Các phương pháp làm mềm nước cứng

Nếu độ cứng vượt giới hạn cho phép tuỳ mục đích sử dụng thì phải làm mềm hóa nước cứng bằng cách cho kết tủa Mg2+ và Ca2+ với sođa Na2CO3, photphat hoặc tách chúng bằng nhựa trao đổi ion

Nước cứng Nước cứng là loại nước tự nhiên chứa trên ba mili đương lượng gam cation canxi

(Ca2+) và magie (Mg2+) trong một lít Nước chứa nhiều Mg2+ có vị đắng Tổng hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ đặc trưng cho tính chất cứng của nước Độ cứng của nước thiên nhiên dao động rất nhiều và đặc trưng lớn ở nước ngầm

Đặc điểm

Nước cứng không được phép dùng trong nồi hơi vì khi đun sôi nước cứng thì canxi cacbonat (CaCO3) và magie cacbonat (MgCO3) sẽ kết tủa bám vào phía trong thành nồi hơi supde (nồi cất, ấm nước, bình đựng ) tạo thành một màng cặn cách nhiệt, làm giảm

hệ số cấp nhiệt, có khi còn làm nổ nồi hơi Nước cứng cũng không dùng để pha chế thuốc vì có thể gây kết tủa làm thay đổi thành phần của thuốc Khi dùng nước cứng nấu làm rau, thịt khó chín; làm mất vị của nước chè Giặt bằng nước cứng tốn xà phòng do

Ca2+ làm kết tủa gốc axit trong xà phòng và làm xà phòng không lên bọt Nhiều công nghệ hoá học cũng yêu cầu nước có độ cứng nhỏ Nếu độ cứng vượt giới hạn cho phép (tuỳ mục đích sử dụng) thì phải làm mềm hóa nước cứng bằng cách cho kết tủa Mg2+ và

Ca2+ với sođa (Na2CO3), photphat hoặc tách chúng bằng nhựa trao đổi ion hoặc đun sôi

• Độ cứng của nước, một mili đương lượng gam của độ cứng tương đương với hàm lượng 20,04 mgam Ca2+ hoặc 12,16 mg Mg2+

1 Độ cứng và tác hại của nước cứng, cách làm mềm nước

1 Độ cứng của nước:

Độ cứng của nước được quyết định bởi hàm lượng chất khoáng hòa tan trong nước, chủ yếu là do các muối có chứa ion Ca2+ và Mg2+ Độ cứng của nước được chia làm 2 loại:

- Độ cứng tạm thời hay độ cứng carbonat: tạo bởi các muối Ca và Mg carbonat và

bicarbonat, trong đó chủ yếu là bicarbonat vì muối carbobat Ca và Mg hầu như không tan trong nước Gọi là độ cứng tạm thời vì chúng ta có thể giảm được nó bằng nhiều phương pháp đơn giản Trong tự nhiên, độ cứng tạm thời của nước cũng thay đổi

thường xuyên dưới tác dụng của nhiều yếu tố, ví dụ như nhiệt độ

- Độ cứng vĩnh viễn: tạo bởi các muối khác của Ca và Mg như sulphat, clorua : chỉ

có thể thay đổi bằng các phương pháp phức tạp và đắt tiền

Thông thường người ta chỉ quan tâm đến độ cứng tạm thời của nước vì nó có ảnh

hưởng nhiều hơn là độ cứng vĩnh viễn Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau, nhưng chủ yếu người ta dùng 3 đơn vị đo: độ dH, mg đương lượng/lít và ppm Để đơn giản, khi đo độ cứng người ta thường quy về 1 loại muối là CaCO3

1 mgdl/lít = 50 mg/lít = 50 ppm

1 dH = 17,8 mg/lít = 17,8 ppm

Nước có độ cứng tạm thời lớn hơn 100 ppm được coi là nước cứng, dưới mức đó được coi là nước mềm

2 Tác hại của nước cứng:

Độ cứng vĩnh viễn của nước ít ảnh hưởng đến sinh vật trừ phi nó quá cao, ngược lại, độ

cứng tạm thời (ĐCTT) lại có ảnh hưởng rất lớn Nguyên nhân là vì thành phần chính tạo ra ĐCTT là các muối bicarbonat Ca và Mg: Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2, chúng là các muối hòa tan hoàn toàn nhưng không ổn định, không bền Chúng dễ dàng bị phân hủy thành CaCO3, MgCO3 là các muối kết tủa:

