QUY TRÌNH TÁI SINH HẠT NHỰA TRAO ĐỔI ION

QUY TRÌNH TÁI SINH HẠT NHỰA TRAO ĐỔI ION

What is Ion Exchange resin regeneration?

Manufacturers: RESINTECH - USA

Tài liệu download brochue (vui lòng click link google drive dưới đây)

• Download links: Brochure tổng quan các sản phẩm RESINTECH (product summary)
• Download links: Catalogue hạt nhựa trao đổi ion RESINTECH 

Công ty Môi Trường Hành Trình Xanh hân hạnh là nhà nhập khẩu và phân phối chính thức Quy trình tái sinh hạt nhựa trao đổi ion Resintech - USA. tại Việt Nam. Chúng tôi cam kết cung cấp sản phẩm và dịch vụ tốt nhất tới Quý Khách hàng.

ResinTech has been manufacturing a broad range of ion exchange resins for water and wastewater treatment since 1986, including cation resin, anion resin, mixed bed resin, macroporous resin, potable water grade resin, semiconductor grade resin etc. In the past four decades, we've been working with customers all over the world and have developed hundreds of resin models as per different customers and applications required, including deionization, softening, metals removal, product purification, resource recovery, pollution control, hydrometallurgy, as well as Municipal Water Treatment. Every batch of resin sold by ResinTech is fully tested and must pass a full battery of QC testing before being placed in active inventory. All ResinTech resins are manufactured to specifications that meet or exceed all published specifications for other manufacturers' equivalent products. / ResinTech đã sản xuất nhiều loại nhựa trao đổi ion để xử lý nước và nước thải kể từ năm 1986, bao gồm nhựa cation, nhựa anion, nhựa hỗn hợp, nhựa macroporous, nhựa cấp nước uống được, nhựa bán dẫn, v.v. Trong bốn thập kỷ qua, chúng tôi 'đã làm việc với các khách hàng trên toàn thế giới và đã phát triển hàng trăm mẫu nhựa theo yêu cầu của các khách hàng và ứng dụng khác nhau, bao gồm khử ion, làm mềm, loại bỏ kim loại, làm sạch sản phẩm, phục hồi tài nguyên, kiểm soát ô nhiễm, luyện kim thủy lực, cũng như Xử lý nước đô thị . Mỗi lô nhựa do ResinTech bán ra đều được kiểm tra đầy đủ và phải vượt qua kiểm tra QC đầy đủ trước khi được đưa vào kho hoạt động. Tất cả các loại nhựa ResinTech đều được sản xuất theo các thông số kỹ thuật đáp ứng hoặc vượt quá tất cả các thông số kỹ thuật đã công bố cho các sản phẩm tương đương của các nhà sản xuất khác.

1. What is Ion Exchange resin regeneration? / Quy trình tái sinh hạt nhựa trao đổi ion là gì?

Over the course of one or more service cycles, an IX resin will become exhausted, meaning that it can no longer facilitate ion exchange reactions. This happens when contaminant ions have bound to nearly all available active sites on the resin matrix. Put simply, regeneration is a process where anionic or cationic functional groups are restored to the spent resin matrix. This is accomplished through the application of a chemical regenerant solution, though the exact process and regenerants used will depend upon several process factors. / Trong quá trình của một hoặc nhiều chu kỳ bảo dưỡng, nhựa trao đổi ion sẽ cạn kiệt, có nghĩa là nó không còn có thể tạo điều kiện cho các phản ứng trao đổi ion. Điều này xảy ra khi các ion gây ô nhiễm liên kết với gần như tất cả các vị trí hoạt động có sẵn trên nền nhựa. Nói một cách đơn giản, tái sinh là một quá trình trong đó các nhóm chức anion hoặc cation được khôi phục lại thành nền nhựa đã qua sử dụng. Điều này được thực hiện thông qua việc áp dụng giải pháp tái sinh hóa học, mặc dù quy trình chính xác và chất tái sinh được sử dụng sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố quy trình.

