Bài giảng Cấp thoát nước - Chương 5

Chia sẻ: đỗ Hữu Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

217
lượt xem 102
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Cấp thoát nước - Chương 5: Làm mềm nước

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cấp thoát nước - Chương 5

Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 Ch−¬ng 5. Lµm mÒm n−íc 1 Lµm mÒm m−íc N−íc cã ®é cøng cao th−êng g©y nªn nhiÒu t¸c h¹i cho ng−êi sö dông, l m l ng phÝ x phßng v c¸c chÊt tÈy, t¹o ra cÆn kÕt b¸m v÷ng ch¾c bªn trong ®−êng èng, thiÕt bÞ c«ng nghiÖp, l m gi¶m kh¶ n¨ng ho¹t ®éng v tuæi thä cña chóng. L m mÒm n−íc thùc chÊt l qu¸ tr×nh xö lý gi¶m h m l−îng canxi v magie, nh»m h¹ ®é cøng cña n−íc xuèng ®Õn møc cho phÐp. C¸c ph−¬ng ph¸p l m mÒm n−íc c¬ b¶n l : + Ph−¬ng ph¸p ho¸ häc, + Ph−¬ng ph¸p nhiÖt, + Ph−¬ng ph¸p trao ®æi ion + Ph−¬ng ph¸p kÕt hîp. 2 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.1. Lµm mÒm n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p ho¸ häc C¬ së cña ph−¬ng ph¸p n y l ®−a v o n−íc c¸c ho¸ chÊt cã kh¶ n¨ng kÕt hîp víi c¸c ion Ca2+ v Mg2+ t¹o ra c¸c hîp chÊt kh«ng tan v lo¹i trõ khái n−íc b»ng biÖn ph¸p l¾ng, läc. C¸c ph−¬ng ph¸p l m mÒm n−íc ho¸ häc: + L m mÒm n−íc b»ng v«i. + L m mÒm n−íc b»ng v«i v so®a. + L m mÒm n−íc b»ng photphat + Ngo i ra: l m mÒm b»ng xót, muèi bari, ... 3 5.1.1. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i L ph−¬ng ph¸p khö ®é cøng ®−îc ¸p dông khi cÇn ph¶i gi¶m c¶ ®é cøng v ®é kiÒm cña n−íc. Khi v«i v o n−íc, c¸c ph¶n øng x¶y ra theo tr×nh tù sau: 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (1) Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O (2) Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2H2O (3) NÕu trong n−íc cã NaHCO3 sÏ cã ph¶n øng: 2NaHCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + Na2CO3 + H2O (4) 4 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.1.1. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i NÕu tæng hîp h m l−îng c¸c ion HCO3- v CO32- cã trong n−íc nhá h¬n tæng h m l−îng c¸c ion Ca2+ v Mg2+, th× mét phÇn magie sÏ tån t¹i ë d¹ng muèi cña axit m¹nh nh− MgSO4, MgCl2. Ph¶n øng víi v«i sÏ l : MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaSO4 (5) MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2 (6) C¸c ph¶n øng trªn l m gi¶m ®é cøng magie nh−ng kh«ng l m gi¶m ®é cøng to n phÇn v× l−îng Mg2+ t¸ch ra khái n−íc l¹i ®−îc thay thÕ b»ng mét l−îng t−¬ng ®−¬ng Ca2+. §Ó gi¶m ®−îc ®é cøng to n phÇn ph¶i pha thªm v o n−íc mét l−îng CO32-, sao cho tÝch sè cña [CO32-].[Ca2+]® tham gia ph¶n øng thÕ chç Mg2+ lín h¬n tÝch sè ho tan cña CaCO3. 5 5.1.1. