Hạt cation là gì? Ứng dụng hạt cation trong xử lý nước

Hạt Cation là một loại hạt ion khá phổ biến trong quá trình xử lý nước, ứng dụng nhiều trong việc xử lý nước thải, nước công nghiệp hoặc chính nước sử dụng trong gia đình của mình. Mỗi loại hạt Cation sẽ có một công dụng riêng, hãy cùng Thiết bị ngành nước Song Phụng tìm hiểu qua bài viết này nhé!

Cation là gì?

Cation là những hạt tích điện dương hình thành khi một nguyên tử trung hòa mất đi một hoặc nhiều electron. Sự mất mát này tạo ra sự mất cân bằng giữa số lượng proton mang điện tích dương trong hạt nhân và số lượng electron mang điện tích âm ở lớp vỏ nguyên tử. Do đó, nguyên tử trở thành một ion mang điện tích dương, được gọi là cation.

Cation thường được hình thành từ các nguyên tử của:

• Kim loại: Đặc biệt là các kim loại nhóm IA và IIA (kim loại kiềm và kiềm thổ), các kim loại chuyển tiếp, lanthanide và actinide.
• Một số nguyên tử phi kim: Trong một số điều kiện đặc biệt, một số nguyên tử phi kim cũng có thể mất electron để tạo thành cation.

Hạt cation là gì?

Hạt cation, hay còn gọi là nhựa trao đổi ion dương, đóng vai trò quan trọng trong việc làm mềm nước và khử khoáng. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi các ion dương. Cụ thể, hạt cation sẽ hấp thụ các ion canxi (Ca2+), magie (Mg2+) và mangan (Mn2+) có trong nước, thay thế chúng bằng các ion khác như natri (Na+) hoặc hydro (H+). Nhờ đó, độ cứng của nước giảm đáng kể, loại bỏ các cặn bẩn và kim loại nặng, giúp bảo vệ thiết bị gia dụng và nâng cao chất lượng nước sinh hoạt.

Có mấy loại hạt Cation?

Hạt Cation là những hạt ion trao đổi ion dương, trong quá trình lọc nước, loại hạt này giúp bắt giữ các ion dương gây cưng nước, giúp nước trở nên mềm hơn và tinh khiết hơn. Hạt Cation cũng được phân loại khá đa dạng, dựa theo nguồn gốc, kết quả, hoặc theo gốc ion.

Phân loại theo nguồn gốc xuất xứ

Khi lựa chọn hạt lọc nước, đặc biệt là hạt cation, nhiều người thường quan tâm đến xuất xứ của sản phẩm. Các thương hiệu đến từ Hàn Quốc, Nhật Bản, Đức, Mỹ, Anh, Trung Quốc và Ấn Độ đều có mặt trên thị trường. Tuy nhiên, việc đánh giá chất lượng của một hạt lọc không chỉ đơn thuần dựa vào quốc gia sản xuất. Mà còn phụ thuộc vào các yếu tố như quy trình sản xuất, nguyên liệu đầu vào, kích thước hạt, độ tinh khiết của hạt…

Phân loại theo loại nhựa làm ra Hạt Cation

Hạt nhựa trao đổi ion có nhiều loại, và màu sắc của chúng thường phản ánh độ tinh khiết cũng như loại nhựa và nhóm chức được sử dụng.               

Đối với hạt nhựa cation dạng macroporous, hạt nhựa được sản xuất từ styrene thường có màu vàng nhạt đến nâu xám, tùy thuộc vào loại cation và các chất phụ gia được thêm vào trong quá trình sản xuất. 

Trong khi đó, hạt nhựa styrene dạng gel có màu vàng trong suốt hoặc vàng nhạt, phản ánh độ tinh khiết cao hơn. Ngoài ra, hạt nhựa acrylic thường có màu trắng hoặc trắng sữa, một lần nữa nhấn mạnh độ tinh khiết và tính chất khác biệt của chúng so với các loại hạt khác. Màu sắc này không chỉ là dấu hiệu cho biết loại nhựa làm ra hạt cation mà còn cho thấy nhóm chức và các điều kiện trong quá trình sản xuất, bao gồm việc sử dụng các chất phụ gia nào. Màu sắc sáng hơn thường tương ứng với độ tinh khiết cao hơn, mang lại hiệu quả tốt hơn trong ứng dụng trao đổi ion.

