O).

Với các hệ thống lọc hiện nay sử dụng cho gia đình thì phin lọc inox được lựa chọn để chứa các vật liệu bên trong, hạt nhựa có nhiệm vụ làm mềm nước cứng sẽ được bảo vệ tốt trong các cột lọc hay phin inox này. 

Ngoài ra,cột lọc nước Composite cũng là sự lựa chọn phổ biến nhất hiện nay bởi giá thành hợp lý và độ bền chống ăn mòn cao.

Ưu và nhược điểm của hạt nhựa làm mềm nước (hạt nhựa trao đổi ion)

· Quy trình này có nhược điểm đó là nếu trong nước tồn tại các hợp chất hữu cơ hay ion Fe3+, chúng sẽ bám dính vào các hạt nhựa ion, làm giảm khả năng trao đổi ion của nhựa.

· Ngoài nhược điểm trên, việc sử dụng nhựa trao đổi ion có nhiều tiện ích như thời gian sử dụng lâu dài, tái sinh được nhiều lần với chi phí thấp, năng lượng tiêu tốn nhỏ … đặc biệt đây là phương pháp xử lý nước thân thiện với môi trường vì nó chỉ hấp thu các chất sẵn có trong nước.