Mục lục bài viết

Hạt nhựa cation là gì ? ứng dụng để lọc nước

Hạt nhựa cation là gì ? Hạt nhựa cation là hạt nhựa trao đổi ion hình cầu được chế tạo từ vật liệu tổng hợp có chứa các ion Na⁺ có khả năng làm mềm nước với chi phí thấp nhưng hiệu quả cao. Hạt nhựa cation không tan trong nước, có khả năng hấp thụ được các ion gây nên tình trạng nước cứng ví dụ như ion Ca²⁺, Mg²⁺, thay thế chúng bởi ion Na⁺ , từ đó tách các ion Ca2+, Mg2+ ra khỏi nguồn nước.

Những đặc điểm của hạt nhựa cation

Màu sắc: Hạt có màu trắng, nâu, đen, thể trong,.. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, nó có thể bị mất màu.
Hình dạng, kích thước: Hạt có hình tròn, kích thước trung bình từ 0.42mm – 1.25mm.
Hạt nhựa cation ít chịu tác động của môi trường nhiệt độ, ít bị bào mòn bởi các tác nhân oxy hóa mạnh trong môi trường nước và có thể hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ từ 20 – 50 độ C.
Khi va chạm mạnh với các vật thể khác trong quá trình vận chuyển, hạt nhựa có thể bị vỡ hoặc trầy xước.

Phân loại hạt nhựa cation

Căn cứ vào khả năng hấp thụ ion mà người ta chia hạt nhưa cation thành 3 loại, bao gồm: Hạt nhựa cation hấp thụ ion dương được gọi là cationit, hấp thụ ion âm là anionit và hấp thụ cả 2 loại ion thì được gọi là ionit lưỡng tính. Cụ thể như sau:

Hạt nhựa cationit

Đây là loại hạt nhựa dùng để làm mềm nước và được chia ra làm 2 loại như sau:

Hạt cation axit mạnh: Hạt nhựa bao gồm một cấu trúc polystyren với nhóm chức năng sulphonate được tích điện bằng ion natri để làm mềm nước hoặc các ion hydro để khử khoáng. Các cation trong dung dịch kiềm hoặc axit có thể bị hấp thụ bởi các ion mang điện tích âm của gốc axit.
Hạt cation axit yếu: Hạt nhựa bao gồm một polyme acrylic được thủy phân bằng axit sulfuric để tạo nên nhóm cacboxylic. Loại hạt này có chứa các hạt cation chứa axit yếu, khó phân tách hoàn toàn trong phân tử nước và chủ yếu thuộc nhóm axit hữu cơ như SO4, SO3, PO4, NO2…. Các ion mang điện tích âm sẽ kết hợp với cation trong dung dịch kiềm hoặc trung tính để loại bỏ có chọn lọc các cation liên quan đến độ kiềm.

Hạt nhựa anionit

Đây là loại hạt nhựa dùng để loại bỏ hợp chất hữu cơ và muối và được chia ra làm 2 loại như sau:

Hạt nhựa anion bazo mạnh có chứa các chất hóa học thuộc nhóm bazo mạnh như natri hydroxit, bari hydroxit, kali hydroxit,…Các bazo này phân ly hoàn toàn trong nước và hấp thu các điện tích dương cùng với các anion trong môi trường kiềm hoặc kiềm thổ.
Hạt anion bazo yếu có chứa các chất hóa học thuộc nhóm (OH)2, phân ly trong môi trường kiềm trung tính hoặc axit.

Hạt nhựa ionit lưỡng tính

Đây là loại hạt giúp loại bỏ các ion không có lợi và những cặn bẩn có trong nước.

Vai trò của hạt nhựa cation trong hệ thống xử lý nước

Ảnh hưởng của nước cứng đến đời sống sinh hoạt

Nước cứng là nước có chứa nhiều magie, canxi , đá vôi vượt quá 300mg/l theo tiêu chuẩn nước sạch của bộ Y tế. Nước cứng gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến đời sống sinh hoạt và sức khỏe của con người.

Đối với sức khỏe con người: Thông qua đường ăn uống, nước cứng xâm nhập vào cơ thể con người và chuyển hóa thành muối cacbonat kết tủa. Những kết tủa này không thể thấm qua thành ruột, động mạch và sẽ tích tụ lại trong cơ thể của con người, lâu dần sẽ hình thành sỏi, gây tắc động mạch, tĩnh mạch.

