Báo cáo Tham quan mô hình cột trao đồi ion tại trung tâm ETM, C4/5 đường Đinh Bộ Lĩnh, phường 26, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh

BÁO CÁO THAM QUAN MÔ HÌNH TRAO ĐỔI ION Ở TRUNG TÂM ETM Địa điểm tham quan C4/5 đường Đinh Bộ Lĩnh, phường 26, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh. Thành viên nhóm Phạm Thị Tuyết Nhung Lê Văn Tuấn 1. GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN TRAO ĐỔI ION Trao đổi ion là một dạng quá trình hấp thụ trong đó các ion của dung dịch thay thế những ion của chất trao đổi không hòa tan. 2 1. Nước máy 3 2. Cột lọc cát 5 3. Cột trao đổi cation 4 4. Cột trao đổi anion 1 5. Cột trao đổi hổn hợp 6. Nước sau khi xử lý 6 Hình 1. Mô hình cột trao đổi ion Dây chuyền của quá trình trao đổi ion: từ nguồn nước nguồn qua cột lọc cát (cột lọc dùng vật liệu là cát) qua cột nhựa cation đến cột nhựa anion rồi đến cột nhựa hỗn hợp. Cột nhựa cation Cột lọc cát Nước nguồn Cột nhựa anion Cột nhựa hỗn hợp Nước sau khi xử lý 2. CẤU TẠO CỦA CÁC CỘT TRONG MÔ HÌNH 2.1 Kích Thước Của Các Cột Cột lọc cát: chiều cao 1m54, đường kính 20cm; Cột cation: dùng nhựa R-H, chiều cao 1m54, đường kính 10cm; Cột anion: dùng nhựa R-OH, chiều cao 1m54, đường kính 10cm; Cột hỗn hợp: dùng cả hai loại nhựa R-H và R-OH, chiều cao 1m54, đường kính 10cm. 2.2 Đường Ống Và Van Được Lắp Theo Hình Sau 1. các van bướm bằng nhựa 2. ống cấp nước vào mô hình trao đổi ion. 2 1 Hình 2: Đường ống thu và chuyển nước qua các cột trao đổi và van cánh bướm. Khi muốn sử dụng mô hình cột trao đổi ion để sản xuất ra nước khử khoáng ta mở van tròn trên đường ống cấp nước cho chạy qua mô hình và thu nước đầu ra bằng can chuyên dùng. Nước sau khi qua mô hình trao đổi ion sẽ được lấy đi kiểm tra chỉ tiêu TDS, chỉ tiêu TDS đạt mức < 0,3 mg/l là đạt tiêu chuẩn. Ta lấy can chứa nước thu nước ngay tại đầu ra của mô hình. Trong quá trình vận hành luôn thường xuyên kiểm tra chỉ tiêu TDS, nếu chỉ tiêu TDS không đạt tiêu chuẩn thì lập tức phải dừng hoạt động mô hình để kiểm tra. Trên hệ thống đường ống ngoài các van dẫn nước đi theo chu trình của mô hình còn có các van xả sự cố. Các sự cố có thể gặp là tắc lọc, hay muốn kiểm tra từng cột riêng lẻ, khi đó sẽ đóng van dẫn nước và mở van xả sự cố thu nước ra ở đầu khác và tiến hành phân tích kiểm tra. Trên hệ thống có sử dụng van bằng nhựa (cánh bướm) và van sắt (van tròn). Việc dùng các van là không có vấn đề gì, ống nhựa thì dùng van nhựa và ống sắt dùng van sắt. Đường ống sắt dẫn nước vào đã được tính toán theo đúng lưu lượng thiết kế cho mô hình. Lưu lượng bao nhiêu thì người hướng dẫn không biết rõ. Nước trước khi qua cột trao đổi là nước đã đạt tiêu chuẩn là nguồn nước cấp. Nước qua cột trao đổi phải khử SS đến mức thấp nhất, việc sử dụng cột lọc cát trước các cột trao đổi ion là để khử SS (nhằm mục đích phòng ngừa trường hợp đường ống bị hư hỏng và SS gây ra do trong quá trình vận chuyển nước trong đường ống). Sau cột lọc cát là cột trao đổi nhựa cation sau đó nước chuyển qua xử lý tại cột trao đổi anion. Phải dùng cột trao đổi cation trước khi qua cột trao đổi anion bởi vì nếu dùng cột anion trước mà trong nước có các cation sẽ tạo ra các hydroxid kết tủa, nó sẽ làm hư nhựa và ảnh hưởng làm tắc quá trình trao