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i • Giíi h¹n lý thuyÕt cña qu¸ tr×nh l m mÒm n−íc b»ng v«i phô thuéc v o ®é ho tan cña CaCO3 v o Mg(OH)2 (b¶ng 1). Trong n−íc thiªn nhiªn, ®é ho tan cña c¸c hîp chÊt trªn phô thuéc v o th nh phÇn ion cña n−íc v l−îng CO32-, OH- tù do. B¶ng 1. Giíi h¹n l m mÒm n−íc theo lý thuyÕt. ®é ho tan Giíi h¹n NhiÖt ®é n−íc CaCO3 Mg(OH)2 l m mÒm oC m®lg/l m®lg/l m®lg/l 0 0,15 0,40 0,55 80 0,03 0,23 0,23 6 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.1.1. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i * C¸c hîp chÊt CaCO3 v Mg(OH)2 cã kh¶ n¨ng t¹o ra dung dÞch qu¸ b o ho , khi ®ã n−íc ® l m mÒm sÏ cßn l¹i mét l−îng Ca(OH)2 d−. NÕu l−îng d− n y qu¸ lín sÏ l¹i l m t¨ng ®é cøng v ®é kiÒm cña n−íc ® l m mÒm. Nh− vËy hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh l m mÒm n−íc b»ng v«i sÏ phô thuéc v o ®iÒu kiÖn c©n b»ng b o ho cña n−íc bëi c¸c hîp chÊt CaCO3 v Mg(OH)2 ®−îc t¹o ra. - LiÒu l−îng v«i cÇn thiÕt phô thuéc v o tû lÖ th nh phÇn cña c¸c ion cã trong n−íc. a. NÕu h m l−îng Ca2+ lín h¬n HCO3- (xem h×nh trang sau) th× l−îng v«i (mg/l) ®−îc x¸c ®Þnh theo B¶ng 1 v tÝnh theo c«ng thøc sau:  CO2 HCO3− aP  100 av = 28.  22 + 61,02 ± e + 0,5 . C (7)  P  v 7 5.1.1. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i av – l−îng v«i sö dông (v«i th«), mg/l; HCO3- - h m l−îng hydrocacbonat trong n−íc, mg/l; ap – l−¬ng phÌn (FeCl3 hoÆc FeSO4) tÝnh, mg/l e - ®−¬ng l−îng cña phÌn ho¹t tÝnh (e=54 víi FeCl3; e=76 víi FeSO4); Cv – tû lÖ v«i tinh khiÕt theo CaO trong v«i th«, %; 0,5 – l−îng dù phßng ®Ó ®¶m b¶o l¾ng cÆn CaCO3 khi pH xÊp xØ 9,5. ap •Sè h¹ng e p trong (7) lÊy dÊu d−¬ng khi cho phÌn v o n−íc cïng hoÆc sau khi cho v«i, dÊu ©m khi cho phÌn tr−íc v«i (v× khi phÌn thuû ph©n ® l m gi¶m ®é kiÒm tù nhiªn cña n−íc). 8 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.1.1. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i BiÓu ®å th nh phÇn gi¶ ®Þnh cña ion trong c¸c nguån n−íc kh¸c nhau. a) Ca2+ Mg2+ Na+, K+ HCO3- SO42- Cl- b) Ca2+ Mg2+ Na+, K+ HCO3- SO42- Cl- HCO3- - Ca2+ 9 5.1.1. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i b) Trong tr−êng hîp h m l−îng Ca2+ nhá h¬n h m l−îng HCO3- (xem h×nh trang tr−íc) th× l−îng v«i cÇn thiÕt ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:  CO2 HCO3− Ca 2 + aP  100 av = 28.  22 + 2. − ± + 1.  C mg/l (8)  61,02 20,04 eP  v Trong ®ã: Ca2+ - l−îng Ca2+ trong n−íc, mg/l; C¸c ký hiÖu kh¸c nh− trong (7) - L−îng dù phßng b»ng 1 mg®l/l v× ph¶i chuyÓn Mg(HCO3)2 th nh Mg(OH)2 - §Ó t¨ng c−êng cho qu¸ tr×nh l¾ng cÆn CaCO3 v Mg(OH)2 khi l m mÒm b»ng v«i, pha thªm phÌn v o n−íc. Do ph¶n øng l m mÒm diÔn ra ë pH lín h¬n 9 nªn kh«ng dïng ®−îc phÌn nh«m, v× phÌn nh«m sÏ t¹o ra aluminat ho tan. - LiÒu l−îng phÌn cÇn thiÕt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm: a = 3 M ; mg/l p (9) Trong ®ã: M – tæng h m l−îng cÆn trong n−íc l m mÒm, mg/l. 10 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.1.1. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i - Gi¸ trÞ cña M ®Ó tÝnh trong tr−êng hîp dïng c«ng thøc (7) − CO2 HCO3 100 − Cv (10) M = M 0 + 50. + 2.50. + av . 22 61.02 100 v c«ng thøc (8) l : CO2 HCO3− Mg 2+ 100 − C v M = M 0 + 50. + 2.50. + 29. + av . (11) 22 61.02 12.16 100 Trong ®ã: Mo – h m l−îng cÆn kh«ng tan trong n−íc nguån, mg/l; c¸c ký hiÖu kh¸c nh− trong (7) v (8) 11 5.1.2. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i vµ so®a - Khi tæng h m l−îng c¸c ion Mg2+ v Ca2+ lín h¬n tæng h m l−îng c¸c ion HCO3- v CO32-, nÕu sö dông v«i ®Ó khö ®−îc ®é cøng magie, nh−ng ®é cøng to n phÇn kh«ng gi¶m. §Ó kh¾c phôc ®iÒu n y, cho thªm so®a v o n−íc, c¸c ph¶n øng sÏ l : MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaSO4 MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2 CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO4 CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl 12 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.1.2. Lµm mÒm n−íc b»ng v«i vµ so®a Nh− vËy ion CO32- cña so®a ® thay thÕ ion cña c¸c axit m¹nh t¹o ra CaCO3 kÕt tña. Theo c¸c ph¶n øng trªn cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc l−îng v«i v so®a cÇn thiÕt:  CO2 HCO3− Mg 2 + aP  100 av = 28.  22 + 61,02 + 12,16 ± e + 0,5 . C   P  v  Ca 2 + Mg 2 + HCO3− aP  100 as = 53.  20,04 + 12,16 − 61,02 ± e + 1. C   P  s Trong ®ã: as – l−îng so®a tÝnh theo s¶n phÈm th«, mgl/l; Cs – h m l−îng Na2CO3 tinh khiÕt trong s¶n phÈm th« (%) C¸c ký hiÖu cßn l¹i gièng nh− (7) v (8). 13 5.1.3. Lµm mÒm n−íc b»ng photphat * Khi cÇn l m mÒm triÖt ®Ó, sö dông v«i v so®a vÉn ch−a h¹ ®é cøng cña n−íc xuèng ®−îc ®Õn møc tèi thiÓu. §Ó ®¹t ®−îc ®iÒu n y, cho v o n−íc Na2PO4 sÏ khö ®−îc hÕt c¸c ion Ca2+ v Mg2+ ra khái n−íc ë d¹ng c¸c muèi kh«ng tan theo ph¶n øng: 3CaCl2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl 3MgSO4 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2↓ + 3NaPO4 3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaHCO3 3Mg(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2↓ + 6NaHCO3 * Qu¸ tr×nh l m mÒm n−íc b»ng photphat chØ diÔn ra thuËn lîi ë nhiÖt ®é cao. Sau xö lý, ®é cøng cña n−íc gi¶m xuèng cßn 0,04 ®Õn 0,05 m®lg/l. Do gi¸ th nh cña Na3PO4 cao nªn th−êng chØ dïng nã víi liÒu l−îng nhá sau khi ® l m mÒm b»ng v«i v so®a. 14 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.1.4. Lµm mÒm n−íc b»ng bari * C¸c ph−¬ng tr×nh ph¶n øng: CaSO4 + BaCO3 → BaSO4↓ + CaCO3 MgSO4 + BaCO3 → BaSO4↓ + MgCO3 MgCO3 + Ca(OH) 2 → Mg(OH)2↓ + CaCO3 ↓ CaSO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + Ca(OH)2 Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + H2O