1.1. Types of IX resin regeneration processes / Các loại quy trình tái sinh nhựa trao đổi ion

IX systems typically take the form of columns that contain one or more varieties of resin. During a service cycle, a stream is directed into the IX column where it reacts with the resin. The regeneration cycle may be one of two types, depending on the path that the regenerant solution takes. These include: / Hệ thống nhựa trao đổi ion thường có dạng cột chứa một hoặc nhiều loại nhựa. Trong một chu kỳ bảo dưỡng, một dòng hóa chất tái sinh được dẫn vào cột trao đổi ion nơi nó phản ứng với nhựa. Chu kỳ tái sinh có thể là một trong hai loại, tùy thuộc vào con đường mà dung dịch tái sinh đi. Bao gồm các:

Co-flow regeneration (CFR). In CFR, the regenerant solution follows the same path as the solution to be treated, which is usually top to bottom in an IX column. CFR is not typically used when large flows require treatment or higher quality is needed, for strong acid cation (SAC) and strong base anion (SBA) resin beds since excessive quantities of regenerant solution would be required to uniformly regenerate the resin. Without full regeneration, the resin may leak contaminant ions into the treated stream on the next service run. / Tái sinh đồng dòng (CFR). Trong CFR, dung dịch tái sinh đi theo đường tương tự như dung dịch được xử lý, thường là từ trên xuống dưới trong cột trao đổi ion. CFR thường không được sử dụng khi dòng chảy lớn cần xử lý hoặc cần chất lượng cao hơn, đối với lớp nhựa cation axit mạnh (SAC) và anion bazơ mạnh (SBA) vì cần phải có quá nhiều dung dịch chất tái sinh để tái sinh đồng nhất nhựa. Nếu không tái sinh hoàn toàn, nhựa có thể rò rỉ các ion gây ô nhiễm vào dòng đã xử lý trong lần chạy bảo dưỡng tiếp theo.

Reverse flow regeneration (RFR). Also known as counterflow regeneration, RFR involves injection of the regenerant solution in the opposite direction of the service flow. This can mean an upflow loading/downflow regeneration or downflow loading/upflow regeneration cycle. In either case, the regenerant solution contacts the less exhausted resin layers first, making the regeneration process more efficient. As a result, RFR requires less regenerant solution and results in less contaminant leakage, though it is important to note that RFR only functions effectively if the resin layers stay in place throughout regeneration. Therefore, RFR should be used only with packed bed IX columns, or if some type of retention device is used to prevent the resin from moving within the column. / Tái tạo dòng chảy ngược (RFR). Còn được gọi là tái tạo ngược dòng, RFR liên quan đến việc bơm dung dịch chất tái sinh theo hướng ngược lại của dòng dịch vụ. Điều này có thể có nghĩa là một chu trình tải dòng lên / tái tạo dòng chảy xuống hoặc tải dòng chảy xuống / chu kỳ tái tạo dòng chảy lên. Trong cả hai trường hợp, dung dịch tái sinh tiếp xúc với các lớp nhựa ít kiệt hơn trước, giúp quá trình tái sinh hiệu quả hơn. Do đó, RFR cần ít dung dịch tái sinh hơn và dẫn đến ít rò rỉ chất gây ô nhiễm hơn, mặc dù điều quan trọng cần lưu ý là RFR chỉ hoạt động hiệu quả nếu các lớp nhựa giữ nguyên vị trí trong suốt quá trình tái sinh. Do đó, chỉ nên sử dụng RFR với các cột tầng IX được đóng gói, hoặc nếu một số loại thiết bị giữ nhiệt được sử dụng để ngăn nhựa di chuyển trong cột.

