Thiết bị lọc mixed bed

Phương pháp khử ion

Phương pháp hiện đại xử dụng 2 loại hạt nhựa tổng hợp (cationit và anionit) có dạng hình cầu, kích thước 0,3 ¸ 1,5 mm. Các hạt được đựng trong các cột nhựa hoặc thép có bọc lót vật liệu chịu ăn mòn. Có nhiều cách bố trí các cột nhựa trao đổi ion tùy theo tính chất của nước đầu vào và yêu cầu của nước đầu ra nhưng có 2 cách chính là các cột đựng nhựa chỉ thuộc một loại anionit hay cationit đặt kế tiếp nhau và cột hỗn hợp (mixed bed) đựng hai loại nhựa A và C trộn lẫn. Cột mixed beds được sáng chế vào năm 1950. Trong quá trình len lỏi qua các khe hẹp giữa các hạt nhựa, nước “nhiễm bẩn'' trao đổi ion với bề mặt hạt nhựa. Tạp bẩn dạng ion dương thế chỗ các ion H⁺ trên mặt hạt nhựa cationit và tạp dạng ion âm thế chỗ các nhóm OH^- trên mặt hạt anionit. Cột hỗn hợp có thể coi như vô vàn các bộ trao đổi cation và anion kế tiếp nhau.Các ion H⁺ và OH^- sau khi tách khỏi bề mặt nhựa sẽ kết hợp với nhau tạo thành phân tử nước.

Ưu điểm của cách lọc bằng cột nhựa hỗn hợp là:

• Chất lượng nước ổn định trong suốt cả chu kì: Tốn ít nước rửa nhựa
• Độ PH của nước thường trung tính.
• Có khả năng lọc triệt để, các ion tạp.

Nhược điểm của cách lọc bằng cột nhựa hỗn hợp là:

• Dung lượng trao đổi ion của nhựa thấp.
• Vận hành phức tạp (thao tác khi tách nhựa để tái sinh riêng sau đó nạp lại và trộn đều phải làm chuẩn xác).

Chính vì vậy mà phương pháp cột hỗn hợp chỉ dùng khi nước đầu vào đã khá sạch, còn chứa rất ít ion (ví dụ dùng trong vòng lọc tinh của hệ thống).

Sự phân bố kích thước của hạt nhựa có vai trò quan trọng đối với tính năng của cột trao đổi ion.

Khi hạt nhựa đồng đều về kích thước (monodisperse) thì cột trao đổi ion sẽ có các ưu điểm:

• Vùng làm việc (phân bố dòng chảy) đồng đều dẫn tới hiệu suất khai thác cột nhựa (trao đổi ion làm sạch nước) cũng như hiệu suất tái sinh nhựa tăng lên.
• Tiết kiệm hóa chất và nước trong quá trình tái sinh và rửa nhựa.

Trong thị trường nhựa trao đổi ion, nhựa có mác “nuelear grade resin'' (nhựa dùng sản xuất nước sạch cho công nghệ hạt nhân) được coi là loại có phẩm cấp cao nhất.

Phương pháp khử ion chỉ lọc được tạp vô cơ và tạp dạng khí hòa tan trong nước mà không lọc được các loại tạp hữu cơ hòa tan. Các tạp hữu cơ này có thể làm hỏng hạt nhựa. Vì vậy trước khi vào cột nhựa trao đổi ion nước phải qua bộ phận lọc tạp hữu cơ hòa tan (thường là các cột than hoạt tính). Nước từ cột nhựa trao đổi ion đi ra có thể mang theo các mảnh hạt nhựa ,do đó phải lọc tiếp bằng các phin vi lọc: Ngoài ra nước đọng trong các cột nhựa trao đổi ion cũng là nơi để vi khuẩn có thể sinh sôi.

Một số giải pháp mới trong phương pháp sản xuất nước khử ion.

Cột nhựa trao đổi ion có thể đảo trộn nhựa bằng khí nén: Đây là một giải pháp nhằm kéo dài thời gian sử dụng nhựa giữa 2 lần tái sinh. Khi hệ hoạt động dưới áp lực nước các hạt nhựa bị nén chặt với nhau và khoảng 30 % diện tích bề mặt hạt nhựa không được tiếp xúc với nước do đó không tham gia vào quá trình lọc tạp bẩn. Công ty INTECH EDM của Mỹ đã bán các cột trao đổi ion có khả năng định kì đảo nhựa bằng khí nén để kéo dài thời gian sử dụng nhựa lên ~ 30 %.