Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Trao Đổi Ion / Top 13 Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 12/2023 # Top Trend

Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion của một loài cụ thể trong dung dịch được thay thế bằng các ion có điện tích tương tự nhưng thuộc các loài khác nhau gắn với nhựa không hòa tan. Về bản chất, trao đổi ion là một quá trình hấp phụ và cũng có thể được coi là một phản ứng hóa học thuận nghịch.

Các cation phổ biến của trao đổi ion là làm mềm nước (loại bỏ các ion “cứng” như CA2 + và Mg2 +) và loại bỏ nitrat trong các hoạt động xử lý nước thải tiên tiến. Các loại nhựa trao đổi ion này là zeolit ​​vô cơ tự nhiên hoặc nhựa hữu cơ tổng hợp được sản xuất. Các loại nhựa hữu cơ tổng hợp là loại chiếm ưu thế được sử dụng ngày nay bởi vì các đặc tính của chúng có thể được điều chỉnh cho các ứng dụng cụ thể.

Xử lý nước thải

Hồ xử lý nước thải

Nhựa trao đổi ion được gọi là cation nếu chúng trao đổi ion dương và anion nếu chúng trao đổi ion âm. Nhựa trao đổi cation có các nhóm chức axit như sunfonic, trong khi nhựa trao đổi anion thường được phân loại theo tính chất của nhóm chức là axit mạnh, axit yếu, bazơ mạnh và bazơ yếu. Độ mạnh của tính axit hoặc tính bazơ phụ thuộc vào mức độ ion hóa của các nhóm chức, tương tự như tình huống với axit hoặc bazơ hòa tan.

Phân loại xử lý nước thải bằng phương pháp trao đổi ion

Cả hai loại ion là nhựa anion và cation đều được sản xuất từ ​​cùng một loại polymer hữu cơ cơ bản. Chúng khác nhau trong nhóm ion hóa gắn liền với mạng hydrocarbon. Chính nhóm chức năng này quyết định hành vi hóa học của nhựa. Chúng có thể được phân loại thành loại trao đổi cation axit mạnh hay yếu hoặc trao đổi anion bazơ mạnh hay yếu.

Cation axit mạnh

Các dạng hydro và natri của nhựa axit mạnh có tính phân ly cao và Na + và H + có thể trao đổi có sẵn để trao đổi trên toàn bộ phạm vi pH. Do đó, khả năng trao đổi của nhựa axit mạnh không phụ thuộc vào pH dung dịch. Những loại nhựa này sẽ được sử dụng ở dạng hydro để khử ion hoàn toàn; chúng được sử dụng ở dạng natri để làm mềm nước (loại bỏ canxi và magiê).

Cation axit yếu Nhựa axit yếu thể hiện ái lực với các ion hydro cao hơn nhiều so với nhựa axit mạnh. Đặc tính này cho phép tái sinh thành dạng hydro với lượng axit ít hơn đáng kể so với yêu cầu đối với nhựa axit mạnh.Mức độ phân ly của nhựa axit yếu bị ảnh hưởng mạnh bởi pH dung dịch. Do đó, công suất nhựa phụ thuộc một phần vào pH dung dịch.

Thiết bị xử lý nước thải

Quy trình xử lý nước thải

Xử lý nước thải là một bài toán khó của các công ty, doanh nghiệp, nhà máy, xí nghiệp sản xuất vì sự thay đổi và biến đổi liên tục của thực trạng ô nhiễm môi trường. Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý nước thải với nhiều ưu/nhược điểm riêng biệt và cách xử lý hiệu quả cao.

Bên cạnh đó, phương pháp trao đổi ion trong xử lý nước thải ngày càng trở nên thông dụng vì những ứng dụng vượt trội của nó đối với nguồn nước thải đa dạng khác nhau.

Vai trò của hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ trao đổi ion

Trao đổi ion có ưu điểm vượt trội như làm sạch nước, tách hoàn toàn các kim loại nặng ra khỏi nước như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,… cùng các hợp chất của asen, xyanua, photpho, chất phóng xạ.

Bản chất của công nghệ trao đổi trong ion xử lý nước thải:

Xử lý nước thải bằng phương pháp trao đổi ion thực chất là quá trình các ion trong hợp chất rắn trao đổi trực tiếp với ion cùng diện tích trong dung dịch tiếp xúc với nhau, các chất sau khi hình thành được gọi là ionit và không tan trong nước. Khi đó, các chất trao đổi ion có khả năng trao đổi các ion dương từ dung dịch điện ly (cation) nên chúng mang tính acid.

