Hệ thống xử lý nước DI Mixed Bed, EDI

Hệ thống xử lý nước DI Mixed Bed mang lại hiệu quả cao, loại bỏ hầu hết các Ion để có nước tinh khiết – siêu tinh khiết nhằm đáp ứng nhiều lĩnh vực đòi hỏi cao về chất lượng nước cho một số ngành đặc biệt.

Mục lục

1. Hệ thống xử lý nước DI Mixed Bed là gì? Các ứng dụng thực tế
2. Các ứng dụng của nước DI
3. Nguyên lý trao đổi ion của hạt nhựa DI
4. Nguyên lý tái sinh hạt nhựa
5. Hậu xử lý để có được chất lượng nước siêu tinh khiết
6. Hệ thống xử lý nước DI Mixed Bed giống và khác nhau như thế nào?
7. Thiết bị cần thiết nhất để theo dõi và giám sát
8. Khả năng cung cấp của chúng tôi – Công ty Hợp Nhất

1. Hệ thống xử lý nước DI Mixed Bed là gì? Các ứng dụng thực tế

Xin mời tham khảo lại bài “Hệ thống lọc nước RO”.

Nước DI (De-Ionized Water) còn gọi là nước khử ion – nước mà các ion (âm, dương) đã bị khử bằng phương pháp xử lý riêng hoặc kết hợp nào đó.

Nước DI mang tính định tính hơn định lượng, do đó cần đưa ra mức chất lượng phải đạt bằng đơn vị đo như MegaOhm hay µS/cm.

Cũng cần phân biệt nước khử Ion và nước tinh khiết là nước khử Ion là không còn chứa Ion nào trong đó tuy nhiên vẫn còn chứa các tạp chất không bị trạng thái ion, trong khi nước tinh khiết thì chỉ còn phân tử nước, ngoài ra không có Ion hay hợp chất nào khác.

Hiện nay, nhiều người vẫn cho rằng, hệ thống lọc nước RO, thiết bị chưng cất (lần 1, 2) là nước DI nhưng thực tế các hệ thống này chưa loại bỏ hết hoàn toàn ion nên cần kết hợp xử lý, ví dụ các kết hợp sau để có được nước khử ion:

Màng lọc RO -> Mixed Resin.
Màng lọc RO -> EDI.
Than hoạt tính -> Cation Resin -> Anion Resin -> Chưng cất.
Than hoạt tính -> Cation Resin -> Khử khí CO₂ -> Anion Resin -> Mixed Resin.

Trong bài này chủ yếu đề cập đến hệ xử lý nước DI theo hạt nhựa trao đổi ion và các kết hợp khác.

Chất lượng nước DI có thể đạt đến mức cao nhất là 18.2 MegaOhm hay đạt độ dẫn điện 0.055 µS/cm. Tuy nhiên, trong thực tế đạt hơn 10 MegaOhm đã là cao rồi

Kiểm tra chất lượng nước DI chỉ có thể bằng thiết bị gắn sẵn trên hệ thống (online) thì mới đảm bảo chính xác, còn mang mẫu đi kiểm tra nơi khác sẽ sai số khá lớn.

2. Các ứng dụng của nước DI

Việc xử lý nước bằng cách kết hợp dùng hạt nhựa với công nghệ khác đảm bảo chất lượng không còn ion, các tạp chất khác và như vi sinh.

Điện tử, bán dẫn.
Sản xuất hóa chất, mỹ phẩm.
Phòng thí nghiệm, nghiên cứu công nghệ mới.
Y khoa, công nghệ sinh học.
Xử lý bề mặt kim loại trước khi sơn, xi mạ.
Cho lò hơi cao áp.

3. Nguyên lý trao đổi ion của hạt nhựa DI

Nước cấp chứa ion dương (ví dụ Ca²⁺, Na⁺…) và ion âm (ví dụ SO4^2-,Cl …) được đi qua cột thứ nhất có chứa hạt nhựa dương gốc H. Tại đây, các ion dương bị giữ lại ở hạt nhựa dương bằng cách thay thế H của hạt nhựa, H sẽ tách khỏi hạt nhựa và đi vào nước.

3Resin-H + Ca²⁺+ Na⁺ -> 2Resin-Ca + Resin-Na + 3H⁺

Nước sau khi đã khử các ion dương thì chỉ còn lại ion âm, sẽ tiếp tục qua cột hạt nhựa âm, tại đó xảy ra trao đổi ion với nhóm OH^–của hạt nhựa và bị giữ lại.

