53
Mg(HCO3)2 + 2HR = MgR2 + 2CO2+ 2H2O;
CaCl2 + 2HR = CaR2 + 2HCl;
MgCl2 + 2HR = MgR2 + 2HCl;
CaSO4 + 2HR = CaR2 + H2SO4;
MgSO4+ 2HR = MgR2 + H2SO4;
- Khi dïng NH4R, ph¶n øng x¶y ra:
Ca(HCO3)2 + 2NH4R = CaR2 + 2NH4HCO3;
Mg(HCO3)2 + 2NH4R = MgR2 2NH4HCO3;
CaCl2 + 2NH4R = CaR2 + 2NH4Cl;
CaSO4 + 2NH4R = CaR2 + (NH4)2SO4;
MgSO4+ 2NH4R = MgR2 + (NH4)2SO4;
C¸c kationit ®−îc chøa trong c¸c b×nh trao ®æi kation. S¬ ®å nèi c¸c b×nh
cation ®−îc lùa chän tïy thuéc vµo chÊt l−îng n−íc nguån, yªu cÇu chÊt l−îng n−íc
cña lß vµ kh¶ n¨ng ®−îc xö lÝ tiÕp theo.
Trong qu¸ tr×nh xö lÝ, n−íc ®−îc dÉn vµo b×nh theo èng dÉn ch¶y tõ trªn xuèng,
qua líp h¹t läc th× c¸c gèc kation canxi, Magiª chøa trong n−íc cã thÓ t¹o nªn c¸u
- Khi sö dông kationit NaR,
toµn bé ®é cøng cña n−íc ®Òu ®−îc
khö, song ®é kiÒm vµ c¸c thµnh phÇn
anion kh¸c trong n−íc kh«ng thay
®æi (h×nh 5.2).
- Khi sö dông kationit hy®r«
th× ®é cøng vµ ®é kiÒm ®Òu ®−îc khö
c¶, nh−ng khi ®ã c¸c anion cña c¸c
muèi sÏ t¹o thµnh c¸c axit, n−íc sau
khi xö lÝ cã tÝnh axit, kh«ng tháa
m·n yªu cÇu. Do vËy ng−êi ta th−êng
phèi hîp 2 lo¹i h¹t läc kation Natri
vµ kation Hy®r« (h×nh 5.3.).
- Khi sö dông Kationit am«n,
®é cøng còng gi¶m ®i cßn rÊt nhá,
nh−ng khi ®ã trong n−íc sÏ t¹o
thµnh c¸c muèi am«n, c¸c muèi nµy
khi vµo lß sÏ bÞ ph©n hñy nhiÖt, t¹o
thµnh chÊt NH3 vµ c¸c axit, g©y ¨n
mßn m¹nh kim lo¹i, nhÊt lµ hîp kim
®ång. Do ®ã ng−êi ta th−êng sö dông
kÕt hîp víi ph−¬ng ph¸p trao ®æi
kation Natri.
H×nh 5.1. B×nh trao ®æi ion
1. Th©n b×nh; 2- líp bªt«ng lãt;
3- nóm läc n−íc;4- líp h¹t läc;
5- phÔu ph©n phèi
6
-
®−êng
n−íc
vµ;
7
-
®−êng
n−íc
r
a.
54
cÆn cho lß sÏ ®−îc h¹t läc gi÷ l¹i trong b×nh, do ®ã n−íc ra khái b×nh lµ n−íc ®· ®−îc
khö hÕt ®é cøng Ca vµ Mg, ®−îc gäi lµ n−íc mÒm kh«ng cßn kh¶ n¨ng t¹o thµnh c¸u
trong lß.
H×nh 5.2. Nguyªn lÝ cña hÖ thèng xö lý n−íc trao ®æi kation
1- bÓ dung dich muèi; 2-b×nh läc dung dÞch muèi; 3-thïng chøa
n−íc muèi; 4-b×nh kationit; 5-b¬m dung dich muèi; 6-b¬m n−íc
qua b×nh; 7-®−êng n−íc ®Ó röa b×nh läc hay ®Ó chuÈn nång ®é
dung dÞch muèi; 8-®−êng t¸i tuÇn hoµn n−íc muèi; 9-®−êng n−íc
muèi hoµn nguyªn; 10-®−êng n−íc ch−a xö li; 11-®−êng n−íc mÒm;
12-®−êng n−íc röa ng−îc; 13-®−êng x¶.
Sau mét thêi gian lµm viÖc, c¸c kationit sÏ mÊt dÇn c¸c kation, nghÜa lµ c¸c
kationit mÊt dÇn kh¶ n¨ng trao ®æi. V× vËy ®Ó phôc håi kh¶ n¨ng lµm viÖc cña c¸c
kationit, cÇn ph¶i cho chóng trao ®æi víi nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng cung cÊp l¹i c¸c
kation ban ®Çu. Qu¸ tr×nh ®ã ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh hoµn nguyªn kationit.