1.2. Steps involved in IX resin regeneration / Các bước liên quan đến tái sinh nhựa trao đổi ion

Over time, contaminant ions bind with all available exchange sites in the IX resin. Once the resin is exhausted, it must be restored for further use through what is known as a regeneration cycle. During a regeneration cycle, the IX reaction is essentially reversed through the application of a concentrated regenerant solution. Depending upon the type of resin and the application at hand, the regenerant may be a salt, acid, or caustic solution. As the regeneration cycle proceeds, the IX resin releases contaminant ions, swapping them for ions present in the regenerant solution. The contaminant ions will exit the IX system as part of the regenerant effluent stream, and will need to be properly discharged. In most cases, the resin is rinsed to remove any residual regenerant prior to the next active IX cycle. / Theo thời gian, các ion gây ô nhiễm liên kết với tất cả các vị trí trao đổi có sẵn trong nhựa trao đổi ion. Một khi nhựa cạn kiệt, nó phải được phục hồi để sử dụng tiếp thông qua chu trình tái sinh. Trong một chu kỳ tái sinh, phản ứng trao đổi ion về cơ bản được đảo ngược thông qua việc áp dụng một dung dịch chất tái sinh đậm đặc. Tùy thuộc vào loại nhựa và ứng dụng hiện tại, chất tái sinh có thể là dung dịch muối, axit hoặc xút. Khi chu trình tái sinh tiếp tục, nhựa trao đổi ion giải phóng các ion gây ô nhiễm, hoán đổi chúng cho các ion có trong dung dịch chất tái sinh. Các ion gây ô nhiễm sẽ thoát ra khỏi hệ thống trao đổi ion như một phần của dòng nước thải tái sinh và sẽ cần được thải ra ngoài đúng cách. Trong hầu hết các trường hợp, nhựa được tráng để loại bỏ bất kỳ chất tái sinh nào còn sót lại trước chu kỳ trao đổi ion hoạt động tiếp theo.

Vui lòng xem datasheet sản phẩm để biết chi tiết nồng độ tái sinh

The basic steps in a regeneration cycle consist of the following: / Các bước cơ bản trong một chu kỳ tái sinh bao gồm:

1. Backwash. Backwashing is performed in CFR only, and involves rinsing the resin to remove suspended solids and redistribute compacted resin beads. The agitation of the beads helps remove any fine particles and deposits from the resin surface. / Rửa ngược. Việc rửa ngược chỉ được thực hiện trong CFR và bao gồm việc rửa sạch nhựa để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và phân phối lại các hạt nhựa đã nén chặt. Sự khuấy động của các hạt giúp loại bỏ các hạt mịn và cặn bám trên bề mặt nhựa.
2. Regenerant injection. The regenerant solution is injected into the IX column at a low flow rate to allow adequate contact time with the resin. The regeneration process is more complex for mixed bed units that house both anion and cation resins. In mixed bed IX polishing, for example, the resins are first separated, then a caustic regenerant is applied, followed by an acid regenerant. / Tiêm chất tái sinh. Dung dịch tái sinh được bơm vào cột IX với tốc độ dòng chảy thấp để có đủ thời gian tiếp xúc với nhựa. Quá trình tái sinh phức tạp hơn đối với các đơn vị lớp hỗn hợp chứa cả nhựa anion và cation. Ví dụ, trong đánh bóng hỗn hợp lớp IX, đầu tiên các loại nhựa được tách ra, sau đó sử dụng chất tái sinh ăn da, tiếp theo là chất tái sinh axit.
3. Regenerant displacement. The regenerant is flushed out gradually by the slow introduction of dilution water, typically at the same flow rate as the regenerant solution. For mixed bed units, displacement takes place after the application of each of the regenerant solutions, and the resins are then mixed with compressed air or nitrogen. The flow rate of this “slow rinse” stage must be carefully managed to avoid damage to the resin beads. / Sự dịch chuyển của chất tái sinh. Chất tái sinh được xả dần ra ngoài bằng cách cho nước pha loãng vào chậm, thường ở cùng tốc độ dòng với dung dịch chất tái sinh. Đối với các đơn vị lớp hỗn hợp, sự dịch chuyển diễn ra sau khi áp dụng từng dung dịch chất tái sinh, và sau đó nhựa được trộn với không khí nén hoặc nitơ. Tốc độ dòng chảy của giai đoạn “rửa chậm” này phải được quản lý cẩn thận để tránh làm hỏng các hạt nhựa.
4. Rinse. Lastly, the resin is rinsed with water at the same flow rate as the service cycle. The rinse cycle should continue until a target water quality level is reached. / Rửa sạch. Cuối cùng, nhựa được tráng bằng nước với tốc độ dòng chảy giống như chu trình bảo dưỡng. Chu kỳ rửa sẽ tiếp tục cho đến khi đạt được mức chất lượng nước mục tiêu.

