Vai trò chất trao đổi ion trong làm sạch nước mía
Nhóm 4 GVHD: HỒ XUÂN HƯƠNG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM
Tiểu luận: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG BÁNH KẸO
Đề tài:

VAI TRÒ CỦA CHẤT TRAO ĐỔI ION
TRONG QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC MÍA
GVHD:HỒ XUÂN HƯƠNG
SVTH: NHÓM 4
NGUYỄN THỊ NGOC HẰNG
NGUYỄN ĐỨC HẬU 9278921
NGUYỄN ĐỨC HẬU
LỮ THỊ BÉ NGỌC
LỚP: ĐHTP5LT
Hồ Chí Minh, tháng 3, năm 2011
1
Vai trò chất trao đổi ion trong làm sạch nước mía
Nhóm 4 GVHD: HỒ XUÂN HƯƠNG
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 2 NỘI DUNG CHÍNH 4
2.1. Khái quát về chất trao đổi ion 4
2.1.1. Khái niệm và phân loại 4
2.2. Vai trò của chất trao đổi ion trong làm sạch nước mía 6
2.2.1. Làm mất ion của nước mía 6
2.2.2. Làm mềm nước mía 8
2.2.3. Thay thế các ion có khả năng tạo mật lớn bằng các ion tạo mật ít 8
2.2.4. loại ion Ca2+ trong nước mía) 9
CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 11

2.1. Khái quát về chất trao đổi ion.
2.1.1. Khái niệm và phân loại
Chất trao đổi ion là hợp chất cao phân tử, không tan trong nước, có khả năng giải phóng ion và
trao đổi ion của mình với ion khác có trong dung dịch.
Chất trao đổi ion dương có tính acid mạnh hoặc yếu và trao đổi ion âm
có tính kiềm mạnh và yếu.
Phân loại Nhóm hoạt động P* Cấu hình tiêu biểu
Acid mạnh Acid sunfuric 1
Acid yếu Acid cacboxylic 4-5 CH
2
-CH-CH
2
-
COOH
Acid yếu Acid photphoric 2-3
Kiềm mạnh Amin bậc bốn 1
Kiềm yếu Amin bậc hai 6-9
P* là logarit hằng số phân ly cảu acid và kiềm.
2.1.2. Tính chât, cơ chế hoạt động.[1]
Có thể biểu diễn sự trao đổi ion H+ với ion dương của dung dịch”
2R
d
H + Ca(HCO
3
)
2
= Rd
2
Ca + 2H
2

2(R
d2
COO
-
Na
+
) + CaCl
2
2(R
d
COO)-Ca
2+
+ 2NaCl
Những nhóm họat động tiêu biểu của chất trao đổi ion dương:
R-SO
3
(H) -Nhóm sunfonic
R-COOH -Nhóm cacboxylic
R-OH -Nhóm phenol
H- Đại diện cho ion H
+
và được thay thế bởi ion dương khác.
Chất trao đổi ion dương có tính acid mạnh chứa nhóm SO
3
H có thể trao đổi dễ dàng H
+
của
mình với tất cả trị số pH. Chất trao đổi ion dương có chứa nhóm COOH chỉ trao đổi trong môi
trường trung tính và môi trường kiềm. Chất trao đổi ion dương với nhóm hoạt động OH có tính
acid yếu chỉ cho ion H

H R-SO
3
-
+ H
+
SO
3
-
gắn chặt vào lóp lưới có thể chuyển động nhưng không rời vị trí của mình, ngược lại
ion H+ có thể chuyển động tự do bên trong hạt trao đổi và xoay quanh nó, và được gắn chặt
bằng lực hút tĩnh điện. Khi tiếp xúc với dung dịch, chất điện ly có thể xâm nhập vào mạng lưới
của hạt trao đổi. Nếu ion dương của chất điện ly có ái lực lớn hơn ion dương của chất trao đổi
thì xảy ra sự trao đổi ion . Ion H
+
của chất trao đổi ion, trao đổi với ion dương của chất điện ly
và ion H
+
khuếch tán vào dung dịch.
Có rất nhiều giả thuyết giải thích cơ chế quá trình trao đổi ion hiện nay còn chưa thống nhất
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 ,nguời ta cho rằng trên bề mặt cao phân tử của chất trao đổi ion có rất
nhiều lớp điện 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 mặt 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:
5
Vai trò chất trao đổi ion trong làm sạch nước mía

