Nước mềm là cần thiết để tạo ra hơi nước mà không hình thành cặn bám trên các ống của nồi hơi. Làm mềm nước với TDS thấp thường được thực hiện với nhựa cation axit mạnh. Nhựa này hoạt động theo hình thức natri và được tái sinh với nước muối. Khi TDS của nước tăng lên, quá trình làm mềm loại bỏ độ cứng xuống thấp trở nên khó khăn hơn và các quá trình như tái sinh đảo ngược cần được sử dụng. Khi TDS tăng cao, nhựa cation axit yếu phải được sử dụng thêm. Chúng tôi sẽ đề cập đến vấn đề làm mềm nước với TDS cao bằng nhựa cation axit yếu ở bài viết sau. Trong phạm vi bài viết này chúng tôi đề cập đến làm mềm nước với TDS thấp bằng nhựa cation axit mạnh.
Quá trình làm mềm nước có TDS thấp < 5000 ppm bằng hạt nhựa cation axit mạnh cho phép độ cứng của nước sau khi làm mềm < 1 ppm. Quy trình như sau: Nước có độ cứng ( canxi và magie) chảy qua nhựa dưới dạng natri, canxi và magie được trao đổi cho natri trong nhựa. Kết quả là nước sau khi xử lý không còn chứa canxi và magie. Quá trình này được thực hiện vì nhựa cation axit mạnh có tính chọn lọc cao hơn cho canxi và magie hơn cho natri.
Sau khi xử lý một khối lượng nước nhất định, nhựa cation axit mạnh sẽ trở nên bão hòa với canxi và magie, do đó nó hết khả năng làm mềm nước. Lúc này nhựa cần phải được tái sinh bằng cách thay thế canxi và magie đã gắn lên bề mặt nhựa trong suốt quá trình làm mềm bằng ion natri.
Vì nhựa có tính chọn lọc cao hơn cho canxi và magie hơn so với natri nên cách duy nhất để thay thế canxi và magie ra khỏi nhựa bằng natri là sử dụng nồng độ chứa natri ở mức cao, thông thường từ 10 đến 12%.
Hai phương pháp tái sinh nhựa trao đổi ion axit mạnh là: Tái sinh xuôi dòng và tái sinh đảo ngược
- Tái sinh xuôi dòng
Dung dịch muối được đưa vào theo hướng cùng dòng chảy, ion natri sẽ thay thế ion canxi và magie trên bề mặt nhựa cation. Dần dần các ion gây cứng nước sẽ bị đẩy xuống dưới. Vào giai đoạn cuối của quá trình tái sinh xuôi dòng, lớp nhựa ở trên đã được tái sinh hoàn toàn trong khi lớp dưới vẫn còn các ion gây ra độ cứng. Số độ cứng ở phía dưới này sẽ liên quan trực tiếp đến số lượng muối tái sinh cho nhựa. Khi lớp nhựa trong kỳ hoạt động, độ cứng của nước cần xử lý sẽ được loại bỏ hiệu quả ở phần trên của nền nhựa do các lớp nhựa đã được tái sinh hoàn toàn. Nước đi qua các lớp nhựa này đã chứa 100% natri và việc này sẽ tạo ra phản ứng tái sinh mức độ thấp ở lớp dưới cùng của cột làm mềm, tại đây vẫn còn các ion canxi và magie còn lại ở giai đoạn cuối của quá trình tái sinh trước.
Điều này sẽ dẫn đến rò rỉ ion gây độ cứng nước. Số lượng rò rỉ có liên quan trực tiếp đến lượng muối được sử dụng để tái sinh và TDS trong nước cần làm mềm. Khi TDS của nước cấp cao, nồng độ của các ion natri chảy xuống lớp dưới sẽ cao và kết quả là các ion canxi và magie ( độ cứng còn sót lại ở lớp dưới của cột nhựa) sẽ rò rỉ theo nước đã làm mềm nhiều hơn làm cho hiệu quả làm mềm không cao.
Tái sinh làm mềm lượng muối thường được thực hiện với 6 -8 lb/ft3. Khi TDS của nước làm mềm tăng lên, lượng muối cũng cần tăng để giảm lượng độ cứng còn lại ở lớp dưới của cột nhựa. Liều lượng có thể là 15- 20 lbs/ft3 để đạt độ cứng rò rỉ thấp.
- Tái sinh đảo ngược
Vấn đề rò rỉ ion gây độ cứng ở quá trình tái sinh xuôi dòng chủ yếu là do sự hiện diện của canxi và magie dư còn lại trong lớp dưới của cột làm mềm vào giai đoạn cuối của quá trình tái sinh. Để khắc phục vấn đề này, tái sinh có thể được thực hiện ngược dòng: nước muối được bổ sung theo hướng ngược với dòng chảy dịch vụ làm mềm.
Vào cuối giai đoạn tái sinh, lớp nhựa ở dưới cùng của thiết bị sẽ được tái sinh cao trong khi nhựa ở các lớp trên sẽ không được tái sinh hoàn toàn. Vì vậy có rất ít độ cứng còn dư lại ở lớp dưới cùng của cột nhựa, điều này làm giảm độ cứng rò rỉ về mức tối thiểu. Trong chu kỳ làm mềm, nước sẽ được làm mềm dần khi nó tiến xuống các lớp nhựa và các ion cuối cùng gây ra độ cứng sẽ bị loại bỏ ở lớp nhựa dưới cùng. Điều này cho phép đạt hiệu quả làm mềm nước cao ở mức độ TDS cao hơn.
Để có thể thực hiện điều này điều kiện cần là muối dùng để tái sinh phải là muối tinh khiết vì nếu muối không tinh khiết độ cứng có thể bị giữ lại ở lớp dưới của cột dẫn đến rò rỉ ion gây độ cứng. Dung dịch nước muối được sử dụng để tái sinh cho lớp dưới cột, cân bằng sẽ được thiết lập giữa độ cứng của dung dịch muối và độ cứng trên nhựa. Điều này có nghĩa là nhựa không chuyển đổi 100% cho natri, một số độ cứng sẽ còn lại trên nhựa
Xem thêm: Hạt nhựa làm mềm nước Resinex KWS
