Trao đổi Ion Là Gì

Trao đổi ion là quá trình hóa học trong đó các ion hòa tan không mong muốn được trao đổi với các ion khác với một điện tích tương tự. Trao đổi ion được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước, thường được sử dụng để làm mềm nước, khử khoáng nước hoặc có thể được sử dụng để loại bỏ các chất khác ra khỏi nước trong quá trình khử kiềm nước, khử ion nước và khử trùng …

Trao đổi ion là một phản ứng hóa học đảo ngược mà một ion được trao đổi với một ion có cùng điện tích được gắn liền trên hạt nhựa

Quá trình trao đổi diễn ra khi các hợp chất không mong muốn có trong nước được đổi chỗ bằng các chất được coi là chấp nhận được. Quá trình trao đổi ion diễn ra ở cả 2 nhóm ion cation tích điện dương và anion tích điện âm.

Khi trao đổi cation các ion tích điện dương tiếp xúc với nhựa trao đổi cation và trao đổi với các ion tích điện dương đã có sẵn trên bề mặt nhựa ( là natri đối với trường hợp làm mềm nước)

Trong quá trình trao đổi anion, các ion tích điện âm được trao đổi với các ion tích điện âm trên bề mặt nhựa trao đổi anion, thường là clourua. Các chất gây ô nhiễm khác nhau như nitrat, fluoride, sulfat và asen  … đều có thể được loại bỏ bằng cách trao đổi ion.

Các loại nhựa trao đổi ion có thể được sử dụng một mình hoặc kết hợp để loại bỏ các chất gây ô nhiễm dưới dạng ion ra khỏi nước ( Nếu một chất không phải là ion chẳng hạn như benzene thì không thể loại bỏ thông qua trao đổi ion).

Vật liệu nhựa trao đổi ion có khả năng trao đổi hữu hạn. Khi đã trao đổi hết các ion sẵn có, nhựa cần phải được tái sinh để khôi phục lại trạng thái ban đầu của nó. Các chất dùng để tái sinh như natri clorua, axit clohydric, axit sunfuric, hoặc natri hydroxit.

Bài viết tham khảo

• Các quá trình trao đổi ion trong xử lý nước
• Ứng dụng trao đổi ion trong các ngành công nghiệp

Đặc điểm của vật liệu trao đổi ion

Vật liệu trao đổi ion dùng trong công nghiệp phải đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật sau:

? Sản phẩm không được hòa tan trong điều kiện làm việc bình thường. Thực tế tất cả vật liệu trao đổi ion hiện nay đều đáp ứng điều kiện này. Tính không tan của chúng thay đổi theo nhiệt độ môi trường và không thể phát hiện bằng phương pháp phân tích thông thường.

? Sản phẩm được sản xuất đồng nhất, các hạt có đồng đều về kích thước cũng như tổn thất áp lực trong vận hành giữ ở mức chấp nhận được. Các hạt trao đổi ion thông thường có kích thước từ 0,3 – 1,2 mm. Đối với một số công trình đặc biệt ( xử lý bình ngưng, nước trong hệ thống hạt nhân) thì các hạt nhựa có kích thước rất nhỏ từ 5 – 30 µm – được gọi là vi nhựa

? Sự trao đổi trạng thái của vật liệu trao đổi ion không làm phá hủy cấu trúc vật lý: Trong quá trình thay đổi, các chất trao đổi ion có thể giữ các ion hoặc các phức chất ion hóa với kích thước và khối lượng rất thay đổi. Điều này liên quan đến độ co ngót hay trương nở của hạt. Vì vậy khi xác định kích thước thiết bị trao đổi ion cần chú ý tính toán để bảo đảm sự co giãn này không tạo ra ứng lực quá lớn giữa các lớp nhựa.

Ngoài ra khi ứng dụng  trao đổi ion vào trong xử lý nước cần chú ý đến các đặc điểm sau:

? Trao đổi ion chỉ giữ lại các ion nhưng không lọc được huyền phù, chất keo hoặc nhũ dầu. Và sự có mặt của các chất này sẽ làm rút ngắn tuổi thọ của các hạt trao đổi ion

? Sự có mặt của khí hòa tan trong nước với lượng lớn có thể đưa tới nhiễu loại trong hoạt động của nhựa trao đổi ioin

? Các chất oxy hóa mạnh như clo hay ozon có tác dụng lên nhựa trao đổi ion

? Việc sử dụng trao đổi ion để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan rất phức tạp cần có sự nghiên cứu đặc biệt

Tham khảo các bài viết:

• Tái sinh nhựa trao đổi ion là gì – Nồng độ hóa chất tái sinh nhựa trao đổi ion
• Phương pháp tính toán thiết kế cột trao đổi ion trong xử lý nước

Ứng dụng của trao đổi ion trong xử lý nước

Trao đổi ion được sử dụng ngày càng nhiều trong xử  lý nước như:

? Xử lý nước cứng làm mềm nước

? Khử khoáng nước

?Khử kiềm nước

?Xử lý nước nhiễm amoni

?Xử lý nước nhiễm nitrat: https://saovietlocnuoc.com/nuoc-nhiem-nitrat-nguyen-nhan-va-cach-xu-ly-nuoc-nhiem-nitrat/