Độ cứng của nước được gọi là tạm thời khi có mặt của muối cacbonat và bicacbonat Ca, Mg. Loại nước này khi đun sôi sẽ tạo ra muối kết tủa CaCO3 và MgCO3. Vì vậy để có nguồn nước dùng trong sinh hoạt đảm bảo chất lượng cần phải có các phương pháp xử lý nước cứng hiệu quả. đạt tiêu chuẩn theo quy định của bộ y tế.
Hình ảnh của nước cứng kết tủa
Độ cứng vĩnh cữu của nước do các loại muối sunfat hoặc clorua Ca, Mg tạo ra. Loại muối này thường khó xử lý.
Trong sinh hoạt, độ cứng cao gây lãng phí xà phòng và các chất tẩy rửa, tạo cặn lắng bám trên bề mặt các trang thiết bị sinh hoạt. Trong công nghiệp độ cứng của nước gây cản trở cho quá trình vận chuyển và làm giảm năng lực truyền nhiệt, giảm tuổi thọ của thiết bị.
1. Các phương pháp xử lý nước cứng tổng quát
Có nhiều phương pháp xử lý nước cứng, vì thế phải căn cứ vào mức độ làm mềm cần thiết [độ cứng cho phép còn lại của nước], chất lượng nước nguồn và các chỉ tiêu kinh tế khác để chọn ra phương pháp làm mềm thích hợp nhất.
Để làm mềm nước, người ta dùng các phương pháp sau:
- Làm mềm nước bằng hóa chất: pha các hóa chất khác nhau vào nước để kết hợp với ion Ca2+ và Mg2+ tạo thành các hợp chất không tan trong nước
- Phương pháp nhiệt: đun nóng hoặc chưng cất nước.
- Phương pháp trao đổi ion: lọc nước cần làm mềm qua lớp lọc cationit có khả năng trao đổi Na+ hoặc H+ có trong thành phần của hạt cationit với ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước và giữ chúng lại trên bề mặt của các hạt lớp vật liệu lọc.
- Phương pháp tổng hợp: là phương pháp phối hợp 2 trong 3 phương pháp trên.
- Lọc qua màng bán thấm, thẩm thấu ngược [RO]
2. Phương pháp xử lý nước cứng bằng 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 cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình phản ứng sau:
2HCO3- → CO32- + H2O + CO2
Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓
NênCa[HCO3]2 → CaCO3 ↓ + CO2 + H2O
Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO2 và giảm độ cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO3 hòa tan vẫn còn tồn tại trong nước.
Riêng đối với Mg, quá trình khử xảy ra qua hai bước. Ở nhiệt độ thấp [đến 180C] ta có phản ứng:
Mg[HCO3]2 → MgCO3 + CO2 + H2O
Khi tiếp tục tăng nhiệt độ, MgCO3 bị thủy phân theo phản ứng:
MgCO3 + H2O → Mg[OH]2 ↓ + CO2
Phương pháp xử lý nước cứng
3. Phương pháp xử lý nước bằng hóa chất
Trong thực tế áp dụng hàng loạt phương pháp xử lý nước bằng hóa chất với mục đích kệt hợp các ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước thành các hợp chất không tan dễ lắng và lọc. Các hóa chất thường dùng để làm mềm nước là vôi, sođa Na2CO3, xút NaOH, hyđrôxit bari Ba[OH]2, photphat natri Na3PO4.
Chọn phương án làm mềm nước bằng hóa chất cần phải dựa vào chất lượng nước nguồn và mức độ làm mềm cần thiết. Trong một vài trường hợp có thể kết hợp làm mềm nước với khử sắt, khử silic, khử photphat…
Ngoài ra trong mỗi trường hợp cụ thể phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương pháp, đặc biệt là với phương pháp làm mềm bằng cationit.
3.1. Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi
Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi có thể áp dụng trong trường hợp ngoài yêu cầu giảm độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước.
3.2. Làm mềm nước bằng vôi và sođa [Na2CO3]
Làm mềm nước bằng vôi và sođa là phương pháp có hiệu quả đối với thành phần ion bất kỳ của nước. Khi cho vôi vào nước khử được độ cứng canxi và magiê ở mức tương đương với hàm lượng của ion hyđrôcacbonat trong nước.