Qu¸ tr×nh hoµn nguyªn:
§Ó hoµn nguyªn kationit Natri, ng−êi ta dïng dung dÞch muèi ¨n (NaCl) cã
nång ®é 6-8%; ®èi víi kationit hy®r«, ng−êi ta dïng dung dÞch H2SO4 cã nång ®é 1-
1,5% hay HCl; ®èi víi kationit am«n, ng−êi ta dïng dung dÞch muèi am«n NH4Cl.
Trong qu¸ tr×nh hoµn nguyªn, ph¶n øng sÏ x¶y ra nh− sau:
Ca R2 + 2NaCl = 2NaR + CaCl2;
MgR2 + 2NaCl = 2NaR + MgCl2;
HoÆc
Ca R2 + H2SO4 = 2HR + CaSO4;
Ca R2 + 2NH4Cl = 2NH4R + CaCl2;
55
a)
b)
H×nh 5.3. S¬ ®å trao ®æi kation Natri vµ kation Hy®r«
a) s¬ ®å song song; b) s¬ ®å nèi tiÕp; 1-b×nh kationit Natri; 2-b×nh
kationit Hy®r«; 3-dung dich muèi hoµn nguyªn; 5-dung dich axit
hoµn nguyªn; 6-b¬m; 7-thïng chøa n−íc röa ng−î; 8-thïng chøa
trung gian cña b×nh khö khÝ; 9-cét khö khÝ;
Qóa tr×nh hoµn nguyªn còng thùc hiÖn gÇn gièng qu¸ tr×nh xö lý, nghÜa lµ dung
dÞch hoµn nguyªn ®−îc ®−a vµo theo ®−êng èng dÉn tõ trªn xuèng, ch¶y qua líp h¹t
läc, thùc hiÖn c¸c ph¶n øng phôc håi l¹i c¸c kation ban ®Çu. C¸c chÊt t¸ch ra sau khi
hoµn nguyªn lµ c¸c liªn kÕt tan trong n−íc, ®−îc x¶ ra khái líp kationit b»ng biÖn
ph¸p röa, ch¸y theo èng 4 x¶ ra ngoµi.
- Ph−¬ng ph¸p xö lý b»ng trao ®æi Anion:
Nguyªn t¾c còng gièng ph−¬ng ph¸p trao ®æi kation, ë ®©y c¸c anion cña c¸c
Anionit sÏ trao ®æi víi anion cña muèi vµ axÝt cã trong n−íc.
Khi xö lý b»ng trao ®æi Anion, ph−¬ng tr×nh ph¶n øng rÈy ra:
2RaOH + H2SO4 = Ra2SO4 + H2O ;
RaOH + HCl = RaCl + H2O ;
B»ng ph−¬ng ph¸p trao ®æi anion ta khö ®−îc triÖt ®Ó c¸c axÝt cã trong n−íc, do
vËy trong hÖ thèng xö lÝ n−íc ng−êi ta th−êng kÕt hîp cho n−íc qua b×nh trao ®æi
kation hy®r« tr−íc, trong n−íc sÏ t¹o thµnh axit råi cho qua b×nh trao ®æi anion, n−íc
sÏ ®−îc xö lÝ hoµn toµn (h×nh 5.4)
56
H×nh 5.4. S¬ ®å nèi c¸c b×nh trao ®æi kation vµ anion
a vµ b-cho n−íc ®· khö silic vµ magiª; c vµ d cho n−íc ®·
l¾ng läc, v«i hãa
H; Na; A - b×nh trao ®æi kation Hy®ro, Natri, Amon;
K-b×nh khö khÝ; B-b¬m; T-thïng chøa n−íc;
5.2.2. Xö lÝ n−íc bªn trong lß
Ph−¬ng ph¸p xö lÝ n−íc bªn trong lß dùa trªn hai nguyªn t¾c sau:
* Dïng ph−¬ng ph¸p nhiÖt ®Ó ph©n hñy nhiÖt ®èi víi mét sè vËt chÊt hßa tan,
t¹o ra nh÷ng vËt chÊt khã tan, t¸ch ra pha cøng d−íi d¹ng bïn vµ còng ®−îc x¶ ra
khái lß nhê biÖn ph¸p x¶ lß.
* Dïng nh÷ng chÊt chèng ®ãng c¸u ®−a vµo lß ®Ó lµm cho c¸c t¹p chÊt khi
t¸ch ra pha cøng th× pha cøng ®ã sÏ ë d¹ng bïn vµ dïng biÖn ph¸p x¶ lß ®Ó x¶ ra khái
lß, do ®ã n−íc kh«ng cßn kh¶ n¨ng ®ãng c¸u trong lß n÷a.