1.3. What materials are used for IX resin regeneration? / Vật liệu nào dùng để tái sinh nhựa trao đổi ion?

Each resin type calls for a narrow set of potential chemical regenerants. Here, we have outlined common regenerant solutions by resin type, and summarized alternatives where applicable. / Mỗi loại nhựa yêu cầu một tập hợp hợp các chất tái sinh hóa học tiềm năng. Ở đây, chúng tôi đã phác thảo các giải pháp tái sinh phổ biến theo loại nhựa và tóm tắt các giải pháp thay thế nếu có thể.

1.3.1 Strong acid cation (SAC) regenerants / Chất tái sinh cho hạt nhựa cation axit mạnh (SAC)

SAC resins can only be regenerated with strong acids. Sodium chloride (NaCl) is the most common regenerant for softening applications, as it is relatively cheap and readily available. Potassium chloride (KCl) a common alternative to NaCl when sodium is undesirable in treated solution, while ammonium chloride (NH4Cl) is often substituted for hot condensate softening applications. / Nhựa SAC chỉ có thể được tái sinh bằng axit mạnh. Natri clorua (NaCl) là chất tái sinh phổ biến nhất cho các ứng dụng làm mềm, vì nó tương đối rẻ và sẵn có. Kali clorua (KCl) một chất thay thế phổ biến cho NaCl khi natri là không mong muốn trong dung dịch đã xử lý, trong khi amoni clorua (NH4Cl) thường được thay thế cho các ứng dụng làm mềm nước ngưng nóng.

Demineralization is a two-step process, the first of which involves removal of cations using an SAC resin. Hydrochloric acid (HCl) is the most efficient and widely-used regenerant for decationization applications. Sulphuric acid (H2SO4), while a more affordable and less hazardous alternative to HCl, has a lower operating capacity, and can lead to calcium sulphate precipitation if applied in too high a concentration. / Khử khoáng là một quá trình gồm hai bước, bước đầu tiên bao gồm việc loại bỏ các cation bằng cách sử dụng nhựa SAC. Axit clohydric (HCl) là chất tái sinh hiệu quả nhất và được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng khử ion hóa. Axit sulfuric (H2SO4), trong khi một giải pháp thay thế hợp lý hơn và ít nguy hiểm hơn cho HCl, có công suất hoạt động thấp hơn và có thể dẫn đến kết tủa canxi sunphat nếu sử dụng ở nồng độ quá cao.

1.3.2 Weak acid cation (WAC) regenerants / Chất tái sinh nhựa cation axit yếu (WAC)

HCl is the safest, most effective regenerant for dealkalization applications. H2SO4 can be used as an alternative to HCl, though it must be kept in low concentration to avoid calcium sulphate precipitation. Other alternatives include weak acids, like acetic acid (CH3COOH) or citric acid, which are also sometimes used to regenerate WAC resins. / HCl là chất tái sinh an toàn nhất, hiệu quả nhất cho các ứng dụng xử lý. Có thể dùng H2SO4 thay thế cho HCl, tuy nhiên phải giữ ở nồng độ thấp để tránh kết tủa canxi sunphat. Các lựa chọn thay thế khác bao gồm axit yếu, như axit axetic (CH3COOH) hoặc axit citric, đôi khi cũng được sử dụng để tái sinh nhựa WAC.

1.3.3. Strong Base Anion (SBA) regenerants / Chất tái sinh Anion gốc mạnh (SBA)

SBA resins can only be regenerated with strong bases. Caustic soda (NaOH) is almost always used as an SBA regenerant for demineralization. Caustic potash can also be used, though it is expensive. / Nhựa SBA chỉ có thể được tái sinh với bazơ mạnh. Xút (NaOH) hầu như luôn được sử dụng làm chất tái sinh SBA để khử khoáng. Xút xút cũng có thể được sử dụng, mặc dù nó đắt tiền.

