III. Cấp độ xử lý
2. Phướng pháp hóa học và hóa lý
2.4. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp này dựa trên cơ sở lợi dụng khả năng có thể trao đổi ion của một số hợp chất cao phân tử thiên nhiên và nhân tạo gọi là ionit. Những hợp chất có khả năng trao đổi cation được gọi là cationit, những hợp chất có khả năng trao đổi anion được gọi là anionit.
Một cationit thường dùng để làm mềm nước (loại ion Ca2+ ,Mg 2+) là zeolit có nguồn gốc tự nhiên, có thành phần là NaAlSiO.xHO, ion Na ở trong mạng lười tinh thể của zeolit có khả năng di chuyển ra dung dịch nước nhường chỗ lại cho các ion Ca,Mg và Fe có ở trong nước. Kết quả là trong dung dịch nước bây giờ chỉ có ion Na. Để tái sinh lại zeolit đã qua sử dụng, người ta cho dung dịch bão hòa NaCL đi qua zeolit đó.
Bằng phương pháp nhân tạo người ta đã chế ra các loại chất nhựa(polymer) không tan trong nước nhưng khi có mặt trong dung dịch chúng có khả năng trao đổi cation, đó là các phân tử hữu cơ chứa nhóm axit, có công thức chung là RCOOH (R là gốc hữu cơ phức tạp).
Cũng bằng phương pháp nhân tạo, người ta chế ra một loại hạt nhựa khác có khả năng trao đổi anion, đó là các phân tử hữu cơ chứa nhóm bazo, có công thức chung là RNHOH.
Với việc lựa chọn những nhữ trao đổi ion thích gợp, người ta có thể loại hết tất cả các cation và anion có trong nước, làm cho nước trở nên tinh khiết. Tuy nhiên, cần phải phân tích để xác định khi nào thì phải dừng và tiến hành tái sinh lại nhựa. Việc tiến hành tái sinh các cột trao đổi ion không phức tạp, chỉ cần cho dung dịch axit vào cột trao đổi cation; cho dung dịch kiềm vào cột trao đổi
anion; ngâm trong thời gian thích hợp; sau đó rửa lại cột bằng nước sạch. Đương nhiên phải phân tích để xác định mức sạch của cột và xử lí dung dịch thải ra sau khi ngâm để xử lí cột.
Các chất nhựa trao đổi ion được gia công thành các hạt có đường kính nhỏ hơn 1mm và được bán theo thể tích nhất định để thuận tiện cho người sử dụng. Hiện nay, trên thị trường có bán nhiều loại nhựa trao đổi ion và mỗi loại nhựa đều có chỉ dẫn của các nhà sản xuất. Thảo chỉ dẫn này sẽ thiết kế hợp lí cho hệ thống. Để xử lí cả cation và anion, nên bố trí thiết bị theo sơ đồ hình 5.2. Khi cần tái sinh có thể cho chạy ngược lại.
Cũng có thể sử dụng hỗn hợp các hạt cationit và anionit trong cùng một tháp. Tuy nhiên, cách này không hiệu quả vì các hạt phân bố không đều dẫn đến sự thải các ion cần loại không cân bằng nhau.