Hạt Cation Là Gì? Vai Trò Của Hạt Cation Trong Xử Lý Nước

Đối với ngành xử lý nước, hạt cation là loại vật liệu rất quan trọng, và quen thuộc. Nhờ các ưu điểm như: giá thành rẻ, tính hiệu quả cao và tuổi thọ bền mà hạt cation hiện nay được sử dụng rất phổ biến. Hãy cùng Môi trường Hợp Nhất tìm hiểu nội dung:"Hạt Cation là gì? Vai trò của hạt Cation trong xử lý nước" qua bài viết dưới đây.

1. Hạt Cation là gì?

Hạt Cation còn có một số tên gọi khác như: hạt trao đổi ion, hạt nhựa...

Hạt Cation là loại hạt có khả năng trao đổi ion, không tan trong nước. Nhờ đó, hạt Cation giúp tách các ion Mg2+, Ca2+ (những ion gây nước cứng) ra khỏi nguồn nước, giúp làm mềm nước.

Hạt Cation cho hiệu quả cao trong làm mềm nước với chi phí thấp. Vậy nên, vật liệu lọc này được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý nước cứng.

Hạt Cation hấp thụ các ion dương, gọi là Cationit. Hạt có khả năng hấp thụ ion âm gọi là Anionit. Hạt hấp thụ cùng lúc cả cation và anion gọi là Ionit lưỡng tính

2. Cấu tạo của hạt cation

Hạt cation còn được gọi là hạt nhựa, hạt nhựa trao đổi ion. Có thể nhận biết hạt cation qua các đặc điểm như sau:

• Màu sắc: Màu vàng, màu trắng, màu nâu, màu đen hoặc màu trong suốt. Màu của hạt nhựa cation không gây ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
• Hình dạng: Hình tròn
• Kích thước: 0,42mm  đến 1,25mm.
• Cấu tạo: Gồm 2 phần, 1 phần được làm từ polymer, phần còn lại là nhóm hoạt tính có thể trao đổi ion.
• Nhiệt độ hoạt động hiệu quả: Từ 20 độ C đến 50 độ C
• Tính chất: Dẫn điện, dẫn nước tốt. Ít bị bào mòn khi tiếp xúc với các chất oxy hóa mạnh trong nước.
• Công dụng: Xử lý nước cứng, nước nhiễm đá vôi, amoni và các cation khác

Trên thị trường hiện nay có 4 loại hạt nhựa cation chính là:

• Resin cation bazo mạnh;
• Resin anion bazo yếu;
• Resin cation acid mạnh;
• Resin cation acid yếu.

3. Vai trò của hạt cation trong xử lý nước

Một số vai trò quan trọng của hạt cation trong xử lý nước phải kể đến là:

• Làm mềm nước: Vai trò của các hạt cation Na+ và K+ là hoán đổi với các ion cation khác trong nước. Quá trình này gắn liền với việc loại bỏ các ion cation có điện tích lớn hơn như Ca2+ và Mg2+, làm giảm bớt độ cứng của nước.
• Loại bỏ các ion âm: Hạt cation có khả năng thu hút và loại bỏ các ion âm như CL-, SO42-, NO3- và các ion khác có tính chất âm từ nước. Khi nước chảy qua các hạt cation, các ion âm này sẽ bám vào hạt cation và bị loại bỏ khỏi nước.
• Cải thiện chất lượng nguồn nước: Bằng cách loại bỏ các ion âm không mong muốn, hạt cation giúp cải thiện chất lượng nước uống và nước sử dụng trong công nghiệp, nước dùng trong gia đình.
• Đáp ứng tiêu chuẩn về chất lượng nguồn nước: Loại bỏ các ion âm không mong muốn nhằm đáp ứng chất lượng nước sau khi xử lý đáp ứng tiêu chuẩn quy định.
• Tạo kết tủa, loại bỏ các chất cặn: Cát hạt cation tác dụng với các hạt anion trong nước để tạo thành các kết tủa không tan. Hạt cation tham gia vào các phản ứng hóa học để loại bỏ các chất cặn bã như sắt, mangan và amoniac từ nước. Chẳng hạn như sắt (Fe2+) có thể được oxy hóa thành sắt (Fe3+) và kết tụ thành các kết tủa, sau đó được loại bỏ. Vì vậy giúp ngăn chặn tạo ra cặn lên các bề mặt thiết bị và ống dẫn nước trong hệ thống cung cấp nước.
• Điều chỉnh độ pH: Các hạt cation như K+ và Na+ có thể được sử dụng để điều chỉnh độ pH của nước, làm cho nước trở nên trung tính hơn.
• Cân bằng điện tích: Trong các hệ thống hóa học và sinh học, các hạt cation có vai trò cân bằng với các hạt anion để duy trì sự cân bằng điện tích trong hệ thống, việc này rất quan trọng để duy trì sự ổn định và đặc tính của hệ thống.
• Tham gia vào quá trình điện phân: Trong điện hóa học, các hạt cation tham gia vào quá trình điện phân, trong đó chúng di chuyển đến cực âm của điện cực để tạo ra dòng điện.

*Lưu ý: Hạt cation được sử dụng để trao đổi ion chứ không dùng để lọc nước. Nếu nguồn  nước chứa quá nhiều tạp chất như ozone, chlorine se gây phá hủy hoặc là, giảm tuổi thọ của hạt nhựa. Bên cạnh đó nếu có chất khí hòa tan trong nước cũng sẽ gây nhiễu loạn hoạt động của các hạt nhựa trao đổi ion.

Sau một thời gian sử dụng, hạt nhựa cation sẽ bị bão hòa và cần được hoàn nguyên, bằng muối hoàn nguyên như NaCl hoặc Na2CO3 để khôi phục lại khả năng trao đổi của nó.

Ưu điểm của hạt cation trong xử lý nước:

• Giá thành thấp, có thể tái sử dụng nên giúp tiết kiệm chi phí;
• Hiệu quả lọc nước cao;
• Có khả năng loại bỏ kim loại nặng, tạp chất, cặn bẩn;
• Cung cấp nguồn nước sạch theo mục đích sử dụng;
• Làm mềm nước, hoạt động trên cơ chế trao đổi các ion.

Tóm lại, hạt cation có vai trò quan trọng trong xử lý nước, giúp mang lại nguồn nước sạch, an toàn khi sử dụng, giảm thiểu các tác động xấu đến sức khỏe con người như hệ tiêu hóa, da. Đồng thời còn giúp bảo vệ đồ dùng trong nhà và thiết bị công nghiệp.