Đối với sinh hoạt hàng ngày:

Nước cứng làm giảm khả năng tạo bọt của xà phòng.
Làm mất đi mùi vị của trà, cà phê, thức ăn.
Tạo thành những mảng bám, ố vàng trên bát, đĩa, dụng cụ nhà bếp, dụng cụ sinh hoạt.
Tiêu tốn nhiều điện năng hơn trên các thiết bị điện, thậm chí có thể làm rò rỉ điện qua lớp mạng đá vôi và gây nguy hiểm đến tính mạng con người.

Nguyên lý làm mềm nước cứng của hạt nhựa cation

Nước cứng được làm mềm bằng hạt cation chủ yếu dựa vào nguyên lý trao đổi ion.Trao đổi ion là một quá trình xảy ra nhanh chóng và theo chiều thuận nghịch, trong đó các ion tạp chất có trong nước được thay thế bởi các ion có trong hạt nhựa trao đổi ion mà ở đây là hạt nhựa cation.

Hạt nhựa cation là hạt nhựa trao đổi ion dạng axit mạnh có thể tách được các ion tạo độ cứng của nước như Ca2+, Mg2+ bằng cách thay thế chúng bằng ion Na+. Sở dĩ hạt nhựa cation có tính chất này là vì trong thành phần cấu tạo của nó có nhóm trao đổi ion (nhóm hoạt tính).

Khi ngâm hạt nhựa cation trong nước, các chất này hấp thụ cation của muối hòa tan lên bề mặt hạt, đồng thời nhả vào nước một số lượng tương đương cation đã được cấy lên bề mặt hạt từ trước. Tùy theo mức độ lọc qua hạt cation, các cation trên bề mặt của hạt nhựa sẽ được thay thế bằng các ion canxi, ion magie. Quá trình trao đổi này cứ diễn ra liên tục cho đến khi dung lượng trao đổi ion của hạt nhựa đạt cực đại và hạt nhựa có thể tái sử dụng lại bằng cách hoàn nguyên hạt nhựa.

Ưu điểm của hạt cation làm mềm nước

Sỏi thận hình thành do uống nước cứng lâu ngày

Mặc dù có khá nhiều phương pháp lọc sạch nước như đun sôi, sử dụng hóa chất công nghiệp, chưng cất, sử dụng đá vôi, soda…nhưng những cách này đều khá tốn kém hoặc hiệu quả lọc chưa thực sự triệt để. Trong khi đó, hạt nhựa cation lại khắc phục được các thiếu sót này, cụ thể như sau:

Loại bỏ hoàn toàn các thành phần canxi, magie, đá vôi có trong nước cứng và làm mềm nước, bảo vệ sự an toàn cho sức khỏe người sử dụng trong thời gian ngắn. Bạn có thể yên tâm cho cả người già và trẻ nhỏ.
Làm giảm nguy cơ mắc các bệnh da liễu xuống mức thấp nhất.
Hạt nhựa cation có khả năng sản sinh tái sinh (hoàn nguyên), tăng tuổi thọ cho hạt. Nhờ vậy mà người dùng có thể tiết kiệm chi phí mua hạt mới để thay thế.
Chi phí mua hạt nhựa cation không quá cao, có hiệu quả kinh tế tốt.
Ngoài việc làm mềm nước, hạt cation còn có khả năng loại bỏ chất độc hại cùng với các ion kim loại gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.
Hạt cation không tan trong nước, thân thiện với môi trường.

Cách tái sinh hạt nhựa cation

Để tái sinh hạt nhựa cation, bạn cần thực hiện như sau:

Bước 1: Đổ trực tiếp dung dịch muối loãng vào lõi lọc nước có chứa hạt cation.
Bước 2: Đặt lõi lọc vào cốc và tiếp tục ngâm trong dung dịch muối loãng, đảm bảo các hạt nhựa không bị trào ra bên ngoài.
Bước 3: Đặt lõi lọc chứa hạt cation vào chậu rửa và tiếp tục thực hiện như bước 1.
Bước 4: Vặn chặt nắp của lõi lọc. Lắp lõi lọc vào cốc lọc rồi vặn chặt lại.
Bước 5: Lắp lại bộ lọc và dùng nước muối rửa sạch. Cuối cùng là khởi động lại máy lọc nước.