IV- Giới thiệu một số chất trao đổi ion:
2- Phương phỏp trao đổi cation:
Quỏ trỡnh trao đổi cation là quỏ trỡnh trao đổi giữa cỏc cation trong nước (Ca2+, Mg2+…) với cỏc cation dễ hũa tan của hạt trao đổi như: Na+, H+, NH4+… Nh vậy cỏc cation dễ gõy đúng cỏu cặn được giữ lại, cũn cỏc cation dễ hũa tan thỡ theo nước cấp vào lũ.
Khi dựng cationit natri, phản ứng xảy ra nh sau:
2NaR + Ca(HCO3)2 CaR2 + 2NaHCO3 2NaR + Mg(HCO3)2 MgR2 + 2NaHCO3 2NaR + CaCl2 CaR2 + 2NaCl 2NaR + MgCl2 MgR2 + 2NaCl 2NaR + CaSO4 CaR2 + 2Na2SO4 2NaR + MgSO4 MgR2 + 2Na2SO4
Khi dựng cationit hydro, thỡ xảy ra cỏc phản ứng:
2HR + Ca(HCO3)2 CaR2 + 2CO2 + 2H2O 2HR + Mg(HCO3)2 CaR2 + 2CO2 + 2H2O 2HR + CaCl2 CaR2 + 2HCl
2HR + MgCl2 CaR2 + H2SO4 Khi dựng cationit Amụn, thỡ xảy ra cỏc phản ứng:
2NH4R + Ca(HCO3)2 CaR2 + 2NH4HCO3 2NH4R + Mg(HCO3)2 MgR2 + 2NH4HCO3 2NH4R + CaCl2 CaR2 + 2NH4Cl 2NH4R + MgSO4 MgR2 + (NH4)2SO4
Từ cỏc phản ứng trờn ta thấy:
Khi dựng cationit natri thỡ toàn bộ độ cứng đều được khử, cú thể đạt đến trị số nhỏ, chỉ cũn khoảng 0,01 ữ 0,015 mgdl/l, song độ kiềm và cỏc thành phần anion khỏc khụng thay đổi.
Khi dựng cationit hydro (HR) thỡ độ cứng và độ kiềm đều được khử nhưng cỏc anion của muối đó tạo thành axit, khụng cú lợi cho lũ hơi, do vậy sau khi trao đổi cation bằng cationit hydro (RH) người ta thường dựng phối hợp với trao đổi anion hydroxyl (ROH).
Khi trao đổi cation amụn, độ cứng cũng giảm đi rất nhiều, nhưng cỏc muối amụn tạo thành sẽ phõn hủy nhiệt khi đưa vào lũ theo phản ứng :
NH4Cl NH NH3 + HCl (NH4)2SO4 2NH3 + H2SO4
Việc tạo ra NH3 cựng với sự cú mặt của oxy trong nước sẽ ăn mũn cỏc hợp kim đồng, do vậy thường phối hợp cationit amụn với cationit natri.
Khả năng trao đổi ion của cationit: cỏc cationit axit yếu cú khả năng trao đổi cation kộm hơn so với cationit của axit mạnh. Cỏc cationit tớnh axit yếu chỉ giữ được cỏc cation Ca2+, Mg2+, Na+… của cỏc muối bicacbonat nhưng khụng thể trao đổi cỏc cation của muối axit mạnh (sunfat, nitrat, clorat…). Điều này được giải thớch là do năng lực điện ly ra cỏc cation trao đổi: H+, Na+… trong nước của cationit tớnh axit yếu tương đối yếu so với cationit tớnh axit mạnh.
Hiện nay ở nhà mỏy nhiệt điện Phả Lại đang dựng loại chất trao đổi cationit axit mạnh R-SO3H.