đổi. Sau khi qua cột nhựa cation và cột anion là đến cột hỗn hợp. Mục đích sử dụng cột hỗn hợp là để trung hòa pH của nước, sao cho pH của nước đạt tiêu chuẩn từ 6,5 -7 không được lớn hơn và cũng không được nhỏ hơn vì sẽ không đạt đúng tiêu chuẩn. Vì nước qua cột nhựa trao đổi cation và cột trao đổi anion pH luôn biến động, qua cột nhựa trao đổi cation pH giảm, qua cột nhựa trao đổi anion pH tăng nên việc dùng cột trao đổi hỗn hợp là cần thiết. Cột cation lượng nhựa chiếm 70% thể tích cột; Cột trao đổi anion lượng nhựa chiếm 50% thể tích cột; Cột lọc cát số lượng cát chiếm 70% thể tích cột. Theo lý thuyết nhựa thường chiếm 2/3 thể tích cột, thể tích nhựa ở đây được tính toán dựa vào dung lượng và lượng ion có trong nước nguồn. Trong cột hỗn hợp nhựa cation và anion tính dựa vào đương lượng của cation và anion, đương lượng của tất cả các cation bằng đương lượng của tất cả các anion từ đó suy ra lượng nhựa cation và anion cần sử dụng. 2.3 Quá Trình Hoàn Nguyên Nhựa Khi nào kiểm tra chỉ tiêu TDS của nước đầu ra không đạt tiêu chuẩn thì tiến hành hoàn nguyên nhựa. Thời gian hoàn nguyên thường là khoảng 6 tháng. Khi hoàn nguyên thì dừng mô hình, mở nắp trên cột trao đổi ion và lấy toàn bộ nhựa đã qua trao đổi ra cho vào thau có chứa sẵn hóa chất. Hoàn nguyên nhựa cation dùng axit, hoàn nguyên nhựa anion dùng xút. Khi ngâm để hoàn nguyên có dụng cụ đảo nhẹ hạt nhựa trong môi trường hóa chất. Quá trình hoàn nguyên là quá trình động không phải quá trình tĩnh. Khi hoàn nguyên phải đảo nhẹ nhựa ở mức độ nhẹ vừa phải tránh đảo nhựa quá mạnh tay. Nếu nhẹ quá thì hạt nhựa không tiếp xúc tốt với hóa chất nên nhựa hoàn nguyên không tốt, nếu mạnh quá thì gây ra hiện tượng va đập mạnh sẽ làm vỡ hạt nhựa gây hỏng nhựa. Hạt nhựa không đều khi tái sử dụng lại dễ gây ra hiện tượng tắc khe, trở lực tăng, trôi hạt nhựa nhỏ khi rửa. Tùy theo loại nhựa là nhựa của Trung Quốc, Nhật Bản mà nó sẽ có thời gian sử dụng khác nhau. Mỗi loại nhựa được nhà sản xuất quy định một thời gian sống nhất định. Thông thường sau khi hoàn nguyên phải tiến hành thì nghiệm xác định lại dung lượng trao đổi của hạt nhựa và bổ sung nhựa cần thiết nếu có một ít bị hỏng. Ở đây, mô hình cột trao đổi ion đã được vận hành trong một thời gian dài, đã có nhiều kinh nghiệm nên quá trình hoàn nguyên rất tốt. Hoàn nguyên tốt và thật kỹ theo đúng yêu cầu thì sau khi hoàn nguyên toàn bộ lượng nhựa sẽ được đem vào cột trao đổi tiếp tục sử dụng mà không cần phải xác định lại dung lượng trao đổi, bổ sung nhựa và thời gian sử dụng rất lâu. Hiện nay thì chưa phải thay đổi nhựa mới. Nước qua mô hình cột trao đổi ion đạt tiêu chuẩn là nước khử khoáng dùng trong phòng thí nghiệm. Nước trong phòng thí nghiệm phải sạch các ion để loại bỏ các ảnh hưởng của nước trong quá trình pha hóa chất và thí nghiệm sẽ gây sai số. Sau chuyến tham quan mô hình ở trung tâm chúng em đã được biết rõ một mô hình trao đổi ion trong thực tế vận hành như thế nào, có một số điểm ứng dụng khác với lý thuyết đã được nêu trên. Do không đủ thời gian và điều kiện nên còn nhiều vấn đề không được người hướng dẫn nói rõ: lưu lượng của nước vào cột, đường ống xả sự cố vận hành như thế nào, chúng em có tự tìm hiểu nhưng không biết hiểu như thế là có đúng không.