MgSO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + Mg(OH)2 ↓ * C¸c hîp chÊt Bari cã gi¸ th nh cao nªn ph−¬ng ph¸p n y Ýt ®−îc sö dông. MÆt kh¸c Bari l ho¸ chÊt ®éc nªn kh«ng dïng ®Ó XL n−íc ¨n uèng. 15 5.1.5. C¸c biÖn ph¸p ®Èy m¹nh qu¸ tr×nh lµm mÒm b»ng ho¸ chÊt * Qu¸ tr×nh xö lý l m mÒm n−íc b»ng ho¸ chÊt diÔn ra qua hai pha. Pha thø nhÊt l c¸c ph¶n øng ho¸ häc khi cho ho¸ chÊt v o n−íc. Trong thùc tÕ pha n y x¶y ra gÇn nh− tøc thêi. Pha thø hai l qu¸ tr×nh kÕt tinh t¹o b«ng cÆn. Tèc ®é cña qu¸ tr×nh l m mÒm n−íc ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c−êng ®é diÔn biÕn cña pha thø hai. * C¸c gi¶i ph¸p trong kü thuËt ®Ó ®Èy nhanh tèc ®é cña qu¸ tr×nh l m mÒm l : §un nãng n−íc, cho d− l−îng ho¸ chÊt v t¹o m«i tr−êng kÕt tinh cÆn nhanh nhÊt. * Khi ®un nãng n−íc, c¸c ph¶n øng t¹o b«ng cÆn sÏ diÔn ra nhanh h¬n, ®é ho tan cña CaCO3 v Mg(OH)2 gi¶m. H×nh sau cho thÊy ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh l m mÒm n−íc b»ng v«i v so®a, hiÖu qu¶ t¨ng râ rÖt khi ®un n−íc ®Õn 40oC v ®Õn ho n to n ë nhiÖt ®é trªn 100oC. 16 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 17 5.1.5. C¸c biÖn ph¸p ®Èy m¹nh qu¸ tr×nh lµm mÒm b»ng ho¸ chÊt * BiÖn ph¸p cho d− ho¸ chÊt chØ sö dông h¹n chÕ víi v«i. Khi cho qu¸ thõa l−îng v«i, ®é cøng cña n−íc sau khi l m mÒm sÏ l¹i t¨ng lªn (h×nh vÏ). NÕu chØ l m mÒm b»ng v«i, l−îng v«i d− lÊy kh«ng qu¸ 0,5 m®lg/l. Khi l m mÒm b»ng v«i v so®a, nÕu qu¸ nhiÒu v«i sÏ g©y l ng phÝ so®a v l m t¨ng ®é kiÒm cña n−íc. * §Ó t¹o m«i tr−êng kÕt tinh, th−êng sö dông c¸c gi¶i ph¸p nh− bÓ l¾ng cã líp cÆn l¬ löng. C¸c h¹t cÆn l¬ löng ®−îc t¹o ra tr−íc sÏ l nh©n kÕt tinh c¸c b«ng cÆn CaCO3 v Mg(OH)2. 18 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 19 5.2. Lµm mÒm n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p nhiÖt * Nguyªn lý c¬ b¶n: khi ®un nãng n−íc, khÝ cacbonic ho tan sÏ bÞ khö hÕt th«ng qua sù bèc h¬i, tr¹ng th¸i c©n b»ng cña c¸c hîp chÊt cacbonic sÏ chuyÓn dÞch theo ph−¬ng tr×nh. Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O * Tuy nhiªn ®un s«i n−íc chØ khö hÕt khÝ CO2 v gi¶m ®é cøng cacbonat cña n−íc, trong n−íc vÉn cßn mét l−îng CaCO3 ho tan. §èi víi magie qu¸ tr×nh l¾ng cÆn x¶y ra qua hai b−íc, khi nhiÖt ®é n−íc ®¹t 18oC: Mg(HCO3)2 → MgCO3↓ + CO2↑ + H2O Khi tiÕp tôc t¨ng nhiÖt ®é th× MgCO3 bÞ ph©n huû: MgCO3 → Mg(OH)2↓ + CO2↑ 20 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.2. Lµm mÒm n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p nhiÖt VËy khi ®un n−íc ®é cøng cacbonat sÏ gi¶m ®i ®¸ng kÓ. NÕu kÕt hîp xö lý ho¸ chÊt víi ®un nãng, b«ng cÆn t¹o ra sÏ cã kÝch th−íc lín v l¾ng nhanh do ®é nhít cña n−íc gi¶m. §ång thêi gi¶m ®−îc l−¬ng ho¸ chÊt cÇn sö dông. L m mÒm b»ng ®un nãng th−êng chØ ¸p dông cho c¸c hÖ cÊp n−íc c«ng nghiÖp