1.3.4. Weak Base Anion (WBA) regenerants / Chất tái sinh nhựa Anion gốc yếu (WBA)

NaOH almost always used for WBA regeneration, though weaker alkalis can also be used, such as Ammonia (NH3), Sodium carbonate (Na2CO3), or lime suspensions. / NaOH hầu như luôn được sử dụng để tái sinh WBA, mặc dù các chất kiềm yếu hơn cũng có thể được sử dụng, chẳng hạn như Amoniac (NH3), Natri cacbonat (Na2CO3), hoặc vôi.

1.4- Quy trình tái sinh nhựa trao đổi ion gồm 4 bước sau.

Tái sinh nhựa trao đổi bao gồm nhiều quá trình: Rửa ngược, ngâm hóa chất tái sinh, rửa chậm và rửa nhanh.

1.4.1. Bước 1: Rửa ngược

Bước đầu tiên trong quá trình tái sinh là rửa ngược hệ thống bằng cách cho nước chảy ngược qua đáy cột. Điều này giúp giãn nở vật liệu tối đa và đánh bật bụi bẩn, mảnh vụn và các vật liệu không hòa tan khác. Nó cũng giúp loại bỏ các túi khí trong cột và phân loại lại nhựa. Rửa ngược (backwash) là cần thiết để giảm thiểu áp suất trong bình lọc. Rửa ngược thông thường chỉ được thực hiện trong các hệ thống đồng dòng. Trong các hệ thống dòng chảy ngược, rửa ngược chỉ được thực hiện khi có yêu cầu.

1.4.2 Bước 2: Ngâm hóa chất tái sinh

Cột nhựa trao đổi ion sau đó được ngâm bằng dung dịch tái sinh. Bước này loại bỏ các ion đã bắt giữ trên bề mặt hạt trong quá trình lọc và khôi phục nhựa trả lại trạng thái bắt đầu cần thiết để bắt đầu một chu kỳ dịch vụ mới.

1.4.3 Bước 3: Rửa chậm

Sau khi tái sinh, bước rửa chậm tiếp tục đẩy chất tái sinh qua cột để tiếp tục chuyển đổi và loại bỏ chất tái sinh khỏi hệ thống. Việc rửa chậm cũng giúp cho quá trính tái sinh hiệu quả hơn. 

1.4.4. Bước 4: Rửa nhanh

Rửa nhanh là bước rửa cuối cùng với nước thô để đảm bảo chất lượng nước được đáp ứng sau khi tái sinh nhựa trao đổi ion. Quá trình rửa nhanh có tác dụng sắp xếp hạt nhựa ổn định, tăng khả năng lọc cho chu kỳ tiếp theo. Trong các hệ thống dòng chảy ngược, có thể có một bước tái chế thay thế cho việc rửa nhanh.

Tổng thời gian để tái sinh là <2 giờ và tổng lượng nước sử dụng là khoảng 7 x thể tích nhựa: 15l = 105 l (50 gal/ft3).

1.5. Kỹ thuật tái sinh nhựa anion

• Tái sinh xuôi dòng: Chất lỏng chảy từ đỉnh xuống dưới cùng của cột cả trong quá trình dịch vụ cũng như quá trình tái sinh.
• Tái sinh ngược dòng: Chất lỏng chảy luân phiên lên xuống trong quá trình dịch vụ và tái sinh.

1.5.1 Tái sinh xuôi dòng CFR

Kỹ thuật tái sinh nhựa trao đổi ion này đã được sử dụng khi bắt đầu trao đổi ion: giải pháp xử lý dòng chảy từ đỉnh đến đáy cột và chất tái sinh sử dụng cùng một đường dẫn.

Vấn đề là nhựa có tính axit mạnh và bazo mạnh không được chuyển đổi hoàn toàn thành dạng H hoặc OH khi kết thúc quá trình tái sinh, bởi vì điều này đòi hỏi một lượng quá lớn chất tái sinh hóa học. Do đó, các lớp dưới cùng của lớp nhựa bị ô nhiễm nhiều hơn các lớp trên cùng khi kết thúc quá trình tái sinh, do đó khi quá trình tải tiếp theo bắt đầu, sự rò rỉ cao do sự dịch chuyển của các ion gây ô nhiễm bởi H⁺ hoặc các ion OH^– được tạo ra trong quá trình trao đổi.