Ca(HCO3)2  CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2  MgCO3 + H2O + CO2

Khi phản ứng phân hủy xảy ra trong cơ thể sinh vật, các muối này kết tủa trong cơ thể sinh vật sẽ gây hại không nhỏ Ở con người, chúng là nguyên nhân gây ra sỏi thận và 1 trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch Lưu ý là các muối CaCO3 và MgCO3 là các muối kết tủa và chúng không thấm qua niêm mạc hệ tiêu hóa của chúng ta được, chỉ các muối hòa ta mới thấm được thôi

Vì vậy nước cứng chỉ có tác hại do các muối bicarbonat

3 Độ cứng của nước trong tự nhiên:

Trong tự nhiên có rất nhiều nguồn nước có độ cứng thấp, ví dụ như nước mưa - độ cứng của nước mưa gần như bằng 0 Ngoài ra, độ cứng của nước sông, và phần lớn ao hồ ở đồng bằng cũng rất thấp vì nguồn nước của chúng là nước mưa (có lẽ đó cũng là

nguyên nhân làm cho phần lớn sinh vật thủy sinh kém thích nghi với nước cứng)

Ngược lại suối và ao hồ ở những vùng núi đá vôi lại có độ cứng khá cao Hầu như tất cả nước ngầm đều có độ cứng rất cao

Nước máy ở Hà nội có độ cứng tạm thời từ 250-320 ppm, tức là 5-6,4 mgdl/l hay 14-18

dH Nước giếng khoan (chưa xử lý) ở HN có độ cứng tạm thời từ 250-450 ppm, , tức là 5-9 mgdl/l hay 14-25 dH Nước ở các khu vực khác hiện chưa có số liệu

a- Làm nóng nước: đun nóng nuớc sẽ làm giảm đáng kể độ cứng của nước

b- Làm nước lưu động liên tục: khuấy liên tục hoặc bơm tuần hoàn liên tục cũng có tác

dụng, tuy rằng khá chậm và trong nhiều trường hợp, sự phân hủy bicarbonat chậm hơn

sự hòa tan bicarbonat mới từ các nguồn khác vào nước

c- Chưng cất nước: về nguyên tắc, nước cất có thể coi là H2O tinh khiết hoàn toàn d- Loc RO (thẩm thấu ngược): công nghệ lọc RO cho phép loại bỏ gần như tất cả các

chất hòa tan và không hòa tan ra khỏi nước, nước lọc RO có thể coi là H2O tinh khiết (tuy không bằng nước cất)

e- Trao đổi ion: Đây là phương pháp được dùng phổ biến nhất vì có giá thành rẻ kể cả

chi phí đầu tư lẫn chi phí vận hành Nguyên lý của nó là đưa nước qua 1 vật liệu chứa các ion dương hoạt động mạnh hơn Ca++ và Mg++, vật liệu này sẽ hấp thụ các ion Ca++ và Mg++ trong nước và nhả ra các ion mạnh hơn kia, do đó tạo ra các hợp chất

carbonat không kết tủa Vật liệu đó được gọi là Cationit (hay cation-exchange resyn) Thông thường người ta dùng 2 loại cationit là Na-Cationit và H-Cationit tương ứng với các ion là Na+ và H+ và các hợp chất tạo ra tương ứng là Na2CO3 và H2CO3 (H2CO3

sẽ bị phân tích ngay thành H20 và CO2)

Khi các Cationit đã hết khả năng trao đổi, người ta phải "hoàn nguyên" tức là phục hồi lại các ion dương cho nó Đối với Na-Cationit người ta dùng muối ăn NaCl, đối với H-Cationit người ta dùng axit

Thiết bị trao đổi Na-Cationit thông thường có thể hạ độ cứng của nước xuống đến dưới

10 ppm, nếu được thiết kế đặc biệt có thể hạ xuống dưới 2 ppm Mỗi lít hạt Na-Cationit

có khả năng trao đổi khoảng từ 2-6 gam đương lượng tùy loại, tức là có thể làm hạ độ cứng từ 300 đến 1000 lít nước có độ cứng 6 mgdl/lít (300 ppm hay 16,8 dH) xuống 0 trước khi phải hoàn nguyên