Đồng thời, các chất có thể trao đổi với ion âm (anionit) nên chúng mang tính kiềm. Và khi ionit trao đổi trực tiếp với cation và anionit thì chúng được gọi là ionit lưỡng tính. Các chất tham gia trao đổi ion thường là chất hữu cơ, chất vô cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo.

Quá trình trao đổi ion trong xử lý nước thải diễn ra như thế nào?

Tại thời điểm này xảy ra các phản ứng hóa học gồm phản ứng thế giữa ion pha lỏng và ion pha rắn với các hạt nhựa trao đổi ion. Các cation và Anion chỉ được hình thành trong điều kiện một ion hòa tan trong nước. Nhờ vậy mà các ion có thể chọn lọc và thay thế dựa trên đặc điểm điện năng của chúng. Và quá trình thay thế ion chỉ xảy ra khi cho dung dịch tiếp xúc trực tiếp với hạt nhựa trao đổi ion.

Vậy các hạt nhựa trao đổi ion là gì? Chúng được chia thành 2 phần gồm chất trao đổi ion và nhóm ion hoạt tính. Các hạt nhựa có hình dạng viên nhỏ, xốp, có cấu tạo từ các cao phân tử, polyme hữu cơ (polystyrene), hình thành lưới hydrocacbon có thể liên kết tĩnh điện với số lượng lớn các nhóm ionizable.

Vì những điểm tích cực trên mà hệ thống trao đổi ion được sử dụng phổ biến nhất.

Đặc điểm của các hạt nhựa trao đổi ion:

Các hạt nhựa trao đổi ion dương gồm R-Na, RH, R-NH4,…. R- là các anion có gốc cationit không hòa tan trong nước. Các cation hòa tan thường là Ca2+, Mg2+ có khả năng trao đổi dễ dàng với cation dễ hòa tan của cationit (Na+, H+, NH4+). Khi đó, cation được cationit được giữ lại trong nước và catin dễ hòa tan được giải phóng vào nguồn nước.

Công nghệ trao đổi ion xử lý các nguồn nước thải nào?

Dùng để thu hồi axit crômic

Đây là cách xử lý nước thải tại bể xi mạ có chứa nhiều axit crômic. Đây là giai đoạn xử lý qua cột trao đổi resin cation khử kim loại nặng. Dung dịch xử lý có thể tuần hoàn ngược lại bể xi mạ để tiếp tục xử lý mẻ tiếp theo.

Ngoài ra, vì bể xi mạ có hàm lượng crôm cao vì thế để quá trình trao đổi ion hiệu quả nên pha loãng nước thải chứa acid crômic.

Dùng để xử lý nước thải rửa

Hệ thống trao đổi ion có cột resin nên cho cation axit mạnh để tiến hành khử kim loại nặng. Dòng nước đầu ra phải tiếp xúc với cột resin anion kiềm mạnh để thu hồi hoàn toàn lượng cromat và thu hồi nước khử khoáng.

Sau đó sử dụng dung dịch hoàn nguyên Na2CrO4 và NaOH đi qua cột trao đổi cation để thu hồi hoàn toàn H2CrO4 vào bể xi mạ. Nhờ vậy có thể thu hồi axit crômic với hàm lượng từ 4 – 6%. Lượng dung dịch sau xử lý được trung hòa bằng các chất kiềm, kim loại nặng được kết tủa và lắng xuống bể lắng.

Không chỉ ứng dụng xử lý nước thải, người ta còn ứng dụng phương pháp trao đổi ion trong việc xử lý nước thải sinh hoạt. Nhờ vậy mà nguồn nước được khử muối, làm mềm nước, khử khoáng, khử nitrat, khử màu, khử kim loại và ion kim loại.

Các phương pháp trao đổi ion:

Trao đổi ion bằng lớp nhựa chuyển động, vận hành và tái sinh liên tục

Trao đổi ion bằng lớp nhựa đứng yên, vận hành và tái sinh gián đoạn

Ứng dụng của công nghệ trao đổi ion trong xử lý nước thải

Công nghệ trao đổi ion được dùng để xử lý nước thải trong một số ngành:

Ưu điểm của công nghệ trao đổi ion

Xử lý hiệu quả chất lơ lửng cùng nhiều chất độc hại trong nước

Chi phí sử dụng thấp

Ít tiêu hao năng lượng

Cách xử lý an toàn và thân thiện với môi trường

Thích hợp để xử lý nguồn nước có tải trọng ô nhiễm không ổn định

Công ty môi trường Hợp Nhất luôn sãn sàng phục vụ như cầu xử lý nước thải của quý doanh nghiệp, liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn chi tiết nhất!