Với tái sinh nhựa trao đổi ion đồng dòng CFR cách duy nhất để giảm rò rĩ vĩnh viễn là tăng số lượng chất tái sinh để ít các ion gây ô nhiễm ở đầu ra của cột.

1.5.2. Tái sinh ngược dòng RFR

Với phương pháp tái sinh nhựa trao đổi ion dòng chảy ngược chất tái sinh được đưa vào theo hướng ngược lại của dòng dịch vụ. Có 2 trường hợp:

• Dịch vụ ngược dòng và tái sinh nhựa trao đổi ion dòng xuôi từ trên xuống
• Dịch vụ theo hướng từ trên xuống và tái sinh nhựa trao đổi ion dòng chảy ngược.

Trong trường hợp này chất tái sinh không phải đẩy các ion gây ô nhiễm qua toàn bộ lớp nhựa. Các lớp ít cạn kiệt sẽ được tái tạo trước và sẽ sạch nhất khi quá trình tiếp theo bắt đầu.

1.5.3. Tái sinh dòng chảy ngược giúp:

• Nước được xử lý có độ tinh khiết cao hơn nhiều so với cách tái sinh nhựa trao đổi ion xuôi dòng do rò rỉ rất thấp
• Cần ít chất tái sinh hơn vì các ion gây ô nhiễm không phải được đẩy qua toàn bộ cột nhựa và sự rò rỉ gần như không phụ thuộc vào liều tái sinh.
• Toàn bộ tác dụng của quá trình tái sinh nhựa trao đổi ion dòng chảy ngược phụ thuộc vào các lớp nhựa không bị xáo trộn. Nhựa có mức độ tái sinh cao nhất phải luôn luôn ở đầu ra của cột. Do đó, các lớp nhựa không nên rửa ngược trước khi tái sinh và không cho phép để tồn tại chất lỏng bất kỳ lúc nào. Vì vậy các cột được lấp đầy hoàn toàn bằng nhựa hoặc các lớp nhựa được giữ trong quá trình tái sinh.

Khi kết thúc quá trình tái sinh nhựa trao đổi ion, lớp thoát của cột được tái sinh trong CFR có nồng độ tạp chất cao nhất trong khi ở RFR lớp thoát có chứa nhựa được tái sinh cao nhất. Đây là lý do tại sao trong CFR các chất gây ô nhiễm ở đáy sẽ xâm nhập vào nước được xử lý ngay từ đầu do hiệu ứng tự tái sinh, trong khi ở RFR bất kỳ chất gây ô nhiễm nào bị di chuyển từ lớp đầu vào ngay lập tức loại bỏ từ một lớp bên dưới.

2. Tổng quan các chất ô nhiễm xử lý bằng nhựa trao đổi ion RESINTECH

3. Cation Resin / Hạt nhựa Cation

Cation ion exchange resins may be light or dark in color.  Color variation in new cation has no impact on its performance. For drinking water applications look for WQA Gold Seal or NSF certified products. / Nhựa trao đổi ion cation có thể có màu sáng hoặc tối. Sự thay đổi màu sắc trong cation không ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Đối với các ứng dụng nước uống, hãy tìm kiếm các sản phẩm được chứng nhận bởi WQA Gold Seal hoặc NSF.

Cation resins by type are: / Phân loại Nhựa cation là:

• Strong Acid Cation (SAC) resin are sulfonated copolymers of styrene and DVB. / Nhựa Cation axit mạnh (SAC) là chất đồng trùng hợp sulfo hóa của styren và DVB.
• Weak Acid Cations (WAC) have a polyacrylic backbone. / Nhựa Cation axit yếu (WAC) có cấu trúc bằng polyacrylic.
• SAC and WAC resins are manufactured in different forms – macroporous and porous (gel). / Nhựa SAC và WAC được sản xuất ở các dạng khác nhau - dạng xốp (macroporous) và dạng xốp (gel).

