Trong tự nhiên nguồn nước rất đa dạng như nước mặn, nước ngọt, nước phèn, nước cứng…nhưng chỉ có duy nhất nước ngọt là duy trì sự sống của con người và động thực vật. Ngoài ra nếu muốn sử dụng thêm nguồn nước khác chúng ta cần phải có phương pháp xử lý trước khi đưa vào sử dụng
Công nghệ xử lý nước cứng là phương pháp xử lý nước biến nước không an toàn thành nước an toàn để phục vụ con người và các mục đích khác.
– Nước cứng là nước có số đo hàm lượng các ion kim loại Ca2+ và Mg2+ có trong nước.
– Độ cứng tạm thời của nước khi có muối cacbonat và bicacbonat Ca, Mg. Loại nước cứng tạm thời 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, SO2 là các loại muối bền tạo ra. Loại muối này thường khó xử lý, phương pháp xử lý phức tạp, giá thành cao.
– Trong sinh hoạt, độ cứng của nước cao sẽ 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 cản trở cho quá trình vận chuyển và làm giảm năng lực truyền nhiệt, giảm tuổi thọ của máy móc thiết bị.
Mục lục
Nước cứng là gì?
– 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.
– Khi phản ứng phân hủy xảy ra trong cơ thể con người sẽ gây ra sỏi thận và 1 trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch. Nếu xảy ra trong cơ thể sinh vật, các muối này kết tủa trong cơ thể sinh vật sẽ gây hại không nhỏ.
Lưu ý là các muối CaCO3 và MgCO3 là các muối kết tủa nên không thấm qua niêm mạc hệ tiêu hóa, chỉ các muối hòa ta muối bicarbonat mới thấm được thôi.
Công nghệ xử lý nước cứng như sau:
Có rất nhiều phương pháp làm mềm nước cứng, vì thế phải căn cứ vào mức độ làm mềm cần thiết (độ cứng cho phép còn lại của nước), chất lượng nước nguồn và các chỉ tiêu kinh tế khác để chọn ra phương pháp làm mềm thích hợp nhất.
Để làm mềm nước, người ta dùng các phương pháp sau:
– Làm mềm nước cứng bằng hóa chất: sử dụng các hóa chất khác nhau vào nước để kết hợp với ion Ca2+ và Mg2+ tạo thành các hợp chất không tan trong nước
– Phương pháp nhiệt: đun nóng hoặc chưng cất nước cứng.
– Phương pháp trao đổi ion: lọc nước cứng cần làm mềm qua lớp lọc cationit có khả năng trao đổi Na+ hoặc H+ có trong thành phần của hạt cationit với ion Ca2+ và Mg2+ 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).
Xử lý nước cứng bằng phương pháp nhiệt:
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+ + CO32- → CaCO3 ↓
Nên Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2 + H2O
Do đó khi đun nóng 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 180C) 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
Xử lý nước cứng bằng phương pháp hóa chất:
Phương pháp xử lý nước bằng hóa chất với mục đích kết hợp các ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước thành các hợp chất không tan dễ lắng và lọc. Các hóa chất được sử dụng để làm mềm nước cứng là vôi, , xút NaOH, sođa Na2CO3, hyđrôxit bari Ba(OH)2, photphat natri Na3PO4.
Phương pháp xử lý làm mềm nước cứng bằng hóa chất cần phải dựa vào chất lượng nước nguồn và mức độ làm mềm cần thiết và có thể kết hợp làm mềm nước với khử sắt, khử photphat, khử silic…
Tuy nhiên 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.
Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi:
Khử độ cứng của nước có chứa cacbonat bằng vôi có thể áp dụng trong trường hợp ngoài yêu cầu giảm độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước.
Làm mềm nước bằng vôi và sođa (Na2CO3):
Làm mềm nước cứng bằng vôi và sođa là phương pháp có hiệu quả. Khi cho vôi và soda vào nước khử được độ cứng canxi và magiê ở mức tương đương với hàm lượng của ion hyđrôcacbonat trong nước.
Làm mềm nước làm phốt phát và bari:
Khi làm mềm nước bằng vôi và sođa sau khi làm mềm độ cứng của nước còn tương đối lớn, người ta bổ sung phương pháp làm mềm triệt để bằng photphat. Hóa chất thường dùng làm mềm nước 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 BaCO3, hyđrôxit bari Ba(OH)2 hay aluminat bari Ba(AlO2)2.
Xử lý nước cứng bằng công nghệ MET
Xử lý nước cứng bằng công nghệ MET là phương pháp hiện đại và hiệu quả nhất hiện nay, đây là công nghệ có nhiều ưu điểm đặc biệt mà các công nghệ khác không có được. Sử dụng công nghệ này sẽ lọc hết cặn sỏi, tạo ra được nguồn nước sạch, an toàn cho người dùng.
Các phương pháp xử lý nước cứng hiệu quả mà chúng tôi giới thiệu trên đây là những phương pháp đang được áp dụng khá phổ biến. Nước cứng sẽ được loại bỏ để tạo ra nguồn nước an toàn đối với con người.