Thực trạng ô nhiễm môi trường hiện nay đang là một bài toán khó đối với các cơ quan chủ quản, các công ty, doanh nghiệp, tổ chức. Đặc biệt, với tốc độ công nghiệp hóa phát triển như vũ bão hiện nay, lượng nước thải đổ ra môi trường ngày càng nhiều, thành phần hóa chất độc hại trong nước thải ngày càng phức tạp hơn. Chính vì thế mà vấn đề xử lý nước thải đang là một việc làm rất cấp bách đối với các doanh nghiệp. Có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải thông dụng, mỗi một phương pháp xử lý đều có những ưu nhược điểm khác nhau, tuy nhiên phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ trao đổi ion hiện nay đang được các công ty, tổ chức, doanh nghiệp lựa chọn hàng đầu nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi của nó.

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn… cũng như các hợp chất của xyanua, asen, photpho, các chất phóng xạ. Phương pháp trao đổi ion cho phép thu hồi các thành phần kim loại rất tốt và đạt được mức độ làm sạch cao. Vì vậy nó là một phương pháp được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước thải.

Bản chất của quá trình trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng diện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này được gọi là các chất trao đổi ion (ionit), chúng hoàn toàn không tan trong nước. Các chất trao đổi ion có khả năng trao đổi các ion dương từ dung dịch điện ly ( hay còn gọi là các cationit ) và chúng mang tính acid. Các chất có khả năng trao đổi với các ion âm (anionit) và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọi chúng là ionit lưỡng tính. Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo.

Mô tả phương pháp trao đổi ion trong xử lý nước thải

Quá trình trao đổi icon được ứng dụng rất rộng rãi, điển hình là thường ứng dụng để làm mềm nước, khử khoáng và khử NH4+. + Làm mềm nước: ứng dụng quan trọng của quá trình trao đổi ion là làm mềm nước, trong đó các ion Ca2+ và Mg2+ được tách khỏi nước và thay thế vị trí Na+ trong hạt nhựa. Đối với các quá trình làm mềm nước, thiết bị trao đổi ion axit mạnh với Na+ được sử dụng. + Khử khoáng: trong quá trình khử khoáng, tất cả các ion âm và các ion dương đều bị khử khỏi nước. Nước di chuyển qua hệ thống hai giai đoạn gồm bộ trao đổi cation axit mạnh ở dạng H+ nối tiếp với bộ trao đổi anion bazơ mạnh ở dạng OH -. + Khử NH4+ (ammonium): quá trình trao đổi ion có thể được dùng cô đặc NH4+ có trong nước thải. Trong trường hợp này, phải sử dụng chất trao đổi chất có tính lựa chọn NH4+ cao chẳng hạn như clinoptilolite. Sau khi tái sinh, dung dịch đậm đặc có thể được chế biến thành phân bón.

Thực trạng ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi trường nước hiện nay đang là một bài toán khó đối với bất kể quốc gia nào, trong đó có Việt Nam. Với tốc độ phát triển kinh tế, xã hội như hiện nay, lượng nước thải đổ ra môi trường ngày càng nhiều với các thành phần hóa chất độc hại ngày một phức tạp. Chính vì thế, lựa chọn các phương pháp xử lý nước thải trở nên vô cùng cấp bách. Mỗi phương pháp xử lý đều có những ưu nhược điểm và chi phí khác nhau. Trong đó, phương pháp trao đổi ion hiện đang được các doanh nghiệp lựa chọn.

Phương pháp trao đổi ion là gì?

Phương pháp trao đổi ion là quá trình tách riêng những ion không mong muốn ra khỏi dung dịch và thay thế bằng những ion khác.

Quá trình trao đổi ion được diễn ra bằng các phản ứng hóa học trong một thiết bị chuyên dụng (gồm 2 pha: pha lỏng và pha rắn).

Cơ sở của phương pháp trao đổi ion: là dựa trên sự phản ứng hoá học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn.

Hay nói cách khác, trao đổi ion là một quá trình gồm các phản ứng thế giữa các ion trong pha lỏng và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi).

Nhờ đó, các ion trong pha lỏng dễ dàng thế chỗ các ion có trên khung của nhựa trao đổi. Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa trao đổi và các loại ion khác nhau.

Có hai phương pháp trao đổi ion là:

Trao đổi ion với lớp nhựa chuyển động – vận hành và tái sinh liên tục

Trao đổi ion với lớp nhựa đứng yên – vận hành và tái sinh gián đoạn.

Ứng dụng phương pháp trao đổi ion trong xử lý nước thải

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng trong xử lý nước thải và kể cả nước nguồn.

