PHUƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION
1- Giới thiệu
Phương pháp trao đổi ion được sử dụng rộng
rãi trong các quá trình xử lý nước thải cũng
như nước cấp
Trong xử lý nước cấp, phương pháp trao đổi
ion thường được sử dụng để khử các muối,
khử cứng, khử khoáng, khử nitrat, khử màu,
khử kim loại và các ion kim loại nặng và các
ion kim loại khác có trong nước
Trong xử lý nước thải, phương pháp trao đổi
ion được sử dụng để loại ra khỏi nư
ớc các kim
loại (kẽm, đồng, crom, nikel, chì, thuỷ ngân,
cadimi, vanadi, mangan,…),các hợp chất của
asen, photpho, xianua và các chất phóng xạ.
Phương pháp này cho phép thu hồi các chất
có giá trị với độ làm sạch nước cao
 Nhược điểm chính của ph
ương pháp này là
chi phí đầu tư và vận hành khá cao nên ít
được sử dụng cho các công trình lớn và
thường sử dụng cho các trường hợp đòi hỏi
chất lượng xử lý cao.
 Ưu điểm của phương pháp là rất triệt để và
xử lý có chọn lựa đối tượng.

2- Cơ sở của phương pháp:
Là quá trình trao đổi ion dựa trên sự t
ương tác

anion thì được gọi là ionit lưỡng tính .
 Về cấu tạo : trong cấu tạo của chất trao đổi
ion, có thể phân ra hai phần .Một phần gọi là
gốc của chất trao đ
ổi ion, một phần khác gọi là
nhóm ion có thể trao đổi (nhóm hoạt tính ).
Chúng hoá hợp trên cốt cao phân tử.
Dùng phương pháp tổng hợp hoá học ,người
ta chế tạo được chất trao đổi ion hữu cơ g
ọi là
nhựa trao đổi ion (resin) .Resin được tạo ra
bởi sự trùng ngưng từ styren
vàdivinylbenzen(DVB). Phân t
ử styren tạo nên
cấu trúc cơ b
ản của Resin. DVB là những cầu
nối giữa các polime có tính không hoà tan và
giai bền. Cầu nối trong Resin là cầu nối 3
chiều. Trong Resin có cấu trúc rỗng .
Phân loại : có 4 loại Resin
- Resin Cation acid mạnh
- Resin Cation acid yếu
- Resin Anion bazơ mạnh
- Resin Anion bazơ yếu
 Tính chất vật lý
o Màu sắc : vàng, nâu, đen, thẩm. Trong quá
trình sử dụng nhựa , màu sắc của nhựa mất
hiệu lực thường thâm hơn một chút.
o Hình thái : nhựa trao đổi ion thường ở dạng
tròn

của lượng ion có thể trao đổi trong một loại
chất trao đổi ion. Có 2 phuơng pháp biểu thị
dung lượng trao đổi .Theo thể tích đlg/m3;
theo khối lượng mgđl/g.
-Tổng dung lượng trao đổi : chỉ tiêu này biểu
thị lượng gốc hoạt tính có trong chất trao đổi .

- Dung lượng trao đ
ổi cân bằng : biểu thị dung
lượng trao đổi lớn nhất của chất trao đổi ion
trong một loại dung dịch nào đó đã định ,nên
không phải là hằng số
- Dung lượng trao đổi làm việc : Dung lượng
trao đổi được xác định dưới điều kiện vận
hành thực tế.
 Tính năng thuận nghịch của phản ứng trao
đổi ion:
Phản ứng trao đổi ion là phản ứng thuận
nghịch . Dựa trên tính chất này người ta dùng
dung dịch chất hoàn nguyên , thông qua chất
trao đổi ion đã mất hiệu lực để khôi phục lại
năng lực trao đổi của nó .
CaR 2 + 2H +( nhựa trao đổi)Thí d
ụ : 2HR +
Ca 2+
2HR + Ca 2+(hoàn nguyên)CaR 2 + 2H+
 Tính acid , kiềm : tính năng c
ủa chất Cationit
RH và chất Anionit ROH ,giống chất điện giải
acid, kiềm.

.Trong công nghệ xử lý nước giả thuyết thích
hợp nhất coi chất trao đổi ion là vật chất có
cấu tạo dạng keo .Trên quan điểm đó ,ngu
ời ta
cho rằng trên bề mặt cao phân tử của chất
trao đổi ion có rất nhiều lớp đi
ện tích kép giống
bề mặt keo.
Ion trong lớp điện tích kép theo mức độ hoạt
động lớn nhỏ có thể phân ra : lớp hấp phụ và
lớp khuếch tán .Lớp ion có tính hoạt động
tương đối kém bị hấp phụ bám chặt vào bề
m
ặt cao phân tử gọi là lớp hấp phụ hay lớp cố
định ,nó bao gồm lớp ion bên trong và một bộ
phận ion ngược dấu .Cạnh ngoài lớp hấp phụ
,các ion có tính hoạt động tương đối lớn , có
khả năng khuếch tán vào trong dung dịch nên
gọi là lớp khuếch tán .
Khi nhựa trao đối ion gặp dung dịch nước có
chất điện giải, các tác dụng sau đây sẽ diễn ra:

o Tác dụng trao đổi :
Các ion ngược dấu trong lớp khuếch tán và
ion ngựoc dấu khác trong dung dịch trao đ
ổi vị
trí lẫn nhau .Nhưnh do quá trình trao đổi ion
không giới hạn ở lớp khuếch tán ,do quan hệ
cân bằng động ,trong dung dịch cũng có một
số ion ngược dấu trước tiên trao đổi đến lớp

- Nhựa chỉ sử dụng để trao đổi ion chứ không
dùng để lọc huyền phù ,chất keo và nhũ màu
.Sự có mặt các chất này có thể rút ngắn tuổi
thọ của nhựa .
- Loại bỏ các chất hữu cơ b
ằng nhựa rất phức
tạp ,cần có nghiên cứu đặc biệt
- Sự có mặt của khí hoà tan trong nước với
lượng lớn có thể gây nhiễu loạn hoạt đ
ộng của
nhựa .
- Các ch
ất oxy hoá mạnh Cl 2,O3,….có thể tác
dụng xấu lên nhựa .
 Quá trình vận hành:
 Trao đổi
 Rửa ngược
 Hoàn nguyên
 Rửa chậm và nhanh