H-Cationit có khả năng trao đổi mạnh hơn Na-Cationit và cũng triệt để hơn vì nó loại

bỏ hoàn toàn gốc carbonat ra khỏi nước Tuy nhiên nó có giá thành cao hơn nhiều lần, chi phí vận hành cũng cao hơn (axit đắt hơn muối ăn) và yêu cầu vận hành cũng nghiêm ngặt hơn do phải dùng axit nên ít được sử dụng

Ngoài cách trao đổi ion dương người ta còn dùng cả trao đổi ion âm (chất trao đổi gọi là Anionit) để loại bỏ các ion HCO3- ra khỏi nước Phương pháp này thường chỉ được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện, ở đó họ dùng cả Na-Cationit, H-Cationit và Anionit nối tiếp nhau trong 1 hệ thống

Phương pháp trao đổi ion này được sử dụng rất rộng rãi và là phương pháp cơ bản để làm mềm nước trong công nghiêp Kể cả đối với các thiết bị RO, để tăng tuổi thọ và giảm tải lên các thiết bị RO, người ta cũng làm mềm nước bằng trao đổi ion trước khi đưa nước vào lọc RO

Nếu sức nước yếu, phải dùng thêm máy ép booster

Cái Osmosis mà bạn Cuong nói đó ở VN được gọi là lọc RO (viết tắt của Reverse Osmosis có nghĩa là thẩm thấu ngược) Quá trình thẩm thấu "xuôi" là quá trình thẩm thấu của các hợp chất hòa tan trong nước từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng

độ thấp, đó là quá trình tự nhiên Còn quá trình thẩm thấu ngược là từ nơi có nồng độ thấp sang nơi có nồng độ cao Quá trình này không tự nhiên mà chỉ xảy ra với 1 số điều kiện, cụ thể là người ta phải bơm nước với áp lực cao và sử dụng 1 loại màng thấm đặc biệt

Giá 49 Euro cho máy với công xuất 284 l/ngày là giá cho 3 lít nước thải kèm theo 1 lít nước sạch, nếu bạn muốn chỉ có 3 lít nước thải kèm theo 10 lít nước sạch thì bạn phải nhân giá đó lên khoảng 10 lần Giá của thiết bị làm mềm nước bằng trao đổi ion nhập ngoại, công suất 1000 lit/giờ (24 m3/ngày) ở VN khoảng 700 USD, của VN tự

SX khoảng 6-7 triệu Hiện ở VN không thấy bán các thiết bị công suất nhỏ nhưng chế tạo nó không khó, giá thành chắc cũng chỉ dưới 200k cho 1 chiếc 25 l/giờ

Xử lý nước cứng

Giới thiệu

Viết bởi: xulynuoc.com

Độ cứng của nước là số đo hàm lượng các ion kim loại Ca2+ và Mg2+ có trong nước

Độ cứng của nước được gọi là tạm thời khi có mặt của muối cacbonat và bicacbonat

Ca, Mg Loại nước này khi đun sôi sẽ tạo ra muối kết tủa CaCO3 và MgCO3

Độ cứng vĩnh cữu của nước do các loại muối sunfat hoặc clorua Ca, Mg tạo ra Loại muối này thường khó xử lý.

Trong sinh hoạt, độ cứng cao gây lãng phí xà phòng và các chất tẩy rửa, tạo cặn lắng

bám trên bề mặt các trang thiết bị sinh hoạt

Trong công nghiệp độ cứng của nước gây cản trở cho quá trình vận chuyển và làm

giảm năng lực truyền nhiệt, giảm tuổi thọ của thiết bị

Để làm mềm nước, người ta dùng các phương pháp sau:

- Làm mềm nước bằng hóa chất: pha các hóa chất khác nhau vào nước để kết hợp

với ion Ca 2+ và Mg 2+ tạo thành các hợp chất không tan trong nước

- Phương pháp nhiệt: đun nóng hoặc chưng cất nước.

- Phương pháp trao đổi ion: lọc nước cần làm mềm qua lớp lọc cationit có khả

năng trao đổi Na + hoặc H + có trong thành phần của hạt cationit với ion Ca 2+ và Mg 2+

hòa tan trong nước và giữ chúng lại trên bề mặt của các hạt lớp vật liệu lọc.

- Phương pháp tổng hợp: là phương pháp phối hợp 2 trong 3 phương pháp trên.

