Khi nước đến từ một nguồn tự nhiên, ví dụ như một con sông hoặc giếng, nó thường chứa các chất gây ô nhiễm và khoáng chất có thể làm cho nước có vị xấu hoặc thậm chí có hại. Trong khi các chất gây ô nhiễm rắn có thể được loại bỏ khỏi chất lỏng thông qua quá trình lọc, các chất hòa tan đòi hỏi các phương tiện khác nhau.

Nhựa trao đổi ion là vật liệu rắn, xốp được thiết kế để loại bỏ hoặc trao đổi có chọn lọc các ion cụ thể từ nước hoặc các dung dịch lỏng khác. Chức năng chính của chúng là lọc nước thông qua quá trình trao đổi ion.

Hãy tưởng tượng những loại nhựa trao đổi ion này như những hạt nhỏ. Những hạt này có một đặc tính đặc biệt – chúng có thể bám vào một số thứ nhất định trong nước. Các hạt được bao phủ trong các “bẫy” nhỏ chứa đầy các hạt tích điện gọi là ion. Khi nước bẩn đi qua nhựa, các hạt này có thể trao đổi ion của chúng với các ion trong nước, loại bỏ độ cứng trong nước đồng thời loại bỏ các chất gây ô nhiễm như nitrat, cromat hoặc asen có thể có trong nước.

Có hai loại nhựa trao đổi ion chính – cation và anionic. Nhựa cation có các nhóm chức tích điện âm và chủ yếu loại bỏ các ion tích điện dương (cation), trong khi nhựa anion có các nhóm chức tích điện dương và chủ yếu loại bỏ các ion tích điện âm (anion). Các cation phổ biến mà nhựa cation có thể loại bỏ bao gồm canxi (Ca²⁺), magiê (Mg²⁺), natri (Na⁺) và các ion kim loại khác. Ngược lại, các anion phổ biến mà nhựa anion có thể loại bỏ bao gồm các ion sunfat (SO₄²⁻), nitrat (NO₃⁻) và clorua (Cl⁻).

Nhựa trao đổi ion là vật liệu linh hoạt được sử dụng trong các quy trình xử lý nước khác nhau, bao gồm làm mềm nước, khử ion, khử trùng và xử lý.

Làm mềm nước

Làm mềm nước là quá trình làm giảm độ cứng của nước bằng cách loại bỏ các ion canxi (Ca²⁺) và magiê (Mg²⁺), chịu trách nhiệm hình thành cặn trong đường ống và thiết bị. Khi nước cứng được đưa qua một lớp hạt nhựa cation, nhựa sẽ thu giữ các ion canxi và magiê và giải phóng các ion natri (Na⁺) để trao đổi. Sự trao đổi này dẫn đến nước mềm hơn và ít có khả năng gây ra sự tích tụ cặn.

Khử ion

Khử ion là quá trình loại bỏ gần như tất cả các ion khỏi nước để tạo ra nước có độ tinh khiết cao, “khử ion”, thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm, quy trình công nghiệp và sản xuất điện tử. Trong quá trình này, nước được đưa qua nhựa cation theo sau là nhựa anion. Nhựa cation thu giữ cation, và nhựa anion thu giữ các anion, loại bỏ hiệu quả các ion khỏi nước và tạo ra nước cực kỳ tinh khiết.

Khử khoáng

Khử khoáng, là một quá trình để loại bỏ các ion cụ thể, chẳng hạn như canxi, magiê, sunfat và clorua, khỏi nước. Nó thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp yêu cầu chất lượng nước cụ thể. Nó thường sử dụng kết hợp nhựa cation và anion, tương tự như khử ion. Các loại nhựa cụ thể được sử dụng có thể được điều chỉnh để loại bỏ các ion đích, để lại nước với hàm lượng khoáng chất tùy chỉnh.

Dealkalisation 

Dealkalisation là quá trình giảm độ kiềm của nước bằng cách loại bỏ các ion kiềm như bicarbonate (HCO₃⁻) và cacbonat (CO₃²⁻). Trong quá trình này, nước chảy qua một lớp nhựa anion, thu giữ các ion bicarbonate và cacbonat trong khi giải phóng các ion hydroxit (OH⁻) để trao đổi. Kết quả là nước có độ kiềm giảm.

Trong tất cả các quá trình này, nhựa trao đổi ion hoạt động như “bẫy” chọn lọc cho các ion cụ thể, cho phép loại bỏ hoặc trao đổi các ion để đạt được chất lượng nước mong muốn. Các loại nhựa có thể được tái sinh bằng cách sử dụng các hóa chất thích hợp, cho phép chúng được sử dụng nhiều lần trong các ứng dụng xử lý nước này. Tính ổn định và tính linh hoạt này làm cho nhựa trao đổi ion trở thành một công cụ thiết yếu trong việc đạt được các mục tiêu xử lý nước khác nhau trong các ngành công nghiệp và môi trường khác nhau.

Theo: Ion Exchange Resins in Water Treatment – Behn Meyer