nh− nåi h¬i v× kÕt hîp sö dông l−îng nhiÖt d− cña nåi h¬i. * C¸c c«ng tr×nh l m mÒm bao gåm: + Pha chÕ v ®Þnh l−îng ho¸ chÊt, + ThiÕt bÞ ®un nãng n−íc, + BÓ l¾ng v bÓ läc. 21 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion 5.3.1. H¹t trao ®æi ion (ionit) v ph−¬ng ph¸p sö dông. - Ng nh c«ng nghiÖp ho¸ häc ® chÕ t¹o ra lo¹i h¹t nhùa h÷u c¬ tæng hîp kh«ng tan trong n−íc nh−ng cã bÒ mÆt ho¹t tÝnh ho¸ häc, cã thÓ cÊy lªn bÒ mÆt c¸c h¹t n y (ionit) mét lo¹i anion chän tr−íc nh− Na+, H+ NH4+, OH- , C-. Khi ng©m c¸c h¹t ionit v o n−íc, c¸c ion ® ®−îc cÊy trªn bÒ mÆt sÏ tham gia v o ph¶n øng trao ®æi víi c¸c ion cña muèi ho tan trong n−íc. - VÝ dô, nÕu cÊy lªn bÒ mÆt h¹t cation Na+ (b»ng c¸ch ng©m c¸c h¹t nh©n ionit v o dung dÞch muèi NaCl) h¹t ionit sÏ biÕn th nh Na – cationit. Ký hiÖu l R – Na. - R chØ l lâi kh«ng tan, quy −íc gäi nã l axit 1 gèc kh«ng tan trong n−íc. 22 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion 5.3.2. L m mÒm n−íc b»ng Na-cationit - NÕu läc n−íc qua líp h¹t Na – cationit sÏ x¶y ra c¸c ph¶n øng sau: 2R – Na + Ca(HCO3)2 ↔ R2 – Ca + 2NaHCO3 2R – Na + Mg(HCO3)2 ↔ R2 – Mg + 2NaHCO3 2R – Na + CaCl2 ↔ R2 – Ca + 2NaCl 2R – Na + MgCl2 ↔ R2 – Mg + 2NaCl3 2R – Na + CaSO4 ↔ R2 – Ca + 2Na2SO4 2R – Na + MgSO4 ↔ R2 – Mg + 2Na2SO4 23 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion - Theo møc ®é läc, n−íc qua líp h¹t Na – cationit cã ng y c ng nhiÒu nhãm ho¹t tÝnh Na+ cña nã ®−îc thay thÕ b»ng ion Ca2+ v Mg2+ cña n−íc. Cuèi cïng kh¶ n¨ng trao ®æi cña Na-R sÏ bÞ c¹n kiÖt. §Ó kh«i phôc l¹i kh¶ n¨ng trao ®æi cña Na-R, ng−êi ta röa líp vËt liÖu läc b»ng dung dÞch cã nång ®é cao cña ion Na+ , vÝ dô dung dÞch muèi ¨n. Qu¸ tr×nh n y gäi l qu¸ tr×nh ho n nguyªn. R2 – Ca + NaCl ↔ 2R – Na + CaCl2 - Qu¸ tr×nh l m mÒm n−íc b»ng Na-R cã thÓ gi¶m ®−îc h m l−îng Ca2+ v Mg2+ trong n−íc ®Õn trÞ sè bÐ nhÊt, pH v ®é kiÒm tæng cña n−íc kh«ng thay ®æi, cÆn sÊy kh« t¨ng lªn mét chót do thay thÕ mét ion Ca2+ ho tan trong n−íc cã träng l−îng nguyªn tö 40,08 b»ng 2 ion Na+ cã träng l−îng nguyªn tö 45,98. 24 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion - Tuy nhiªn, khi trong n−íc cã ®é kiÒm v ®é cøng c¸cbon¸t cao (cã HCO3-), n−íc sau l m mÒm sÏ cã ®é kiÒm t¨ng (do cã NaHCO3), khi ®ã kh«ng sö dông ®−îc Na-R, m ph¶i sö dông kÕt hîp H-R v Na-R, hoÆc l m mÒm n−íc b»ng v«i tr−íc khi läc qua Na-R - Khi nguån n−íc cã ®é kiÒm cao, ®é cøng magie cao hay h m l−îng s¾t cao th× dïng ph−¬ng ph¸p phèi hîp: §Çu tiªn l m mÒm n−íc b»ng v«i sau ®ã läc qua bÓ Na – cationit. Ph−¬ng ph¸p n y cã hiÖu qu¶ khi l m mÒm n−íc c¸c nguån n−íc mÆt cã ®é kiÒm cao h¬n 3 m®lg/l. - Chän ph−¬ng ph¸p l m mÒm n−íc ph¶i dùa v o chÊt l−îng n−íc yªu cÇu sau xö lý, th nh phÇn muèi ho tan trong n−íc nguån. Trong tÊt c¶ c¸c ph−¬ng ph¸p