Các hệ thống trao đổi ion được sử dụng để xử lý nước với mục đích làm mềm nước, khử kim loại và các ion kim loại, khử nitrat…có trong nước. Đây được xem là bước tiền xử lý để giúp cho những quá trình xử lý nước thải phía sau được thuận lợi và hiệu quả hơn.

Trong xử lý nước cấp, phương pháp trao đổi ion được sử dụng để khử các muối, làm mềm nước, khử nitrat, khử màu, khử mùi, khử kim loại và các ion kim loại nặng có trong nước.

Trong xử lý nước thải, phương pháp trao đổi ion được sử dụng để loại bỏ các kim loại (kẽm, đồng, crom, niken, chì, thuỷ ngân, cadimi, vanadi, mangan,…),các hợp chất của asen, photpho, xyanua và các chất phóng xạ.

Ưu điểm phương pháp trao đổi ion

Như đã nói ở trên, bất cứ phương pháp xử lý nước thải nào cũng đều có những ưu, nhược điểm và chi phí khác nhau. Tất cả sự lựa chọn là tùy thuộc vào mục đích sử dụng, loại nước thải, tải trọng và khả năng tài chính của mỗi khách hàng.

Ưu điểm của phương pháp trao đổi ion là:

Xử lý triệt để và có chọn lọc (loại bỏ thành công các kim loại Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn, hợp chất của xyanua, asen, photpho, các chất phóng xạ)

Cho phép thu hồi các thành phần kim loại tốt

Ít tiêu tốn năng lượng

Thời gian sử dụng của các hạt nhựa ion lâu dài

Nhược điểm của phương pháp trao đổi ion là:

Chi phí lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng khá cao

Nếu trong nước tồn tại các hợp chất hữu cơ hay ion Fe3+, chúng sẽ bám dính vào các hạt nhựa ion, làm giảm khả năng trao đổi ion của nhựa.

Chỉ phù hợp sử dụng cho các trường hợp đòi hỏi xử lý cao.

Công nghệ MET – giải pháp xử lý nước bằng phương pháp cơ học

Thiết kế nhỏ gọn, vận hành đơn giản, tiết kiệm chi phí nhưng mang lại hiệu quả xử lý cao đến 99,9% là những ưu điểm tuyệt vời của công nghệ xử lý nước MET – một trong những cái tên không thể thiếu được trong công nghệ xử lý nước thải.

Công ty TNHH Công Nghệ Xử Lý Nước TA là một trong những công ty chuyên thiết kế, lắp đặt và vận hành các hệ thống xử lý nước thải, nước cấp uy tín nhất trên thị trường Việt Nam. Với ưu thế nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ môi trường, chúng tôi đã thi công rất nhiều công trình xử lý nước thải cho các tòa nhà chung cư, bệnh viện, khu công nghiệp, trạm xăng và các hộ gia đình,…..

Bên cạnh đó chúng tôi còn nhận nâng cấp và cải tạo hệ thống cho các đơn vị, doanh nghiệp có nhu cầu mở rộng hệ thống và thay đổi công nghệ hiệu quả hơn. So với phương pháp trao đổi ion, công nghệ MET có phần nhỉnh hơn hẳn với những ưu điểm sau:

Công nghệ MET tiết kiệm được tối đa diện tích xây dựng và kết cấu

Linh hoạt ứng dụng cho nhiều quy mô với các tải trọng khác nhau

Hiệu suất xử lý cao do sử dụng phương pháp cơ học

Vận hành đơn giản, tự động hóa, khả năng đồng bộ cao

Linh động xử lý đối với các nguồn nước có chất lượng đầu vào không ổn định

Chi phí lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng thấp hơn so với các công nghệ khác

Tự hào là công nghệ Việt do chính người Việt sáng chế, đạt nhiều giải thưởng, chỉ cần lắp đặt một lần sẽ dùng được hơn 20 năm, công nghệ MET đảm bảo sẽ làm hài lòng tất cả những khách hàng khó tính nhất.

1. Nhược điểm của công nghệ xử lý nước cấp hiện nay

Các nhà máy xử lý nước cấp tại Việt Nam có quy trình xử lý nước khá đơn giản, chủ yếu sử dụng công nghệ lắng, lọc truyền thống (tham khảo tại http://ngoenvironment.com/vn/Tin-tuc-n37-QUY-TRINH-XU-LY-NUOC-CAP-CHO-SINH-HOAT-PHO-BIEN-TAI-CAC-NHA-MAY-NUOC-d149.html ). Công nghệ này có ưu điểm về chi phí đầu tư rẻ, xử lý cơ bản được các thành phần ô nhiễm như độ đục, chất hữu cơ ở mức thấp (COD < 5 mg/L), các kim loại trong nước như Fe, Mn, Mg, Ca, tuy nhiên quy trình này cũng tồn tại nhiều nhược điểm:

Sử dụng hóa chất như Nước vôi, PAC, polymer hoặc thuốc tím (KMnO4) để xử lý các thành phần ô nhiễm, trường hợp định lượng hóa chất dư hoặc không đúng sẽ tạo ra các độc tố trong nguồn nước hoặc hiệu suất xử lý sẽ thấp.