+
R
d
-
+ K
+
A
-
K
+
R
d
-
+H
+
A
-
(muối bất kỳ)
Chất trao đổi ion âm:
R
a
+
OH
-
+ H
+
Cl
-
R
a

2+
trước khi tái sinh cần cho NaCl qua lớp trao đổi để loại ion Ca
2+.
Nếu không cho muối NaCl thì khi cho H
2
SO
4
, CaSO
4
kết tủa sẽ tạo thành và đọng lại trên bề
mặt chất trao đổi.
Phản ứng tái sinh chất trao đổi dương :
2(K
+
R
d
-
) + 2H
+
SO4
2-
2(H
+
Rd
-
) + 2K
+
SO4
2-
Tái sinh chất trao đổi ion âm thường dung kiềm mạnh như NaOH (2-4 %) . Có thể dung

a
+
Vai trò chất trao đổi ion trong làm sạch nước mía
Nhóm 4 GVHD: HỒ XUÂN HƯƠNG
Cơ chế của mỗi loại trao đổi có thể biểu thị theo sơ đồ
Nước mía Nước mía
H
2
O H
2
O H
2
O
Loại trao đổi thong thường Loại ngịch đảo Loại hỗn hợp
Trong quá trình tái sinh phải dung một lượng NaCl vừa tốn tiền vừa tăng lượng mật cuối.
Theo nghiên cứu nếu loại 10mg CaO/100g chất khô thì lượng mật cuối tăng 0.004%, nếu loại
130mg CaO/100g chất khô thì lượng mật cuối tăng 0.05%. Mặt khác lượng nước dùng để phun
NaCl, để rửa trước và sau tái sinh khá lớn làm tăng tổn thất đường theo nước rửa và làm bẩn
môi trường xung quanh(nước thải chứa ít đường và NaCl). Để khắc phục nhược điểm này
người ta đã tìm được phương pháp tái sinh không dung NaCl mà dung mật đường gọi là
phương pháp Gryllus.
2.2.2. Làm mềm nước mía.
Làm mềm nước: trong nhà máy đường dung chất trao đổi để xử lý nước cho vào lò; trao đổi
ion Ca
2+
và Mg
2+
bởi Na
+
được giải phóng từ chu kỳ Na.

R
d
-
R
a
+
R
a
+
R
d
-
R
a
+
R
d
-
Cl
-
∞
Vai trò chất trao đổi ion trong làm sạch nước mía
Nhóm 4 GVHD: HỒ XUÂN HƯƠNG
-Quy trình Moebes: nước mía trong đi qua chất trao đổi ion âm có tính kiềm mạnh theo chu
kỳ CO
2
ở 90
O
C. Ở đây chừng 70% ion âm được trao đổi thành cacbonat:
RaCO

NH
4
OH +CaCO
3
+ Ca
2+
2A
-
Phương pháp này loại chừng 50% tro và 10% chất chứa nitơ
2.2.4. loại ion Ca2+ trong nước mía).
a)
c
b)
v
9
Na
+
Na
+

Na
+
Na
+
Na
+

Na
+
Na

-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
Ca

2+
Ca
2+
Ca
2+

Ca
2+
Na+
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl

+
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞
∞

[2] giáo trình công nghệ sản xuất đường. Trường ĐHCN TP Hồ Chí Minh.
[3] />12
Vai trò chất trao đổi ion trong làm sạch nước mía
Nhóm 4 GVHD: HỒ XUÂN HƯƠNG
BẢNG PHÂN CÔNG
TÊN CÔNG VIỆC
NGUYỄN THỊ NGỌC HẰNG Chương 1 mở đầu
bố cục chỉnh sửa
2.1.2. Tính chât, cơ chế hoạt động
2.2.1. Làm mất ion của nước mía.
NGUYỄN ĐỨC HẬU(09278921)
2.1.1. Khái niệm và phân loại
2.2. Vai trò của chất trao đổi ion trong làm
sạch nước mía.
Chương 3 kết luận
NGUYỄN ĐỨC HẬU
2.2.3. Thay thế các ion có khả năng tạo mật
lớn bằng các ion tạo mật ít.
2.2.4. loại ion Ca2+ trong nước mía.
LỮ THỊ BÉ NGỌC
2.2.2. Làm mềm nước mía.
2.2.3. Thay thế các ion có khả năng tạo mật
lớn bằng các ion tạo mật ít.
13