3.3. Làm mềm nước làm phốt phát và bari
Khi làm mềm nước bằng vôi và sođa do độ cứng của nước sau khi làm mềm còn tương đối lớn, người ta bổ sung phương pháp làm mềm triệt để bằng photphat. Hóa chất thường dùng là trinatri photphat hay dinatri photphat. Khi cho các hóa chất này vào nước chúng sẽ phản ứng với ion canxi và magiê tạo ra muối photphat của canxi và magiê không tan trong nước.
Để khử độ cứng sunfat có thể dùng cacbonat bari BaCO3, hyđrôxit bari Ba[OH]2 hay aluminat bari Ba[AlO2]2
4. Phương pháp xử lý nước cứng bằng trao đổi ion
Làm mềm nước bằng cationit dựa trên tính chất của một số chất không tan hoặc hầu như không tan trong nước – cationit, nhưng có khả năng trao đổi, khi ngâm trong nước, các chất này hấp thụ cation của muối hòa tan lên bề mặt hạt và nhả vào nước một số lượng tương đương cation đã được cấy lên bề mặt hạt từ trước.
Quý khách hàng quan tâm đến xử lý nước cấp sinh hoạt… HÃY liên hệ ngay với chúng tôi để được TƯ VẤN MIỄN PHÍ – HOTLINE: 0941.113.286
Công ty Cổ phần dịch vụ công nghệ môi trường E&C Việt Nam
Địa chỉ: Trụ sở số 14, ngõ2/33/3 Văn Trì, Minh Khai, Hai Bà Trưng, Hà Nội
Phone: 0986.335.848 / Hotline: 0941.113.286 Website: eclim.vn
Fanpage: facebook.com/dichvucongnghemoitruong
Email:
Nước cứng gây nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và đời sống của chúng ta. Theo dõi bài viết dưới đây để biết và các phương pháp/cách làm mềm nước cứng tạm thời cũng như chất làm mềm nước cứng.f Nước cứng là nguồn nước có nồng độ khoáng chất dưới dạng ion cao hơn thông thường. Nồng độ càng cao thể hiện mức độ cứng của nước. Những ion thường xuất hiện nhiều nhất trong nước cứng gồm có Canxi [Ca2+], Magie [Mg2+]. Kèm theo đó là một số ion kim loại khác như: sắt, nhôm, mangan. Đây đều là những ion kim loại có khả năng hòa tan vào nước. Chúng là nguyên nhân chính hình thành độ cứng.
Nước từ nguồn sẽ men theo dòng chảy thẩm thấu và xuyên đất đá. Trong quá trình đó, nước cũng hòa tan lượng khoáng chất và tích lũy dần đóng góp vào thành phần. Càng nhiều hóa chất được hòa tan đồng nghĩa với độ cứng của nước càng tăng.
Tình trạng nước cứng có thể xảy ra cho nguồn nước giếng và nước từ hệ thống cấp nước. Chỉ cần nước có cơ hội tiếp xúc và hòa tan những thành phần khoáng chất sẽ rất dễ tạo thành nước cứng. Tác hại của nước cứng không nhỏ. Do đó, mọi người cần tìm các cách giải quyết vấn đề này.
Nước cứng không chỉ đem lại một số tác động đến sức khỏe mà còn đem đến những phiền toái khác. Việc sử dụng nước cứng có thể gây kích ứng da nhẹ và sử dụng trong thời gian dài có khả năng gây sỏi thận. Ngoài ra, nước cứng có tính chất ăn mòn nên có thể gây hư hỏng các đường ống dẫn nước. Theo thời gian, đường ống nước bị ăn mòn sẽ dẫn đến các vấn đề làm rò rỉ các hóa chất và kim loại độc hại vào nước. Vì thế, bạn hãy tìm hiểu các phương pháp làm mềm nước cứng tạm thời tốt nhất tại nhà để cải thiện tình trạng này càng sớm càng tốt.
