Nước cứng và nguyên tắc làm mềm nước cứng

Hầu hết hộ gia đình hiện nay đều sử dụng nước máy. Đặc biệt khu vực phía Bắc người dân thường quan tâm tới vấn đề ” Độ cứng”. Điều này cũng chính là sự hiện diện của các ion hòa tan, chủ yếu là canxi Ca ²⁺ và magiê Mg ²⁺ được thu nhận khi tiếp xúc với đá và trầm tích trong môi trường. Các điện tích dương của các ion này được cân bằng bởi sự có mặt của các anion (ion âm), trong đó bicacbonat HCO ₃ ^– và cacbonat CO ₃ ^2– là quan trọng nhất. Các ion này  đều có nguồn gốc từ trầm tích đá vôi và cũng từ carbon dioxide có trong tất cả các vùng nước tiếp xúc với khí quyển, đặc biệt là trong các mạch nước ngầm.

 Nguồn gốc của nước  có “độ cứng”

Carbon dioxide phản ứng với nước tạo thành axit cacbonic (1) mà ở pH môi trường thông thường tồn tại hầu hết dưới dạng ion bicacbonat (2) . Các sinh vật biển siêu nhỏ lấy chất này dưới dạng cacbonat (4) để tạo thành các bộ xương canxit, qua hàng triệu năm, đã hình thành nên các mỏ đá vôi rộng lớn. Nước ngầm, được tạo thành hơi chua bởi CO ₂ (cả khí hấp thụ từ không khí và từ quá trình hô hấp của vi khuẩn đất) hòa tan đá vôi (3) , do đó thu được các ion canxi và bicacbonat và trở nên “cứng”. Nếu nồng độ HCO ₃ ^– đủ lớn, sự kết hợp của quá trình (2) và (4)gây ra canxi cacbonat (“cặn vôi”) kết tủa trên các bề mặt như mặt trong của đường ống. (Bản thân canxi bicacbonat không tạo thành chất rắn mà luôn kết tủa dưới dạng CaCO _3. )

Những “ion độ cứng” này gây ra hai loại vấn đề chính. Đầu tiên, các cation kim loại phản ứng với xà phòng, khiến chúng tạo thành kết tủa khó coi – “vòng bồn tắm” quen thuộc.

Nghiêm trọng hơn, cacbonat canxi và magiê có xu hướng kết tủa dưới dạng chất rắn bám dính trên bề mặt đường ống và đặc biệt là trên bề mặt bộ trao đổi nhiệt nóng của nồi hơi. Sự tích tụ cặn có thể giảm tốc độ nước trong đường ống Trong nồi hơi, cặn đóng vai trò như chất cách nhiệt cản trở dòng nhiệt vào nước; điều này không chỉ làm giảm hiệu quả gia nhiệt mà còn cho phép kim loại quá nóng, điều này trong các hệ thống điều áp có thể dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng.

Các loại độ cứng của nước

Độ cứng tạm thời

Vấn đề này đề cập đến độ cứng có thể loại bỏ ảnh hưởng của nó bằng cách đun sôi nước trong một bình chứa hở. Những vùng nước như vậy thường bị thấm nước mặc dù có đá vôi và chứa bicacbonat HCO ₃ ^– cùng với một lượng nhỏ cacbonat CO ₃ ^2– là các ion âm chính. Đun sôi nước thúc đẩy phản ứng

2 HCO ₃ ^– → CO ₃ ^2– + CO ₂ + H ₂ O

bằng cách loại bỏ khí carbon dioxide. CO ₃ ^2– phản ứng với các ^ion Ca ²⁺ hoặc Mg ²⁺ , tạo thành các muối cacbonat canxi và magie không hòa tan, kết tủa ra ngoài. Bằng cách liên kết các ion kim loại theo cách này, lượng có sẵn để tạo thành váng xà phòng được giảm tương đối đáng kể.

Độ cứng vĩnh viễn

Nước không chứa các anion khác như clorua hoặc sunfat không thể được xử lý bằng cách đun sôi và được cho là nước cứng “vĩnh viễn”. Phương pháp điều trị thực tế duy nhất là loại bỏ tất cả các ion, thông thường bằng phương pháp được mô tả dưới đây.

Làm mềm nước thông thường

Hầu hết các thiết bị làm mềm nước thông thường phụ thuộc vào một quá trình được gọi là trao đổi ion, trong đó các ion “độ cứng” trao đổi vị trí với các ion natri và clorua liên kết lỏng lẻo với nhựa trao đổi ion hoặc zeolit (nhiều khoáng chất zeolit ​​có trong tự nhiên, nhưng những cái chuyên dụng thường được làm nhân tạo.)

Các ion canxi hoặc magiê trong nước thay thế các ion natri, được giải phóng vào nước. Theo cách tương tự, các zeolit ​​tích điện dương liên kết các ion clorua tích điện âm (Cl ^– ), các ion này bị thay thế bởi các ion bicacbonat trong nước. Khi các zeolit ​​chuyển đổi thành Ca ²⁺ và HCO ₃ ^–hình thức chúng dần dần mất tác dụng và phải được tái tạo. Điều này được thực hiện bằng cách cho dung dịch nước muối đậm đặc đi qua chúng, làm cho phản ứng trên bị đảo ngược. Ở đây có một trong những hạn chế của quá trình này: hầu hết muối được sử dụng trong quá trình tái sinh bị đẩy ra khỏi hệ thống và thường được thải vào đất hoặc hệ thống thoát nước – một thứ có thể gây ra hậu quả nguy hại cho môi trường, đặc biệt là ở những vùng. 

HỆ THỐNG LỌC TỔNG VÀ LÀM MỀM 2 IN 1 KINETICO 4060S OD (MADE IN USA)