3 phương pháp hóa học Làm mềm nước cứng
Ở những bài viết trước chúng ta đã tìm hiểu nươc cứng là gì và phương pháp vật lý làm mềm nước cứng. Ngoài phương pháp vật lý ra thì để làm mềm nước cứng chúng ta có thể sử dụng phương pháp hóa học. Phương pháp hóa học dựa trên phản ứng trao đổi của các ion magie và canxi với những ion khác để loại bỏ ion magie và canxi ra khỏi nước, từ đó làm giảm độ cứng của nước.
Tùy vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu làm mềm mà chúng ta chọn những hóa chất khác nhau. Dưới đây là một số hóa chất hiện đang được sử dụng để làm mềm nước.
1. Làm mềm nước bằng vôi:
Khử độ cứng của nước bằng vôi được áp dụng trong trường hợp ngoài làm giảm độ cứng ra còn có mục đích giảm độ kiềm của nước. Khi xử lý nước bằng vôi sẽ xảy ra những quá trình sau:
CO2 + Ca(OH)2 →CaCO3 + H2O
CO2 hòa tan trong nước sẽ kết hợp với nước vôi tạo ra chất kết tủa trước tiên. Sau đó nếu tiếp tục thêm vôi vào nước sẽ xảy ra quá trình chuyển hóa muối bicacbonat của magie và canxi thành các muối cacbonat kết tủa theo phản ứng dưới đây
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2 CaCO3 + 2 H2O
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + MgCO3 + 2 H2O
Tiếp đó muối cacbonat magie kết hợp với vôi tạo thành hợp chất Magie Hydroxit kết tủa.
MgCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + Mg(OH)2
Tiếp theo đó các ion trong thành phần nước cứng vĩnh cửu sẽ tham gia phản ứng theo phương trình sau:
MgSO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + Mg(OH)2
Mgcl2 + Ca(OH)2 → Cacl2 + Mg(OH)2
Mặc dù có thể làm giảm thành phần magie trong nước cứng vĩnh cửu nhưng lại tạo ra một lượng tương đương CaSO4 và CaCl2 do đó dùng vôi không đem lại hiệu quả để làm mềm nước cứng vĩnh cửu.
2. Làm mềm nước bằng vôi với soda (Na 2CO3)
Như đã nói ở trên nếu chỉ sử dụng vôi để làm mềm nước sẽ không loại bỏ triệt để được thành phần nước cứng vĩnh cửu, do đó sau khi làm mềm nước bằng vôi người ta thêm soda vào để tách nốt ion canxi trong thành phần nước cứng vĩnh cửu. Quá trình được minh họa bằng những phản ứng sau đây
CaSO4 + Na2CO3 →CaCO3 + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 →CaCO3 + 2 NaCl
3. Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được dùng để xử lý nước với nhiều mục đích khác nhau trong đó có làm mềm nước. Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng vật liệu polymer có chứa sẵn những ion trao đổi. Khi cho nguồn nước đi qua vật liệu này những ion trong nước sẽ trao đổi với ion trên vật liệu và sẽ bị giữ lại trên vật liệu lọc đó.
Để lọc nước cứng người ta sử dụng vật liệu polyme có chứa sẵn những cation Na+. Khi cho nước cứng chứa Mg2+ và Ca2+ qua vật liệu lọc thì do đặc tính của polymer liên kết với ion Magie và Canxi mạnh hơn với Na+ do vậy ion magie và canxi sẽ bị giữ lại trên polyme còn ion natri sẽ đi vào nguồn nước.
NaR + Ca2+ ↔ CaR + Na2+
NaR + Mg2+ ↔ MgR + Na2+
Trong trường hợp muốn lọc ion natri ra khỏi nguồn nước người ta cho dòng nước đi qua vật liệu polymer có chứa cation H+. ion natri sẽ bị giữ trên vật liệu lọc và ion H+ sẽ đi vào nguồn nước. Sau đó người ta cho nước này qua vật liệu polyme chứa anion (OH)- cation H+ và anion OH- kết hợp với nhau tạo thành nước.
Phương pháp trao đổi ion cho phép lọc được nước với đọ tinh khiết cao. Những vật liệu polymer sau khi hết khả năng trao đổi có thể được xử lý và tái tạo lại khả năng lọc của mình.
