Nhựa hấp phụ & trao đổi ion tăng tốc quá trình tái sử dụng nước

Nước thải công nghiệp thường chứa các kim loại nặng như đồng, chì, kẽm và cadmium, có hại cho môi trường và sức khỏe con người và thách thức để loại bỏ thông qua xử lý sinh học. Nhựa có thể loại bỏ hiệu quả các ion kim loại này thông qua hấp phụ hóa học hoặc trao đổi ion.
Trong trao đổi ion, các nhóm điện tích trên bề mặt nhựa trao đổi với các ion kim loại nặng trong nước thải, liên kết các ion kim loại với nhựa trong khi giải phóng các ion hydro hoặc Natri. Nhựa chelating hấp thụ chắc chắn các ion kim loại bằng cách tạo thành các liên kết hóa học trong ma trận nhựa:

R-H⁺ + Cu^{2 +} → R-cu^{2 +} + 2h⁺

Trong đó,

• R-H⁺: Ion hydro (H⁺Trên nhựa, có thể trao đổi với cation trong dung dịch nước
• Cu^{2 +}: Ion đồng (Cu^{2 +}) Trong dung dịch nước

Một số nước thải công nghiệp chứa các hợp chất hữu cơ chịu lửa (ví dụ, Phenol, thuốc nhuộm), không chỉ làm giảm chất lượng nước mà còn có thể tạo ra mùi và sự đổi màu. Nhựa hấp phụ có thể loại bỏ các chất hữu cơ này thông qua sự hấp phụ vật lý, đảm bảo nước sạch và đáp ứng các tiêu chuẩn tái sử dụng.

Nhựa macroporous loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ thông qua sự hấp phụ vật lý. Diện tích bề mặt lớn và cấu trúc xốp của chúng cung cấp các vị trí hấp phụ cho các phân tử hữu cơ, nơi tương tác kỵ nước giữa các hợp chất hữu cơ và bề mặt nhựa giữ lại các phân tử trên nhựa:

C_{Hữu Cơ} + R → R-C_{Hấp phụ}

Trong đó,

• C: Chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải
• R: Vị trí hấp phụ trên nhựa.

Các phân tử hữu cơ bám vào lỗ chân lông hoặc bề mặt của nhựa thông qua các lực liên phân tử.

Một số nước thải công nghiệp chứa hàm lượng canxi và magiê cao, làm tăng độ cứng của nước. Các ion độ cứng này có thể làm tăng tỷ lệ đường ống thiết bị, ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống. Làm mềm nước thông qua nhựa ngăn ngừa mở rộng và đảm bảo hoạt động của thiết bị thông thường.

Trong quá trình làm mềm nước, các ion Natri trên bề mặt nhựa trao đổi cation với các ion canxi và magiê trong nước, loại bỏ các ion cứng và làm mềm nước:

2r-na + Ca^{2 +} → R₂Ca + 2na⁺

Trong đó,

• R: Ma Trận nhựa
• Na: Ion Natri
• Ca: ion canxi

Nhựa loại bỏ các ion cứng bằng cách trao đổi các ion Natri cho các ion canxi, đạt được hiệu quả làm mềm.

Nitơ amoniac và Nitrat là chất ô nhiễm vô cơ phổ biến trong nước thải, đặc biệt là trong nước thải từ ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn. Loại bỏ các chất ô nhiễm này giúp giảm nguy cơ sinh dưỡng nước và giảm tác động sinh thái của nước thải.

Nhựa trao đổi Cation trao đổi với các ion Nitơ Amoniac trong nước thải, liên kết Nitơ Amoniac với nhựa. Nhựa trao đổi Anion loại bỏ các ion Nitrat thông qua quá trình trao đổi:

Loại bỏ Nitơ Amoniac:

R-H + nh₄⁺ → R-NH₄ + H⁺

Trong đó,

• R: Ma Trận nhựa
• H: ion ban đầu có mặt trên nhựa trao đổi cation
• Nh₄⁺: Ion Nitơ Amoniac

Trong quá trình trao đổi này, nhựa hấp thụ các ion ô nhiễm mục tiêu, làm sạch nước.

Loại bỏ các ion Nitrat:

R-cl + no₃^- → R-NO₃ + CL^-

Trong đó,

• R: Ma Trận nhựa
• CL: ion ban đầu có trên nhựa trao đổi Anion
• Không₃^-: Ion Nitrat

Trong quá trình trao đổi này, nhựa hấp thụ các ion ô nhiễm mục tiêu, làm sạch nước.