- Lọc qua màng bán thấm, thẩm thấu ngược (RO)

1 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:

2HCO 3 - → CO 3 2- + H 2 O + CO 2

Ca 2+ + CO 3 2- → CaCO 3 ↓

Nên Ca(HCO 3 ) 2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO 2 và giảm độ cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO 3 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 18 0 C) ta có phản ứng:

Ngoài ra trong mỗi trường hợp cụ thể phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương pháp, đặc biệt là với phương pháp làm mềm bằng cationit.

2.1 Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi

Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi có thể áp dụng trong trường hợp ngoài yêu cầu giảm độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước.

2.2 Làm mềm nước bằng vôi và sođa (Na 2 CO 3 )

Làm mềm nước bằng vôi và sođa là phương pháp có hiệu quả đối với thành phần ion bất kỳ của nước Khi cho vôi vào nước khử được độ cứng canxi và magiê ở mức tương đương với hàm lượng của ion hyđrôcacbonat trong nước.

2.3 Làm mềm nước làm phốt phát và bari:

Khi làm mềm nước bằng vôi và sođa do độ cứng của nước sau khi làm mềm còn tương đối lớn, người ta bổ sung phương pháp làm mềm triệt để bằng photphat Hóa chất thường dùng là trinatri photphat hay dinatri photphat Khi cho các hóa chất này vào nước chúng sẽ phản ứng với ion canxi và magiê tạo ra muối photphat của canxi và magiê không tan trong nước.

Để khử độ cứng sunfat có thể dùng cacbonat bari BaCO 3 , hyđrôxit bari Ba(OH) 2 hay aluminat bari Ba(AlO 2 ) 2

3 Phương pháp trao đổi ion

Làm mềm nước bằng cationit dựa trên tính chất của một số chất không tan hoặc hầu như không tan trong nước – cationit, nhưng có khả năng trao đổi, khi ngâm trong nước, các chất này hấp thụ cation của muối hòa tan lên bề mặt hạt và nhả vào nước một số lượng tương đương cation đã được cấy lên bề mặt hạt từ trước.

Xử lý nước nhiễm phèn

Giới thiệu

Viết bởi: xulynuoc.com

Trong nước thiên nhiên, kể cả nước mặt và nước ngầm đều có chứa sắt Hàm lượng sắt

và dạng tồn tại của chúng tùy thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường.Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe3+, dạng keo hay huyền phù Hàm lượng này thường không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước

Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng ion sắt hóa trị 2 trong thành phần của các muối hòa tan như bicacbonat, sunfat, clorua Hàm lượng sắt này thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới sâu

Khi trong nước có hàm lượng sắt cao, nước có mùi tanh và có nhiều cặn bẩn màu vàng, làm giảm chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất Vì vậy, khi trong nước có hàm lượng sắt lớn hơn giới hạn cho phép thì phải tiến hành khử sắt

2 Khử sắt bằng phương pháp hóa chất

2.1 Khử sắt bằng các chất oxy hóa mạnh

Các chất oxy hóa mạnh thường sử dụng để khử sắt là: Cl 2 , KMnO 4 , O 3 …Phản ứng diễn

ra như sau

2Fe 2+ + Cl 2 + 6H 2 O → 2Fe(OH) 3 ↓ + 2Cl - + 6H +

3Fe 2+ + KMnO 4 + 7H 2 O → 3Fe(OH) 3 ↓ + MnO 2 + K + + 5H +

Trong phản ứng, để oxy hóa 1 mg Fe 2+ cần 0.64mg Cl 2 hoặc 0.94mg KMnO 4 và đồng thời độ kiềm của nước giảm đi 0.018meq/l

2.2.Khử sắt bằng vôi

Phương pháp khử sắt bằng vôi thường không đứng đôc lập, mà kết hợp với các quá trình làm ổn định nước hoặc làm mềm nước Phản ứng xảy ra theo 2 trường hợp

♦ Có oxy hòa tan

4Fe(HCO 3 ) 2 + O 2 + 2H 2 O + 4Ca(OH) 2 → 4Fe(OH) 3 ↓ + 4Ca(HCO 3 ) 2

Sắt (III)hydroxyt được tạo thành, dễ dàng lắng lại trong bể lắng và giữ lại hoàn toàn trong bể lọc.