Nước cứng tạm thời là nước cứng chứa ion Canxi [Ca2+] và bicarbonate [HCO3-]. Chỉ cần đun nóng là chúng ta có thể loại bỏ được cặn vôi trắng có trong nước.
Phương pháp đơn giản nhất là đun nóng. Khi chúng ta đun nóng nước cứng tạm thời thì thành phần bicarbonate [HCO3-] trở thành cacbonat [CO32-]. Ion [CO32-] phản ứng với ion khoáng chất khác tạo thành kết tủa không hòa tan như CaCO3 và MgCO3. Việc đun nóng nước cứng tạm thời sẽ tạo thành những vật chất kết tủa không hòa tan. Chúng sẽ bám tại thành nồi, lắng đọng xuống và nước cứng tạm thời cũng trở nên mềm hơn.
Nước cứng vĩnh cửu có thành phần chủ yếu là anion sunfat [SO42-]. Phương pháp đun nóng không thể loại bỏ cặn vôi hay làm giảm độ cứng của nước.
Chúng ta cần sử dụng natri cacbonat hoặc lọc qua bộ trao đổi ion. Chưng cất cũng là phương pháp làm mềm nước cứng vĩnh cửu hiệu quả. Tuy nhiên, với khối lượng nước nhiều thì trở thành bất khả thi.
Về bản chất, nước cứng tạm thời chứa nhiều khoáng chất hơn nước cứng vĩnh cửu. Do đó, có những cách làm mềm nước cứng có thể áp dụng đồng thời cho nước cứng vĩnh cửu và tạm thời. Chúng tôi tổng hợp các phương pháp. Cụ thể gồm:
Bạn có thể thực hiện phương pháp làm mềm nước bằng cách thêm hoạt chất natri cacbonat [soda]. Natri cacbonat, Na2CO3 có khả năng làm mềm nước có độ cứng tạm thời và vĩnh viễn. Đó là nhờ vào những đặc tính hóa học vốn có của mình, phản ứng với các ion Ca2+ hòa tan và tạo thành kết tủa của canxi cacbonat:
Ca2+ [aq] + CO3 2– [aq] → CaCO3 [s]
Phương thức này hoạt động bằng cách dùng vật liệu đặc biệt để hấp thụ các ion nước cứng như Ca2+ và Mg2+. Hoạt chất nhựa thông được làm thành các quả bóng nhỏ có đường kính khoảng 1-2mm, định hình thành một cột. Trong quá trình trao đổi ion, nước cứng được dẫn qua cột chứa và giải phóng các ion Na+ ra khỏi cột nhựa và đi vào nước. Trong lúc đó các ion Ca2+ sẽ thoát ra khỏi nước và dính vào cột nhựa. Nhờ đó giúp giải tỏa lượng Ca2+ tích tụ trong nước, làm mềm nước hiệu quả. Tuy nhiên, cách này lại khiến hàm lượng natri trong nước tăng lên, cần cẩn thận với những người cần hạn chế hấp thụ natri.
Bản chất canxi có tính kiềm, độ pH lớn hơn 7. Trong khi giấm trắng có tính axit rất cao, độ pH khoảng 2,5. Điều này đồng nghĩa sử dụng giấm có thể giúp trung hòa hàm lượng canxi trong nước cứng. Tuy nhiên, không ai muốn sử dụng nước chứa nhiều giấm trắng để uống cả. Vì thế, đây được xem là một giải pháp nhỏ giúp làm sạch cho quần áo giặt tay. Bạn có thể ngâm đồ đạc có cặn vôi vào dung dịch giấm và ngâm ít nhất 1 giờ. Ngoài ra, bạn cũng có thể dùng cách này xịt ít giấm lên thiết bị và bề mặt vật dụng để xóa bỏ vết ố, cặn của nước cứng.
Máy mềm nước từ tính phù hợp để trung hòa nước có độ cứng từ nhẹ đến trung bình. Các thiết bị này sẽ được kết nối với đường ống chính. Thông qua hoạt động từ trường giúp thay đổi tính chất của các tạp chất trong nước. Chẳng hạn như tác động làm cho icon khoáng chất tách khỏi nhau, khó liên kết với nhau hơn. Nhờ đó, biện pháp này giúp loại bỏ cặn lắng xuống và các ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước.
