Quỏ trỡnh xử lý nước sơ bộ (keo tụ, lắng, lọc) chỉ loại trừ được cỏc tạp chất huyền phự, hệ keo cú kớch thước lớn hơn 10-6 mm. Cỏc tạp chất kớch thước nhỏ hơn 10-6 mm cũn lại chủ yếu là cỏc muối hũa tan ở trạng thỏi ion. Để khử đi cỏc tạp chất dạng này phương phỏp được sử dụng nhiều nhất là trao đổi ion. Phương phỏp này cú thể khử triệt để cỏc tạp chất ở trạng thỏi ion trong nước.
C2H4OH
Nguyờn lý phương phỏp trao đổi ion là sử dụng một loại vật chất hữu cơ khụng tan trong nước, khi cho nước đi qua cú thể đem ion của nú trao đổi với ion cựng dấu trong nước theo hướng cú lợi nh mong muốn. Những chất cú tỏc dụng nh vậy gọi là chất trao đổi ion hay ionit.
Nếu trong quỏ trỡnh xử lý nước bằng trao đổi ion xảy ra sự trao đổi cỏc ion dương thỡ quỏ trỡnh đú gọi là trao đổi đổi cation và chất trao đổi được gọi là cationit. Cũn nếu xảy ra sự trao đổi cỏc ion õm thỡ gọi là trao đổi anion và chất trao đổi được gọi là anionit.
II-Phõn loại chất trao đổi ion:
+ Chất trao đổi ion cú trong tự nhiờn: zeolit tự nhiờn. + Chất trao đổi ion loại hợp chất vụ cơ: alumosilicat.
Chất trao đổi ion tự nhiờn và loại hợp chất vụ cơ hiện nay khụng cũn được sử dụng nữa, nú chỉ cũn mang tớnh lịch sử .
+ Chất trao đổi ion loại hợp chất hữu cơ: thường được tổng hợp dưới dạng nhựa cú khả năng trao đổi ion (ionit).
Nhựa tổng hợp cú hai dạng: dạng cationit và dạng anionit.
*Cationit: Cú hai loại cationit: Cationit tớnh axớt mạnh và cationit tớnh axớt yếu. Cỏc cationit cú chứa gốc axớt mạnh nh -SO3H cú tớnh axớt mạnh, cũn cỏc cationit cú chứa gốc axớt yếu nh -COOH cú tớnh axớt yếu .
*Anionit: Cú hai loại anionit: anionit tớnh kiềm mạnh và anionit tớnh kiềm yếu. Anionit tớnh kiềm mạnh: cú hai dạng :
Dạng I : là loại cú chứa gốc (N(CH2)3)OH
Dạng II Dạng II: là loại cú chứa gốc (- N(CH3)2)OH
Anionit tớnh kiềm yếu: là loại cú chứa gốc (NH3)OH , (= NH2)OH hoặc (≡NH)OH.
III-Cấu tạo của chất trao đổi ion :
Chất trao đổi ion tổng hợp là một hợp chất cao phõn tử. Cấu tạo của chất trao đổi ion cú thể phõn ra thành hai bộ phận:
-Một bộ phận gọi là gốc trao đổi .
Phenyl Etylen CH=CH2 CH=CH2 CH=CH2 CH - CH2 - CH …-CH-CH2-CH-… …- CH - CH2 -… n + m (Divinyl Benzen) Vinyl styren (Poly Styren) Poly phenyletylen
Hình 4: Cấu tạo của chất trao đổi ion
a.Cấu tạo ở trạng thái lưới
SO3- SO3- SO3- SO3- SO3- H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ Lớp hấp phụ (lớp cố định) Lớp khuếch tán(lớp chuyển động)
b.Cấu tạo lớp điện tích kép của nhóm hoạt tính
Ở trạng thỏi khụ chất trao đổi ion là hợp chất cao phõn tử cú cấu trỳc mạng lưới với nhiều mao quản để nước cú thể đi vào và trao đổi ion dễ dàng (Hỡnh a)
Chất trao đổi ion trong nước cú cấu tạo dạng keo. Trờn bề mặt chất trao đổi ion cú hai lớp ion, một lớp gắn chặt bề mặt cao phõn tử (nh -SO3- trong sơ đồ b), gọi là lớp ion bờn trong. Mặt ngoài vào của nú là lớp ion ngược dấu nh H+ trong sơ đồ.
Ion trong lớp điện tớch kộp tựy theo mức độ hoạt động lớn nhỏ của nú cú thể phõn ra: lớp hấp phụ và lớp khuếch tỏn. Lớp ion cú tớnh hoạt động tương đối kộm bị hấp phụ bỏm chặt vào bề mặt cao phõn tử gọi là lớp hấp phụ hay lớp cố định. Nú bao gồm lớp ion bờn trong và một bộ phận ion ngược dấu. Bờn ngoài lớp hấp phụ là lớp ion ngược dấu cú tớnh hoạt động tương đối lớn, nờn chỳng dần khuếch tỏn vào dung dịch tạo thành lớp khuếch tỏn hoặc là lớp chuyển động.