Cation resins in the Na+ form will exchange sodium for the following ions: / Nhựa cation ở dạng Na + sẽ trao đổi natri cho các ion sau:

• Calcium (Ca++)
• Magnesium (Mg++)
• Iron (Fe++)
• Manganese (Mn++)

In the H+ cation resin will exchange hydrogen for the following ions: / Trong nhựa cation H + sẽ trao đổi hydro cho các ion sau:

• Calcium (Ca++)
• Magnesium (Mg++)
• Manganese (Mn++)
• Iron (Fe++)
• Sodium (Na+)

3.1. Strong Acid Cation Resins / Nhựa Cation gốc axit mạnh

Strongly acidic cation resins derive their functionality from the sulfonic acid groups. These strong acid exchangers operate at any pH, split all salts, and require substantial amounts of regenerant. This is the resin of choice for almost all softening applications and as the first unit in a two bed demineralizer or as the cation component of a mixed bed. / Nhựa cation có tính axit mạnh tạo ra chức năng của chúng từ các nhóm axit sulfonic. Các chất trao đổi axit mạnh này hoạt động ở bất kỳ độ pH nào, tách tất cả các muối và yêu cầu một lượng đáng kể chất tái sinh. Đây là loại nhựa được lựa chọn cho hầu hết các ứng dụng làm mềm và là đơn vị đầu tiên trong thiết bị khử khoáng hai lớp hoặc như thành phần cation của lớp hỗn hợp.

Gel type cation resin consists of clear or translucent beads, and is commonly used in standard applications such as softening. It has greater capacity and regeneration efficiency than macroporous cation. Gel type cation resin is often referred to by its cross-linkage percentage. / Nhựa cation loại gel bao gồm các hạt trong hoặc mờ, và thường được sử dụng trong các ứng dụng tiêu chuẩn như làm mềm. Nó có công suất và hiệu suất tái sinh lớn hơn cation macroporous. Nhựa cation loại gel thường được gọi bằng tỷ lệ phần trăm liên kết chéo (cross-linked) của nó.

• Higher cross-linked cation exchange resins can withstand more aggressive circumstances – e.g. higher chlorine levels. / Các loại nhựa trao đổi cation liên kết chéo cao hơn có thể chịu được các trường hợp khắc nghiệt hơn - ví dụ: mức clo cao hơn.
• Resins with cross linkage of 6% are commonly used for well water applications. / Nhựa có liên kết ngang 6% thường được sử dụng cho các ứng dụng nước giếng.
• Municipal water has a chlorine residual so 8% cross-linked resins, such as ResinTech CG8, are recommended. / Nước thành phố có dư lượng clo nên các loại nhựa liên kết chéo (cross-linked) 8%, chẳng hạn như ResinTech CG8, được khuyến khích sử dụng.
• 10% cross-linked resins ResinTech CG10 are often installed in commercial industrial applications or where the chlorine or chloramine content is higher than what is recommended by resin manufacturers. / Hạt nhựa liên kết chéo (cross-linked) 10% ResinTech CG10 thường được lắp đặt trong các ứng dụng công nghiệp thương mại hoặc nơi có hàm lượng clo hoặc cloramin cao hơn mức khuyến nghị của các nhà sản xuất nhựa.

Tham khảo: Mức giới hạn Chlorine khuyến nghị sử dụng trong lọc trao đổi ion

When strong acid cation resins are operated in higher chlorine environments, shorter resin life will be expected. The effect of free chlorine is additive, so the reduction in resin lifetime should be proportional to the increase in the level of chlorine in the feed. / Khi nhựa cation axit mạnh được vận hành trong môi trường clo cao hơn, tuổi thọ của nhựa sẽ ngắn hơn. Tác dụng của clo tự do là chất phụ gia, do đó, sự giảm tuổi thọ của nhựa phải tỷ lệ thuận với sự gia tăng mức độ clo trong nước cấp đầu vào.

Macroporous cation beads are opaque. It’s commonly used in aggressive softening applications. / Hạt cation dạng Macroporous có màu trắng đục. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng làm mềm yêu cầu cao.

