Độ cứng và cách làm mềm nước

1, Độ cứng của nước trong tự nhiên.

Trong tự nhiên, có rất nhiều nguồn nước có độ cứng thấp. Ví dụ, trong nước mưa, độ cứng của nước gần như bằng 0. Ngoài ra, độ cứng của nước sông và phần lớn ao hồ ở đồng bằng cũng rất thấp vì nguồn nước của chúng là nước mưa. Điều này có thể là nguyên nhân làm cho phần lớn sinh vật thủy sinh khó thích nghi với nước cứng. Tuy nhiên, suối, ao hồ ở những vùng núi đá vôi lại có độ cứng khá cao. Hầu như tất cả nước ngầm đều có độ cứng rất cao.

Ở Hà Nội, nước máy có độ cứng tạm thời từ 250-320 ppm, tức là 5-6,4 mgdl/l hay 14-18 dH. Trong khi đó, nước giếng khoan (chưa qua xử lý) ở Hà Nội có độ cứng tạm thời từ 250-450 ppm, tức là 5-9 mgdl/l hay 14-15 dH. Tuy nhiên, độ cứng của nước ở các khu vực khác tùy thuộc vào các yếu tố địa chất, khí hậu, và môi trường xung quanh. Do đó, việc đo độ cứng của nước là điều cần thiết để đảm bảo chất lượng nước sạch cho mục đích sử dụng, bảo vệ sức khỏe con người và động vật.

Độ cứng và cách làm mềm nước

Làm mềm nước là một quá trình phức tạp và có rất nhiều phương pháp để đạt được kết quả như mong muốn. Tuy nhiên, các phương pháp này đòi hỏi nỗ lực và chi phí khác nhau. Trong số đó, các muối bicarbonat rất không bền và dễ bị phân hủy bởi các thay đổi nhỏ trong môi trường xung quanh. Để giải quyết vấn đề này, có nhiều cách để làm cho muối bicarbonat kết tủa như sau:

• Làm nóng nước: Một phương pháp đơn giản nhất để làm giảm độ cứng của nước là đun nóng nước. Đây là cách hiệu quả để giảm độ cứng của nước.
• Làm nước lưu động liên tục: Khuấy liên tục hoặc bơm tuần hoàn liên tục nước cũng có tác dụng giảm độ cứng của nước. Tuy nhiên, phương pháp này khá chậm và trong nhiều trường hợp, sự phân hủy bicarbonat chậm hơn sự hòa tan bicarbonat mới từ các nguồn khác vào nước.
• Chưng cât nước: Nước cất có thể được coi là nước tinh khiết hoàn toàn, vì vậy chưng cât nước là một trong những phương pháp để làm mềm nước.
• Lọc RO (thẩm thấu ngược): Công nghệ lọc RO cho phép loại bỏ gần như tất cả các chất hòa tan và không hòa tan khỏi nước, nước lọc RO có thể coi là nước tinh khiết. Tuy nhiên, nước lọc RO không bằng nước cất.
• Trao đổi ion: Đây là một phương pháp được sử dụng phổ biến nhất và giá thành rẻ hơn so với các phương pháp khác. Phương pháp này dựa trên việc đưa nước qua một vật liệu chứa các ion dương hoạt động mạnh hơn Ca2+ và Mg2+. Vật liệu này sẽ hấp thụ các ion Ca2+ và Mg2+ trong nước và nhả ra các ion mạnh hơn kia, tạo ra hợp chất carbonat không kết tủa. Vật liệu này được gọi là cationit (hay cation-exchange resyn). Thông thường người ta dùng 2 loại cationit là Na-cationit và H-cationit tương ứng với các ion là Na+ và H+ và các hợp chất tạp ra tương ứng là Na2CO3 và H2CO3 (H2CO3 sẽ bị phân tích ngay thành H2O và CO2). Khi các cationie đã hết khả năng trao đổi, người ta phải hoàn nguyên tức là phục hồi lại các ion dương cho nớ. Đối với Na-cationit, người ta dùng muối ăn NaCl, đối với H-cationit, người ta dùng axit. Thiết bị trao đổi Na-cationit thông thường có thể hạ thấp độ cứng của nước xuống đến mức dưới 10ppm. Nếu được thiết kế đặc biệt, thiết bị này có thể hạ xuống dưới 2 ppm. Mỗi lít hạt Na-cationie có khả năng trao đổi khoảng từ 2-6 gam đường lượng tùy loại, tức là có thể làm hạ độ cứng từ 300-1000 lit nước có độ cứng 6mgdl/l xuống 0 trước khi phải hoàn nguyên. H-cationit có khả năng trao đổi mạnh hơn Na-cationit và cũng triệt để hơn vì có loại bỏ hoàn toàn gốc carbonat ra khỏi nước. Tuy nhiên, H-cationit có giá thành cao hơn nhiều lần, chi phí vận hành cũng cao hơn (axit đắt hơn muối ăn) và yêu cầu vận hành nghiêm ngặt hơn do phải dùng axit, nên ít được sử dụng. Ngoài cách trao đổi ion dương, người ta còn dùng cả trao đổi ion âm để loại bỏ ion HCO3- ra khỏi nước. Phương pháp này thường chỉ được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện, ở đó họ dùng cả Na-cationit, H-cationit và anionit nối tiếp trong một hệ thống. Phương pháp trao đổi ion này được áp dụng triệt để trong ống lọc Dileka. Sản phẩm này được chế tạo và sản xuất ở Nhật Bản và hiện đang được bán trên thị trường Việt Nam. Dileka cho phép tiết kiệm điện và làm sạch nước triệt để nhưng vẫn giữ lại các khoáng chất có lợi cho sức khỏe.