♦ Không có oxy hòa tan

Fe(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 → Fe CO 3 + CaCO 3 + 2H 2 O

Sắt được khử đi dưới dạng FeCO 3 chứ không phải hydroxyt sắt

3 Các phương pháp khử sắt khác:

3.1.Khử sắt bằng trao đổi Cation

Cho nước đi qua lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi ion Các ion H + và Na + có trong thành phần của lớp vật liệu lọc, sẽ trao đổi với các ion Fe 2+ có trong nước Kết quả

Fe 2+ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc Lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi ion là Cation thường được sử dụng cho nguồn nước có chứa Fe 2+ ở dạng hòa tan

3.2.Khử sắt bằng điện phân

3.2.Khử sắt bằng phương pháp vi sinh vật.

Giải pháp của Quốc Minh

Quốc Minh ứng dụng công nghệ trao đổi ion để khử sắt với vật liệu lọc có hoạt tính,

dung lượng và độ bền cao ( WPI Series) và công nghệ lọc sâu đa tầng bằng vật liệu mới có tính xúc tác oxy hoá, chuyên dùng khử phèn (sắt), mangan từ độ ô nhiễm nhẹ

đến ô nhiễm nặng ( WPM Series).

Xử lý nước nhiễm Nitrat, Nitrit, Amoniac

Giới thiệu

Viết bởi: xulynuoc.com

Các hợp chất của nitơ có trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu

cơ có trong tự nhiên, trong các chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng

Nitrat, Nitrit, Amoniac và cả dạng nguyên tố Nitơ (N2).

Tùy theo mức độ có mặt của các hợp chất nitơ mà ta có thể biết được mức độ ô nhiễm nguồn nước Khi nước mới bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2- và NO3- Sau một thời gian NH3 và NO2- bị oxy hóa thành NO3- Như vậy:

Nếu nước chứa NH3 và nitơ hữu cơ thì coi như nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm.Nếu nước chủ yếu có NO2- thì nước đã bị ô nhiễm thời gian dài hơn, ít nguy hiểm hơn.Nếu nước chủ yếu là NO3- thì quá trình oxy hóa đã kết thúc

Ở điều kiện yếm khí, NO3- sẽ bị khử thành N2 bay lên Amoniac là chất gây nhiễm độc trầm trọng cho nước, gây độc cho loài cá.

Việc sử dụng rộng rãi các nguồn phân bón hóa học cũng làm cho hàm lượng amoniac trong nước tự nhiên tăng lên Trong nước ngầm và nước đầm lầy hay gặp Nitrat(NO3-)

và amoniac với hàm lượng cao.

Các giải pháp

Các giải pháp xử lý tổng quát

1 Phương pháp khử ion Amoni

1.1 Phương pháp Clo hóa nước đến điểm đột biến

Khi cho CLo vào nước, trong nước tạo ra axit hypoclorit

♦ Khử Clo dư trong nước sau khi lọc bằng Natrisunfit (Na 2 SO 3 )

♦ Tháp làm thoáng khử khí amoniac NH 3 thường được thiết kế để khử khí amoniac

có hàm lượng đầu vào 20 – 40 mg/l, đầu ra khỏi giàn hàm lượng còn lại 1 – 2mg/l, như vậy hiệu quả khử khí của tháp phải đạt 90 – 95% Hiệu quả khử khí NH 3 của tháp làm thoáng khi pH ≥11 phụ thuộc nhiều nhiệt độ của nước Khi nhiệt độ nước tăng, tốc độ

và số lượng ion NH 4 chuyển hóa thành NH 3 tăng nhanh.

1.3 Phương pháp trao đổi ion

Để khử NH 4 + ra khỏi nước có thể áp dụng phương pháp lọc qua bể lọc cationit Qua bể lọc cationit, lớp lọc sẽ giữ lại ion NH 4 + hòa tan trong nước trên bề mặt hạt và cho vào nước ion Na + Để khử NH 4 + phải giữ pH của nước nguồn lớn hơn 4 và nhỏ hơn 8 Vì khi pH ≤ 4, hạt lọc cationit sẽ giữ lại cả ion H + làm giảm hiệu quả khử NH 4 + Khi

pH > 8 một phần ion NH 4 + chuyển thành NH 3 dạng khí hòa tan không có tác dụng với hạt cationit.

1.4 Phương pháp sinh học