th× ph−¬ng ph¸p l m mÒm b»ng Na – cationit l rÎ nhÊt. 25 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion 5.3.3. L m mÒm n−íc b»ng H-cationit: CO2 2R – H + Ca(HCO3)2 ↔ R2 – Ca + 2H2CO3 H 2O 2R – H + Mg(HCO3)2 ↔ R2 – Mg + 2H2CO3 2R – H + CaCl2 ↔ R2 – Ca + 2HCl 2R – H + MgCl2 ↔ R2 – Mg + 2HCl 2R – H + CaSO4 ↔ R2 – Ca + H2SO4 2R – H + MgSO4 ↔ R2 – Mg + H2SO4 - Sau xö lý, pH gi¶m, n−íc cã CO2 v c¸c axit m¹nh, sÏ l m cho n−íc cã tÝnh axit, cÇn khö khÝ v trung ho (kiÒm ho¸) n−íc sau xö lý. V× vËy ng−êi ta th−êng kh«ng ¸p dông ph−¬ng ph¸p n y riªng rÏ m ¸p dông kÕt hîp gi÷a H-R v Na-R. 26 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion Khi trong n−íc sau l m mÒm yªu cÇu kh«ng ®−îc chøa NaHCO3, cã thÓ sö dông ph−¬ng ph¸p trªn (l m mÒm b»ng v«i + Na-R, hoÆc: Sö dông H-R v Na-R, s¬ ®å song song hay nèi tiÕp - Song song (th−êng dïng): t¹o H+ sau H-R v NaHCO3 sau Na-R. Tû lÖ n−íc tõng dßng ®−îc khèng chÕ (qH v Q – qH), sau ®ã trung ho 2 dßng: H+ trong qH sau H-R ®−îc trung ho bëi ®é kiÒm sau Na-R, thu ®−îc n−íc sau l m mÒm cã Ki tp ~ 0, Ctp gi¶m. - Nèi tiÕp (H-R (1 bËc) + Na-R (1 hoÆc 2 bËc)): t¹o H2O, CO2 ( ), H2SO4, HCl sau H-R, t¹o muèi Na sau Na-R, gi¶m ®−îc Ctp v Ki. S¬ ®å ®−îc ¸p dông víi n−íc cã P > 700 mg/l, Ctp> 6 mg®l/l, Ck < 0,5 Ctp. 27 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion 5.3.4. L m mÒm n−íc b»ng Na+- v Cl-_ionit L m mÒm n−íc, ®ång thêi h¹ ®−îc ®é kiÒm. Thùc hiÖn trong bÓ läc víi VLL Kationit + Anionit hoÆc 2 bÓ nèi tiÕp 2R – Na + Ca(HCO3)2 ↔ R2 – Ca + 2NaHCO3 2R – Na + CaSO4 ↔ R2 – Ca + 2Na2SO4 2R – Cl + Na2SO4 ↔ R2 – SO4 + 2NaCl 2R – Cl + 2NaHCO3 ↔ 2R – HCO3 + 2NaCl 28 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD
Bµi gi¶ng m«n: Ho¸ n−íc 2006 - 2007 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion Khö ®−îc HCO3- - th−êng g©y ®é kiÒm cao trong n−íc cÊp nåi h¬i NaHCO3 + H2O H2CO3 + Na+ + OH- H2CO3 H2O + CO2 Ph−¬ng ph¸p n y th−êng ®−îc dïng ®Ó l m mÒm n−íc cÊp cho nåi h¬i. −u ®iÓm: kh«ng cÇn ho¸ chÊt bæ sung, kh«ng cÇn b¶o vÖ thiÕt bÞ khái sù ¨n mßn Ho n nguyªn b»ng 1 lo¹i ho¸ chÊt: NaCl Nh−îc ®iÓm: L m t¨ng nång ®é Cl- v CO2 trong n−íc ® l m mÒm 29 5.3. Lµm mÒm n−íc b»ng trao ®æi ion * HiÖn nay c«ng nghiÖp ho¸ häc ® s¶n xuÊt ra h ng lo¹t vËt liÖu trao ®æi ion. §Æc tÝnh cña cationit ®−îc dïng phæ biÕn ë Nga v Mü giíi thiÖu ë b¶ng. Träng l−îng ®æ th nh ®èng (t/m3) Kh¶ n¨ng trao KÝch th−íc Lo¹i vËt liÖu ®æi to n phÇn Trong kh«ng h¹t (mm) Në trong n−íc [E = ®lg/m3] khÝ kh« Ky – 2 0,73 0,65 0,3 – 1,2 1.700 Kb – 2 0,50 0,40 0,3 – 1 2.800 Emberlait IR – 100 0,60 0,50 0,3 – 1 800 Emberlait IR – 120 0,75 0,68 0,3 – 1 2.000 Emberlait IR – 50 0,50 0,42 0,3 – 1 2.800 30 TrÇn C«ng Kh¸nh- PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, Bé m«n CTN, §HXD