Một trong những biện pháp dễ dàng, thuận tiện nhất để khắc phục tình trạng nước cứng là sử dụng chất làm mềm nước. Nhằm giảm thiểu chi phí lắp đặt, bạn có thể chỉ chọn lắp một vòi nước hoặc một chất làm mềm dưới bồn rửa. Loại hệ thống này hoạt động thông qua 2 bể chứa; 1 bể chứa nhựa và 1 bể chứa nước muối. Bể chứa nhựa sẽ chứa đầy hạt nhựa, khi nước chảy qua thì các ion Mg2+ và Ca2+ vẫn bị dính vào hạt nhựa này. Sau đó nước chảy qua bể nước muối, các khoảng trống tạo ra trong quá trình khử Mg2+ và Ca2+ sẽ được thay thế bằng ion Natri. Bằng phương pháp này, nước cứng đã trở nên mềm hơn.
Một lựa chọn làm mềm nước cứng khác là bạn có thể lắp đặt thiết bị làm mềm nước không muối. Thay vì quá trình “trao đổi ion”, khi thiết bị hoạt động sẽ làm biến đổi các ion khoáng thành các tinh thể rất nhỏ. Sau khi các khoáng chất ion Ca2+, Mg2+ kết tủa vẫn còn lơ lửng trong nước. Vì thế, với chất làm mềm nước không muối thì hàm lượng canxi và magiê trong nước vẫn được giữ nguyên, nhưng lại không có khả năng bám dính và tiếp xúc với bất kỳ bề mặt nào. Điều này giúp giảm thiểu nguy cơ bị đóng cặn trên đồ đạc và đường ống dẫn nước.
Khi các khoáng chất trong nước cứng phản ứng với thành phần hóa học của xà phòng, chúng sẽ tạo nên "váng xà phòng". Váng xà phòng là chất rắn màu trắng, còn gọi là xà phòng vôi mà bạn có thể dễ dàng trên các món đồ dưới nước. Ngoài ra, váng xà phòng cũng có xu hướng tích tụ trên bồn rửa mặt, cống rãnh, gạch lát, cửa nhà tắm và thậm chí cả bồn tắm.
Cơ chế hình thành của chúng là do các nguyên tử Ca2+ tích điện dương trong nước, ngăn không cho các phân tử xà phòng hòa tan. Thay vào đó, các phân tử xà phòng không được phân giải sẽ bám vào và tích tụ trên các bề mặt vật dụng.
Để khắc phục vấn đề này, bạn có thể sử dụng công thức làm sạch cho nước cứng bằng một dung dịch chống lại các nguyên tử canxi dương trong nước cứng. Đồng thời, chúng cũng giúp rửa sạch xà phòng dễ dàng hơn và có tác dụng giúp ngăn ngừa hình thành “váng xà phòng” ngay từ đầu.
Mục đích của cách này khiến các ion Ca2+ và Mg2+ kết hợp với nhau hòa tan trong nước thành các hợp chất không tan, dễ lắng và lọc. Nguyên lý này giúp xử lý nước cứng. Thực chất là nồng độ các ion Ca2+ và Mg2 sẽ giảm đi ở mức tối thiểu.
Để làm mềm nước cứng vĩnh cửu ta dùng các hóa chất làm mềm nước như: soda Na2CO3, xút NaOH, hydroxit bari Ba[OH]2, photphat natri Na3PO4. Trong đó, hai chất làm mềm nước cứng vĩnh cửu phổ biến nhất là Na2CO3 và Na3PO4.
Người ta thường sử dụng hợp chất với Natri để xử lý nước cứng. Nếu như Canxi và Magie gây nguy hại thì Natri chính là chất vô hại dung hòa các chất trên. Bạn cũng có thể lấy các hợp chất của canxi. Đây là cách “lấy độc trị độc”, ngăn ngừa nồng độ ion trong nước cứng. Trong một vài trường hợp có thể kết hợp làm mềm nước với khử sắt, khử silic, khử photphat…Để an toàn, chúng tôi khuyến khích bạn nên sử dụng một trong hai chất làm mềm nước vĩnh cửu là Na2CO3 và Na3PO4.