5.2.2.1. Lµm mÒm n−íc b»ng nhiÖt
N−íc cÊp vµo bao h¬i, tr−íc khi pha trén víi n−íc trong lß ®−îc ®−a vµo trong
mét thiÕt bÞ gia nhiÖt ®−îc ®Æt ë trong bao h¬i, thiÕt bÞ ®ã ®−îc gäi lµ thiÕt bÞ lµm
mÒm n−íc b»ng nhiÖt trong lß (h×nh 5.5). ë ®©y n−íc ®−îc h¬i b·o hßa trong bao h¬i
gia nhiÖt ®Õn nhiÖt ®é b»ng nhiÖt ®é b·o hßa. ë nhiÖt ®é nµy thµnh phÇn ®é cøng
Bicacbonat nh−: Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 sÏ bÞ ph©n hñy nhiÖt thµnh CaCO3 vµ
MgCO3 t¸ch ra ë d¹ng bïn. MÆt kh¸c khi nhiÖt ®é t¨ng lªn, CaSO4 vµ mét sè hîp chÊt
cã hÖ sè hßa tan ©m sÏ gi¶m ®é hßa tan nªn sÏ vµ t¸ch ra khái n−íc ë d¹ng bïn trong
thiÕt bÞ lµm mÒm. Nh− vËy, n−íc ra khái thiÕt bÞ lµm mÒm d· gi¶m ®é cøng ®i rÊt
nhiÒu. Nh÷ng vËt chÊt t¸ch ra khái n−íc trong thiÕt bÞ lµm mÒm sÏ ®−îc th¶i ra khái
lß b»ng ph−¬ng ph¸p x¶ lß.
57
H×nh 5.5. ThiÕt bÞ lµm mÒm n−íc b»ng nhiÖt trong lß
1-m¸ng gia nhiÖt gi÷a; 2-m¸ng bªn; 3-m¸ng xuèng; 4-èng dÉn
n−íc cÊp; 5-vßng ®Èy; 6-èng x¶ bïn; 7-m¸ng tËp trung bïn
¦u, nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy:
+ ¦u ®iÓm: V× n»m trong bao h¬i nªn nã kh«ng chÞu lùc, do ®ã kÕt cÊu cña
thiÕt bÞ lµm mÒm ®¬n gi¶n vµ kh«ng cã ®ßi hái g× vÒ ®iÒu kiÖn bÒn. MÆt kh¸c kh«ng
tiªu tèn g× trong qu¸ tr×nh vËn hµnh nh− ë c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c, ®ång thêi nhiÖt
l−îng cung cÊp cho n−íc kh«ng bÞ mÊt ®i, do ®ã ®¹t ®−îc hiÖu qu¶ cao.
+ Nh−îc ®iÓm: §ßi hái chÕ ®é x¶ lß nghiªm ngÆt, yªu cÇu n−íc cÊp cho lß cã
®é cøng kh«ng carbonat nhá.
5.2.2.2. Chèng ®ãng c¸u cho lß
C¸c chÊt th−êng dïng chèng ®ãng c¸u cho lß cã thÓ lµ:
a) Dïng hãa chÊt nh−: NaOH, Na2CO3, Na3PO4.12H2O gäi lµ ph−¬ng ph¸p
phèt ph¸t hãa n−íc lß.
b) Dïng nh÷ng chÊt cã thÓ l¬ löng trong n−íc ®Ó t¹o thµnh c¸c trung t©m tinh
thÓ hãa, do ®ã h¹n chÕ ®−îc qóa tr×nh tinh thÓ hãa cña pha cøng trªn bÒ mÆt kim lo¹i.
c) dïng nh÷ng chÊt khi ®−a vµo lß sÏ t¹o thµnh mét líp mµng máng bao phñ
bÒ mÆt kim lo¹i, h¹n chÕ qu¸ tr×nh tinh thÓ hãa trªn bÒ mÆt kim lo¹i.
*. Phèt ph¸t hãa n−íc lß:
ChÕ ®é phèt ph¸t hãa n−íc lß cã t¸c dông chñ yÕu ®èi víi c¸u canxi vµ trong
nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh cã thÓ cã t¸c dông víi c¸u magiª.
Dung dÞch Phèt ph¸t ®−îc ®−a vµo tõ sau b×nh khö khÝ vµ trong n−íc th−êng t¹o
ra nh÷ng chÊt ë d¹ng bïn. Nång ®é phèt ph¸t qui ®Þnh 5-8%. Chó ý ph¶i pha dung
dÞch b»ng n−ãc ®· xö lÝ.
Trong qu¸ tr×nh xö lý n−íc bæ sung cho lß, viÖc chän ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc
cÇn dùa vµo chØ tiªu chÊt l−îng n−íc thiªn nhiªn (®Æc tÝnh n−íc thiªn nhiªn), vµo
th«ng sè h¬i cña lß (dùa vµo yªu cÇu chÊt l−îng n−íc cña Lß) vµ cã thÓ kÕt hîp nhiÒu
ph−¬ng ph¸p víi nhau ®Ó qu¸ tr×nh xö lý ®¹t hiÖu qu¶ cao.