Phân loại theo gốc ion

Hạt cation phân theo gốc ion sẽ có hai loại chính là gốc Na+ và gốc H+, mỗi loại đều có đặc điểm và ứng dụng riêng biệt. Hạt cation gốc Na+ hoạt động bằng cách trao đổi ion Na+ với các ion Ca2+ và Mg2+ trong nước cứng, từ đó làm mềm nước. Loại hạt này phổ biến nhờ giá thành hợp lý và quá trình hoàn nguyên đơn giản chỉ cần dùng muối NaCl. Tuy nhiên, một hạn chế là nồng độ Na+ trong nước sau khi lọc có thể tăng lên, điều này không phù hợp cho những người cần kiêng muối. Hạt cation gốc Na+ thường được sử dụng để làm mềm nước trong các ứng dụng sinh hoạt và công nghiệp.

Trong khi đó, hạt cation gốc H+ hoạt động bằng cách giải phóng ion H+ vào nước trong quá trình trao đổi ion, từ đó giảm độ pH của nước và khử khoáng. Ưu điểm của loại hạt này là khả năng khử khoáng cao và hiệu quả trong việc giảm độ pH. Tuy nhiên, quá trình hoàn nguyên của hạt cation gốc H+ phức tạp hơn, thường đòi hỏi sử dụng axit. Ngoài ra, nước sau khi lọc có tính axit, cần được điều chỉnh pH trước khi sử dụng. Hạt cation gốc H+ thường được sử dụng trong các ứng dụng khử khoáng nước, giảm độ pH, và kết hợp với hạt nhựa anion để loại bỏ các chất như NO2.

Tác dụng của hạt Cation trong xử lý nước

Với tuổi thọ cao, hạt nhựa cation không chỉ giảm chi phí bảo trì và sửa chữa mà còn là một giải pháp tiết kiệm chi phí lâu dài. Và sau đây là một số tác dụng tiêu biểu của tác dụng của hạt Cation:

• Làm mềm nước cứng: Thông qua quá trình trao đổi ion, hạt nhựa cation có khả năng loại bỏ các ion canxi và magie, giúp làm mềm nước một cách tự nhiên. 
• Ngăn ngừa sự hình thành cặn vôi: Hạt nhựa cation giúp bảo vệ thiết bị bằng cách chống hình thành cặn vôi từ đó kéo dài tuổi thọ của chúng.
• Xử lý chất lượng nước: Hạt nhựa cation cũng giúp cải thiện chất lượng nước, loại bỏ tạp chất, mang đến nguồn nước sạch và tinh khiết.

Có thể bạn quan tâm: Hạt Filox Là Gì? Toàn Bộ Thông Tin Bạn Cần Biết Về Vật Liệu Lọc Này

Cách sử dụng hạt Cation

• Bước 1: Chuẩn bị cột lọc bắt đầu bằng việc sử dụng cột lọc làm từ composite để đảm bảo độ bền và khả năng chịu áp lực tốt. 
• Bước 2: Cho hạt nhựa cation vào cột lọc, với lượng hạt nhựa phụ thuộc vào lưu lượng nước cần xử lý và độ cứng của nguồn nước. Trong quá trình lọc, nước cứng được dẫn qua cột lọc, và khi tiếp xúc với hạt nhựa cation, các ion canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) trong nước sẽ bị giữ lại. Đồng thời, các ion natri (Na+) từ hạt nhựa sẽ được giải phóng ra, giúp nước sau khi lọc có hàm lượng Ca2+ và Mg2+ giảm đáng kể, trở nên mềm hơn. Sau một thời gian sử dụng, khả năng trao đổi ion của hạt nhựa sẽ giảm dần, làm giảm hiệu quả lọc nước. 
• Bước 3: Để khôi phục lại khả năng hoạt động của hạt nhựa, cần thực hiện quá trình hoàn nguyên bằng dung dịch muối NaCl, dung dịch này sẽ giúp loại bỏ các ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi hạt nhựa và đưa các ion Na+ trở lại vị trí ban đầu. 
• Bước 4: Cuối cùng, nước thải sau quá trình hoàn nguyên sẽ chứa một lượng muối nhất định và cần được xử lý cẩn thận trước khi thải ra môi trường để đảm bảo an toàn và bảo vệ hệ sinh thái.

Kết luận

Hạt Cation là loại hạt ion âm giúp trao đổi ion dương ở trong nước, giúp nước mềm hơn, hạn chế những nguy cơ bị bệnh. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa nhiều gia đình biết đến việc sử dụng loại hạt này để thực hiện làm sạch nguồn nước của gia đình. Hy vọng bài viết của Thiết bị ngành nước Song Phụng giúp bạn hiểu được cation là gì, tầm quan trọng và cách sử dụng loại hạt này. Nếu bạn còn thắc mắc gì về quá trình vệ sinh nguồn nước thì hãy bình luận cho chúng tôi biết nhé!

Tìm hiểu thêm:

• Tìm hiểu về Hạt nhựa cation 220Na
• 5 vật liệu lọc nước công nghiệp hiệu quả hiện nay
• Báo giá vật liệu lọc nước chi tiết [Cập nhật mới nhất 2024]