- Nguyên tắc lọc nước:
4.4.3.10.Làm mềm nước:
Độ cứng của nước cấp là một trong các chỉ tiêu quan trọng về chất lượng của nước cấp. Độ cứng của nước là số đo hàm lượng các ion kim loại Ca2+ và Mg2+ có trong nước.
Độ cứng toàn phần là tổng hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+ tính cho một lít nước. Độ cứng toàn phần = [ ] 40 2+ Ca + [ ] 24 2+ Mg ; mmol/l
Độ cứng tạm thời (độ cứng cacbonat): Là tổng hàm lượng các muối canxi bicacbonat Ca(HCO3)2 và Magie bicacbonat Mg(HCO3)2 (tính theo mmol/l).
Độ cứng vĩnh cửu (độ cứng không cacbonat): Biểu thị tổng hàm lượng các muối còn lại của Canxi và Magie có trong nước.
Trong sinh hoạt, dùng nước có độ cứng cao gây lãng phí xà phòng và các chất tẩy rửa, tạo lớp cáu cặn trên thiết bị sinh hoạt.
Mục tiêu của quá trình làm mềm nước là giảm đến mức cho phép hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+ trong nước cấp.
*) Làm mềm nước bằng phương pháp hóa học:
- Làm mềm nước bằng vôi Ca(OH)2: Là phương pháp thông dụng nhằm khử độ cứng cacbonat, áp dụng để giảm cả độ cứng và độ kiềm của nước. Trình tự các phản ứng của quá trình xảy ra như sau:
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 ↓ + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → Mg(OH)2 ↓ + 2CaCO3 ↓ + 2H2O NaHCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + Na2CO3 + H2O
Khả năng của quá trình làm mềm nước phụ thuộc vào độ hòa tan của CaCO3 và Mg(OH)2. trong nước thiên nhiên, độ hòa tan của các hợp chất này phụ thuộc vào thành phần ion của nước và lượng CO2−
3 và OH −
Liều lượng vôi sử dụng cho quá trình làm mềm phụ thuộc vào thành phần các ion có trong nước. Để tăng cường quá trình lắng cặn CaCO3 và Mg(OH)2 khi làm mềm bằng vôi, người ta pha thêm phèn vào nước. Nhưng ít sử dụng phèn nhôm vì trong môi trường kiềm (pH > 9), phèn nhôm tạo ra Aluminat hòa tan.
Kiểm tra hiệu quả của quá trình làm mềm nước bằng vôi chỉ cần xác định trị số pH sau khi pha vôi vào nước.
pHc = pHs + ∆pH Trong đó:
pHc là độ pH bão hòa của nước ở cuối quá trình làm mềm pHs là độ pH của nước ở trạng thái bão hòa tự nhiên
∆pH là lượng dư các ion OH− cần bổ sung để tăng tốc độ phản ứng lắng cặn
Ngoài ra, để giảm độ cứng của nước người ta có thể sử dụng phương pháp làm mềm bằng vôi kết hợp với sô đa; làm mềm bằng Trinatriphosphat (Na3PO4)
*) Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt:
Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trong nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất sẽ chuyển hóa theo phản ứng sau: 2HCO− 3 → CO2− 3 + H2O + CO2 ↑ Ca2+ + CO2− 3 → CaCO3 ↓ Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 ↑
Riêng đối với Magie quá trình khử xảy ra theo 2 bước: Ở nhiệt độ thấp (đến 18oC) ta có phản ứng:
Tiếp tục tăng nhiệt độ:
MgCO3 + H2O → Mg(OH)2 + CO2 ↑
Như vậy, phương pháp nhiệt làm giảm được độ cứng cacbonat đi đáng kể. Nếu kết hợp cả phương pháp dùng hóa chất với phương pháp nhiệt, bông cặn tạo ra có kích thước lớn và lắng nhanh do độ nhớt của nước giảm đi khi nhiệt độ tăng đồng thời giảm được lượng hóa chất cần sử dụng.