Việc quản lý chất lượng nước được thực hiện bằng xét nghiệm định kỳ (hàng tháng, hàng quý) của cơ quan chức năng, nhiều nhà máy nước chưa có quan trắc tự động, dẫn đến khó kiểm soát chất lượng nước ở mọi thời điểm, chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào trình độ vận hành và khả năng quản lý của từng chủ đầu tư. Đây là điểm bất hợp lý trong chính sách quản lý chất lượng nước tại Việt Nam. Theo Nghị định 40/2023/NĐ-CP có hiệu lực từ 1/7/2023 thì các cơ sở sản xuất có quy mô xả thải từ 500 m3/ngày đêm – 1000 m3/ngày đêm đã phải lắp đặt hệ thống quan trắc tự động liên tục, trong khi đó các nhà máy nước cấp có quy mô sản xuất nước lên tới hàng trăm nghìn m3 nước/ngày đêm thì lại chưa có quy định quản lý tương tự.

Công nghệ truyền thống không có khả năng xử lý các thành phần ô nhiễm phức tạp trong nước cấp nếu nguồn nước bị ô nghiễm do việc xả thải chưa đạt chuẩn từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, và nông nghiệp hay bị nhiễm mặn ví dụ:

(ii) Chất hữu cơ hòa tan (thành phần COD có kích thước < 0,4µm)

2. Giải pháp xử lý bằng phương pháp trao đổi Ion (Ion exchange Resin) do NGO thiết kế

Phương pháp xử lý bằng trao đổi ion hiệu suất rất cao trong việc loại bỏ các ion trong nước thải, bao gồm Ion cation tạo nên độ cứng của nước, các thành phần COD tan trong nước hay các ô nhiễm kim loại độc hại trong nước. Trong các biện pháp xử lý tinh bao gồm RO, Điện phân, Điện thẩm tách, trao đổi Ion thì sử dụng vật liệu nhựa trao đổi ion (resin) có ưu điểm về chi phí đầu tư thấp hơn và vận hành cũng đơn giản hơn.

Các vật liệu trao đổi ion cũng được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải phức tạp, chủ yếu để loại bỏ kim loại nặng trong nước

3. NGO cung cấp tất cả các vật liệu nhựa trao đổi ion (Resin) sử dụng cho NƯỚC CẤP, NƯỚC SIÊU TINH KHIẾT, NƯỚC THẢI

4. Tại sao bạn nên liên hệ NGO khi cần vật liệu hoặc hệ thống lọc nước trao đổi ion?

Trên thị trường có rất nhiều đơn vị thương mại cung cấp vật liệu lọc nước trao đổi Ion, và có hàng nghìn loại Resin khác nhau với tính chất hóa lý khác nhau, tính chất nước khác nhau sẽ cần vật liệu khác nhau, đặc biệt phải đánh giá được các thành phần khác trong nguồn nước có khả năng cản trở quá trình xử lý của vật liệu. Do đó, bạn cần một đơn vị có năng lực thí nghiệm, thiết kế và am hiểu về vật liệu như NGO để tránh đầu tư không hiệu quả.

N GO trực tiếp hợp tác với các nhà khoa học và bộ phận R & D tại một trong những nhà máy sản xuất Resin lớn nhất trên thế giới để lựa chọn đúng chủng loại vật liệu cho từng vấn đề mà doanh nghiệp gặp phải trong xử lý nguồn nước cấp, cũng như nước thải tại nhà máy của mình.

NGO cung cấp vật liệu cho các doanh nghiệp trực tiếp từ Nhà máy sản xuất mà không thông qua bất kỳ một trung gian thương mại nào, với NGO chi phí cho doanh nghiệp sẽ luôn được tối ưu.

5. Bồn lọc nước trao đổi Ion và hệ thống xử lý nước tích hợp

Doanh nghiệp quan tâm đến giải xử lý nước cấp đầu vào hoặc có nhu cầu về các vật liệu trao đổi ion, vui lòng liên hệ với NGO qua SĐT (024) 3566 8225 hoặc email pháp [email protected] để được tư vấn trực tiếp.