HỆ THỐNG LÀM MỀM NƯỚC

Nước cứng là gì

Nước cứng là nguồn nước có nồng độ khoáng chất dưới dạng ion cao hơn thông thường. Nồng độ càng cao thể hiện mức độ cứng của nước. Những ion thường xuất hiện nhiều nhất trong nước cứng gồm có Canxi (Ca2+), Magie (Mg2+). Kèm theo đó là một số ion kim loại khác như: sắt, nhôm, mangan. Đây đều là những ion kim loại có khả năng hòa tan vào nước. Chúng là nguyên nhân chính hình thành độ cứng.

Tổng hàm lượng hai ion Canxi (Ca2+), Magie (Mg2+) sẽ quyết định tính chất của nước. Trong thực tế, nước có ít Ca và Mg thì độ cứng sẽ thấp và ngược lại nếu nước có nhiều Ca, Mg thì độ cứng của nước sẽ cao.

Phân loại nước cứng:

• Nước cứng tạm thời:Nước cứng tạm thời là nước có chứa các ion: Ca2+, Mg²⁺, HCO^3–. Để làm mềm nước cứng tạm thời, các bạn có thể sử dụng đun sôi nước (phương pháp nhiệt) tạo ra muối kết tủa CaCO3, MgCO3 và loại bỏ tủa. Ngoài ra, cũng có thể sử dụng các chất làm mềm nước cứng tạm thời như NaOH, Ba(OH)2, Na2CO3, Na3PO4 bằng cách đưa các chất làm mềm nước này vào nước để tạo kết tủa rồi loại bỏ tủa.
• Nước cứng vĩnh cữu:Nước cứng vĩnh cửu là nước có chứa các ion: Ca2+, Mg²⁺, HCO^3–, Cl^– , SO₄^2-. Nước cứng vĩnh cửu không thể làm mềm bằng phương pháp đung sôi như nước cứng tạm thời mà phải dùng các chất làm mềm nước cứng vĩnh cửu (phương pháp hóa học).
• Nước cứng toàn phần: Nước cứng toàn phần là nước bao gồm cả 2 đặc tính của nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cửu. Có nghĩa nước cứng toàn phần bao gồm cả các muối Ca(HCO3)2, CaCl2, Mg(HCO3)2, MgCl2… Để làm mềm nước cứng toàn phần, bạn có thể sử dụng tương tự những các cách làm mềm nước cứng tạm thời và nức cứng vĩnh cửu ở trên.

Nước uống là nước cứng có thể có lợi ích cho sức khỏe (cung cấp thêm các khoáng chất cho cơ thể) nhưng lại có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng trong môi trường công nghiệp, tốn kém nhiên liệu, ảnh hưởng tới nồi hơi, tháp giải nhiệt và các thiết bị xử lý nước khác.

Vậy nên, cách làm mềm nước cứng luôn là giải pháp mà nhiều doanh nghiệp đang tìm kiếm.

2.Các phương pháp xử lý nước cứng

2.1 Sử dụng hạt nhựa để trao đổi ion:

Nguyên lý của hoạt động: Bằng cách sử dụng các hạt nhựa trao đổi ion để thay thế các ion tự do có hại trong nước. Với khả năng tan trong nước và vô hại mà muối Kali, Natri được dùng để thay thế Canxi, Magie trong thành phần nước cứng. Nhờ đó, Magie và Canxi sẽ được Kali và Natri thế chỗ giúp nước hóa mềm hơn. Đây là phương pháp dễ áp dụng và tốn ít chi phí nhất.

2.2 Xử lý bằng hóa chất:

Bằng cách sử dụng hóa chất khác nhau, kết hợp với các ion Canxi, Magie để tạo thành hợp chất không tan, lắng đọng và có thể lọc loại bỏ ra ngoài. 

Các hóa chất thường dùng để làm mềm nước là đá vôi, soda (Na2CO3), bari Hydroxit (Ba(OH)2), photphat natri (Na3PO4) … Tuy nhiên, khi xử lý bằng hóa chất cần lưu ý đến chất lượng nguồn nước cũng như mức độ làm mềm nước.

2.3 Xử lý bằng phương pháp nhiệt:

Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trong nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình phản ứng sau:

2HCO₃- → CO₃2- + H2O + CO₂ 

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃ ↓

• Ca(HCO3)2 → CaCO₃↓ + CO₂  + H₂O

Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO₂ và giảm độ cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO3 hòa tan vẫn còn tồn tại trong nước.

Riêng đối với Mg, quá trình khử xảy ra qua hai bước. Ở nhiệt độ thấp (đến 180^oC) ta có phản ứng:

Mg(HCO₃)₂ → MgCO₃ + CO₂ + H₂O

Khi tiếp tục tăng nhiệt độ, MgCO₃ bị thủy phân theo phản ứng:

MgCO₃ + H₂O → Mg(OH)₂ ↓ + CO₂

2.4 Phương pháp lọc qua màng

Thông qua màng bán thấm, thẩm thấu ngược bằng máy lọc nước hoặc công nghệ Nano hệ thống RO (tùy theo nhu cầu) để xử lý nước cứng.

Khi qua màng RO, Nano, các cặn Canxi và Magie nhỏ cũng sẽ được loại bỏ hết qua đường nước thải bỏ (nước muối). Điều này giúp cho nước không chỉ loại bỏ tính cứng mà nước còn sạch hơn. Nước sau khi lọc có thể dùng để uống trực tiếp, không cần đun sôi.

2.5 Phương pháp tổng hợp

Có thể kết hợp 2-3 phương pháp trên để xử lý nước cứng.

3.Xử lý nước cứng bằng trao đổi ion trong công nghiệp:

Trong công nghiệp, do yêu cầu sử dụng nước lớn và liên tục. Hệ thống xử lý nước cứng được thiết kế để có thể hoạt động liên tục, an toàn và hiệu quả.

Hệ thống dùng bình chứa hạt nhựa để hấp thụ độ cứng của nước. Sử dụng hạt nhựa Cation có thể hấp thụ hầu hết các ion kim loại. Khi hạt nhựa đạt ngưỡng hấp thụ, độ cứng của nước đầu ra sẽ tăng, lúc này cần phải tái sinh hạt nhựa để có thể tiếp tục xử lý.

3.1 Cấu tạo hệ thống làm mềm nước cứng:

• Bồn lọc Composite FRP có khả năng chịu áp lực cao, gọn nhẹ, chống lại sự ăn mòn của hóa chất. Bồn lọc chứa vật liệu lọc bên trong bao gồm cát sỏi hạt nhựa.
• Autovalve Clack: Điều khiển các chế độ hoạt động và tái sinh hoàn toàn tự động theo chương trình đã được cài đặt sẵn.
• Tủ điện dùng để điều khiển. 
• Bơm tăng áp.
• Hệ thống đường ống kết nối, van, đồng hồ áp.
• Bồn muối chứa dung dịch muối tái sinh hạt nhựa.
• Khung giá đỡ hệ thống.

4. Những dự án đã thực hiện:

CJ FOOD SOFTENER SYSTEM