Vôi và natri là cũng là hai chất làm mềm nước cứng phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp này có thể làm giảm thành phần Mg2+ trong nước. Tuy nhiên, nó lại tạo ra một lượng CaSO4, CaCl2 tương đương. Do đó, chúng chỉ được dùng để xử lý nước cứng tạm thời. Nếu là nước cứng toàn phần hay nước cứng vĩnh cửu thì phương pháp này sẽ không hiệu quả.
Natri trong Baking soda, là giải pháp "thần thông" để xử lý vĩnh cửu lẫn tạm thời.
Tuy nhiên, phương pháp sử dụng Baking soda mất khá nhiều thời gian và công sức. Vì chúng ta phải gạn lọc những cặn lắng để lấy nước ra sử dụng, nên nhiều người cảm thấy bất tiện khi sử dụng soda Na2CO3.
Cách này đòi hỏi bạn phải lắp đặt trực tiếp tại vòi nước. Nước sau khi trải qua bộ lọc sẽ có dịu hơn và mềm hơn. Hiệu quả lọc nước cứng tỷ lệ thuận với giá thành và chất lượng của bộ lọc.
Phương pháp trao đổi ion để xử lý nước cứng đang được mọi người ưa chuộng và sử dụng rộng rãi. Sử dụng một loại nhựa có ion Na+, kết hợp một loại ion khác cho vào ống trao đổi ion. Để nước cứng chảy qua ống đó. Ion này liên kết với Ca+ và Ng+ mạnh hơn Na+ nên sẽ giữ lại hai ion Ca+ và Mg+. Còn Na+ sẽ hòa tan vào trong nước. Đây là cách loại bỏ Magie và Canxi có trong nước cứng.
Phương pháp làm mềm nước cứng này không tốn quá nhiều chi phí. Quá trình cũng rất đơn giản, an toàn, dễ dàng và nhanh chóng. Ngoài ra, còn giúp bổ sung Na cho cơ thể.
Hệ thống lọc nước làm mềm nước cứng sẽ giúp giải quyết từ đầu nguồn. Nước không những được làm mềm còn được lọc sạch toàn bộ cặn, tạp chất bụi bẩn.
Nếu bạn muốn xử lý nước cứng dùng cho ăn uống thì cách đun sôi nước là đơn giản và hiệu quả nhất. Khi đun nước, hãy để nước sôi lâu trên bếp khoảng một vài phút để đảm bảo các chất như Ca và Mg sẽ bị phân hủy. Sau đó, bạn tắt bếp và để nước yên một chút. Bạn sẽ thấy những cặn màu trắng bám ở đáy nồi. Tiếp đến, đổ nước vào bình và nhớ chừa những cặn do các chất Ca và Mg để lại. Đây là một cách loại bỏ cặn vôi hóa và cặn nước cứng thủ công.
Trên đây là các phương pháp làm mềm nước cứng toàn phần, tạm thời và vĩnh cữu hiệu quả nhất. Bạn có thể áp dụng đồng thời để đạt hiệu quả mong muốn.
Sử dụng các chất tẩy rửa như dầu rửa bát, nước giặt, xà phòng,... có hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+ thấp để tránh gây nên sự hình thành nước cứng. Ví dụ như nhà bạn có sử dụng máy rửa chén, bạn có thể làm mềm nước cứng cho máy rửa chén bằng nước rửa chén nguyên liệu thuần thiên nhiên.
Cleanipedia đã hướng dẫn cụ thể cho các bạn các phương pháp làm mềm nước cứng tạm thời và vĩnh cửu, cùng hai chất làm mềm nước cứng vĩnh cửu phổ biến nhất. Hy vọng thông tin bài viết có ích với bạn. Chúc bạn áp dụng thành công!
Tác giả: Team Cleanipedia
Bản quyền thuộc về: Unilever Vietnam. Ghi rõ nguồn khi tham khảo.
Xuất bản lần đầu 16 tháng 12 năm 2020