CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM MỀM NƯỚC

1. khái niệm về độ cứng của nước

Độ cứng của nước được quyết định bởi hàm lượng chất khoáng hòa tan trong nước, chủ yếu là do các muối có chứa ion Ca2+ và Mg2+. Độ cứng của nước được chia làm 2 loại: 

- Độ cứng tạm thời hay độ cứng carbonat: Độ cứng này tạo bởi các muối Ca và Mg carbonat và bicarbonat, trong đó chủ yếu là bicarbonat vì muối carbobat Ca và Mg đa số không tan trong nước. Sở dĩ gọi là độ cứng tạm thời vì chúng ta có thể giảm được nó bằng nhiều phương pháp đơn giản. Trong tự nhiên, độ cứng tạm thời của nước cũng thay đổi liên tục dưới tác dụng của nhiều yếu tố, ví dụ như nhiệt độ, PH. V.V ...

- Độ cứng vĩnh viễn: tạo bởi các muối khác của Ca và Mg như sulphat, clorua ...có thể thay đổi bằng các phương pháp phức tạp và đắt tiền hơn.

Thường người ta chỉ quan tâm đến độ cứng tạm thời của nước vì nó có ảnh hưởng nhiều hơn là độ cứng vĩnh viễn. 

Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau, nhưng chủ yếu người ta dùng 3 đơn vị đo: độ dH, mg đương lượng/lít và ppm. Nhưng để đơn giản, khi đo độ cứng người ta thường quy về 1 loại muối là CaCO3.

1 mgdl/lít = 50 mg/lít = 50 ppm
1 dH = 17,8 mg/lít = 17,8 ppm

Nước có độ cứng tạm thời lớn hơn 100 ppm được coi là nước cứng, dưới mức đó được coi là nước mềm.

2. Tác hại của nước cứng:

Độ cứng vĩnh viễn của nước ít ảnh hưởng đến sinh vật trừ phi nó quá cao, ngược lại, độ cứng tạm thời (ĐCTT) lại có ảnh hưởng rất lớn. Nguyên nhân chính là vì thành phần chính tạo ra ĐCTT là các muối bicarbonat Ca và Mg: Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2, chúng là các muối hòa tan hoàn toàn nhưng không ổn định, không bền. Chúng dễ dàng bị phân hủy thành CaCO3, MgCO3 là các muối kết tủa:
Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 => MgCO3 + H2O + CO2

Khi phản ứng phân hủy xảy ra trong cơ thể sinh vật, các muối này kết tủa trong cơ thể sinh vật sẽ gây hại không nhỏ. Ở con người, chúng là nguyên nhân gây ra sỏi thận và 1 trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch. Lưu ý là các muối CaCO3 và MgCO3 là các muối kết tủa và chúng không thấm qua niêm mạc hệ tiêu hóa của chúng ta được, chỉ các muối hòa ta mới thấm được thôi. Vì vậy nước cứng chỉ có tác hại do các muối bicarbonat.

3. Độ cứng của nước trong tự nhiên:

Trong tự nhiên có rất nhiều nguồn nước có độ cứng thấp, ví dụ như nước mưa - độ cứng của nước mưa gần như bằng 0. Ngoài ra, còn có độ cứng của nước sông, và phần lớn ao hồ ở đồng bằng cũng rất thấp vì nguồn nước của chúng là nước mưa. Nhưng ngược lại suối và ao hồ ở những vùng núi đá vôi lại có độ cứng khá cao. Hầu như đa số nước ngầm đều có độ cứng rất cao.

4. Các phương pháp làm mềm nước:
Có các phương pháp làm mềm nước thông dụng hiện nay bao gồm:

a- Làm nóng nước: đun nóng nuớc sẽ làm giảm đáng kể độ cứng của nước

Dựa trên nguyên tắc đun nóng nước bằng hợp chất cacbonic tạo ra cặn không tan 

canxicacbonat.

Ca(HCO3)2 =>CaCO₃ + CO2 +H2O

Khi tăng nhiệt độ => giảm độ hòa tan trong nước của CO2 => khi sôi có thể khử hoàn 

toàn CO2 => khử được 1 phần cacbonnat

Mg(HCO3)2 =>MgCO₃₊ +CO2 +H2O

MgCO3 + H2O =>Mg(OH)₂₊ CO2 ( Mg(OH)2 là cặn khó tan )

 Ưu điểm của việc  đun nóng nước:

 Giảm được liều lượng vôi để kết hợp với  CO2 hòa tan trong nước 

 Hầu như chỉ sử dụng cho sử lý nước cấp nồi hơi 

b- Làm nước lưu động liên tục: khuấy liên tục hoặc bơm tuần hoàn liên tục cũng có tác dụng, tuy rằng khá chậm và trong nhiều trường hợp, sự phân hủy bicarbonat chậm hơn sự hòa tan bicarbonat mới từ các nguồn khác vào nước

c- Chưng cất nước: về nguyên tắc, nước cất có thể coi là H2O tinh khiết hoàn toàn.

d- Loc RO (thẩm thấu ngược): công nghệ lọc RO cho phép loại bỏ gần như tất cả các chất hòa tan và không hòa tan ra khỏi nước, nước lọc RO có thể coi là H2O tinh khiết (tuy không bằng nước cất)

e- Trao đổi ion: 

Dùng chất trao đổi cation để khử thành phần Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước

Cho nước cần xử lý chảy qua cột nhựa cation ở dạng Rna.

2RNa + CaSO_{4 =>} R₂Ca +Na₂SO₄

2RNa + MgSO₄   =>R₂Mg + Na₂SO₄

Khi lớp nhựa Cation mất khả năng trao đổi , tái sinh bằng dung dịch muối ăn NaCl.

R₂Ca + 2NaCl=>2RNa + CaCl₂

R₂Mg + 2NaCl  =>2RNa + MgCl₂

Hiện nay phương pháp trao đổi ion đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ làm mềm nước trong công nghiệp.