3Resin-OH + SO4^2- + Cl^– -> 2Resin-SO₄ + Resin-Cl + 3OH^–

Các OH^– vừa bị tách ra ngay lập tức kết hợp với H⁺ có từ cột hạt dương trở thành H₂O

H + OH -> H₂O

Cột Cation và Anion tách biệt

Cột Cation và Anion tách biệt

4. Nguyên lý tái sinh hạt nhựa

Theo thời gian thì cả hạt nhựa dương và âm sẽ bão hòa, hiệu quả giảm dần. Việc tái sinh sẽ theo chu kỳ thiết kế ban đầu và dựa vào độ bão hòa thực tế khi hoạt động.

Hạt nhựa dương bão hòa sẽ được tái sinh bằng H từ HCl đã pha loãng và nhựa âm bão hòa sẽ được tái sinh bằng OH từ NaOH đã pha loãng. Khi tái sinh thì tất cả các ion dương, ion âm, hóa chất, nước đều xả bỏ ra đường thải.

2Resin-Ca + Resin-Na + 3HCl -> 3Resin-H + [Ca + Na + 3Cl (xả thải)]

2Resin-SO₄ + Resin-Cl + 3NaOH -> 3Resin-OH + [SO₄ + Cl + 3Na (xả thải)]

Hai đường xả thải từ 2 cột hạt nhựa cần cho vào 1 bể để trung hòa pH, hệ thống xử lý hóa học cho xử lý tiếp theo trước khi xả ra môi trường (vui lòng liên lạc với chúng tôi về xử lý nước thải tái sinh này).

Trong thực tế để mang lại hiệu quả cao hơn và độ bền cho thiết bị thì cần có bộ khử khí sau cột lọc hạt nhựa dương để loại bỏ khí hoàn tan bao gồm CO2, H2S…

5. Hậu xử lý để có được chất lượng nước siêu tinh khiết

Theo lý thuyết thì tất cả các Ion đều bị loại bỏ sau khi qua 2 cột lọc, tuy nhiên trên thực tế vẫn chưa triệt để, do đó cần có bước xử lý tiếp theo để đạt nước có chất lượng 10 – 18.1 MegaOhm gọi là nước siêu tinh khiết

Để hình dung tổng thể, có 3 phần xử lý, ví dụ như sau:

Tiền xử lý	Xử lý	Hậu xử lý
Lọc cát, lọc than	Cation – Degases – Anion	Mixed bed or Polisher
Lọc cát, lọc than	RO filtration	EDI

6. Hệ thống xử lý nước DI Mixed Bed giống và khác nhau như thế nào?

Khi đề cập đến bộ DI, hầu hết là cột nhựa dương (Cation) và cột hạt nhựa âm (Anion) tách biệt nhau, ưu điểm là rất dễ dàng để tái sinh khi 2 hóa chất axit và bazơ có tính chất trái ngược, tuy nhiên chưa đạt được mức độ khử ion cao nhất mà phải xử lý tiếp theo bằng nhựa dương, âm hỗn hợp, gọi là Mixed Bed.

Mixed Bed là gì? Mixed Bed thường dùng sau cột nhựa Cation – Anion hoặc sau màng RO để chất lượng nước có độ khử khoáng cao nhất, nhược điểm là khá tốn thời gian do phải tách nhựa hỗn hợp ra trước khi tái sinh và trộn đều lại sau khi tái sinh. Tái sinh có thể tại tháp (Mixed Bed) hoặc lấy ra tái sinh bên ngoài (Polisher Tower).

Bộ EDI tái sinh liên tục sẽ thay thế Mixed Bed, tuy nhiên ở năng suất lớn thì chi phí đầu tư khá cao.

Để đạt độ khử khoáng như nhau thì có thể kết hợp một trong các cách sau:

RO 2 lần -> EDI.
RO 1, 2 lần -> Mixed Bed.
Cation –> Degas -> Anion -> Mixed Bed.

Hệ thống xử lý nước DI Mixed Bed hoạt động trên nguyên lý là như trên, tuy nhiên tùy thuộc vào nguồn nước đầu vào, năng suất và chất lượng sau xử lý mà chọn hệ thống khử khoáng phù hợp để chi phí đầu tư và vận hành thấp nhất.

Sơ đồ hệ thống xử lý nước Cation – Anion – Mixed Bed