• High temperatures where oxidants such as chlorine are also present. / Nhiệt độ cao cũng có mặt các chất oxy hóa như clo.
• Although the capacity is lower than gel, macroporous will last longer. / Mặc dù công suất thấp hơn gel nhưng macroporous sẽ có tuổi thọ lâu hơn.
• Macroporous resin has larger pore sizes than gel resin and can be cross-linked by as much as 20% / Nhựa Macroporous có kích thước lỗ lớn hơn so với nhựa gel và có thể được liên kết chéo tới 20%

3.2. Weak Acid Cation Resins / Nhựa Cation gốc axit yếu

The weakly acidic cation resins have carboxylic groups as the exchange site. The resin is highly efficient, for it is regenerated with nearly 100% stoichiometric amount of acid, as compared to the 200-300% required for strong acid cations.  The weak acid resins are subject to reduced capacity from increasing flow rate, low temperatures, and a hardness-to-alkalinity ratio below 1.0. They are used very effectively in conjunction with a strong acid cation resin operating in the hydrogen form, in either a separate bed or stratified bed configuration. / Các loại nhựa cation có tính axit yếu có các nhóm cacboxylic là vị trí trao đổi. Nhựa có hiệu quả cao, vì nó được tái sinh với lượng axit gần 100% so với 200-300% cần thiết cho các cation axit mạnh. Các loại nhựa axit yếu có thể bị giảm khả năng do tốc độ dòng chảy tăng, nhiệt độ thấp và tỷ lệ độ cứng trên độ kiềm dưới 1,0. Chúng được sử dụng rất hiệu quả cùng với nhựa cation axit mạnh hoạt động ở dạng hydro, trong cấu hình lớp riêng biệt hoặc phân tầng.

Although weak acid cation resin softens water it is never used in residential applications. / Mặc dù nhựa cation axit yếu làm mềm nước nhưng nó không bao giờ được sử dụng trong các ứng dụng dân dụng.

• WAC resin is in the hydrogen form (H+). / Nhựa WAC ở dạng hydro (H +).
• If used in a household setting the pH of the water passing through the system is greatly reduced. / Nếu được sử dụng trong gia đình, độ pH của nước đi qua hệ thống sẽ giảm đáng kể.
• WAC is commonly used to remove alkalinity, to soften water containing high salinity and for removal of heavy metals. / WAC thường được sử dụng để loại bỏ độ kiềm, làm mềm nước có độ mặn cao và loại bỏ các kim loại nặng.

3.3. Cation Exchange Process / Quy trình trao đổi cation

Softening with cation resin is a simple exchange function. / Làm mềm bằng nhựa cation là một chức năng trao đổi đơn giản.

3.3.1. Softening / Làm mềm

• The resin bead is negatively charged and attracts positive ions. / Hạt nhựa mang điện tích âm và thu hút các ion dương.
• When supplied in the sodium form (Na+) the resin will exchange sodium ions for hardness ions – calcium and magnesium. / Khi được cung cấp ở dạng natri (Na +), nhựa sẽ trao đổi các ion natri để lấy các ion độ cứng - canxi và magiê.
• The bead is more strongly attracted to these ions and readily exchanges with the sodium. / Hạt bị thu hút mạnh hơn bởi các ion này và dễ dàng trao đổi với natri.
• Once the resin is exhausted it is regenerated with a brine solution (NaCl). / Khi nhựa cạn kiệt, nó được tái sinh bằng dung dịch nước muối (NaCl).
• The brine overwhelms and releases the calcium and magnesium from the bead. / Nước muối lấn át và giải phóng canxi và magiê từ hạt.
• The resin is “converted” back to the sodium form and ready for re-use. / Nhựa được “chuyển đổi” trở lại dạng natri và sẵn sàng để sử dụng lại.

3.3.2. Iron Reduction / Khử sắt

Other positively charged metals such as ferrous iron and lead are also attracted to the cation resin and will be removed. These metals are not easily regenerated off and will reduce the softening capacity and life of the resin. / Các kim loại tích điện dương khác như sắt và chì cũng bị hút vào nhựa cation và sẽ bị loại bỏ. Những kim loại này không dễ dàng tái sinh và sẽ làm giảm khả năng làm mềm và tuổi thọ của nhựa.

3.3.3. Demineralization / Khử khoáng

SAC in the hydrogen form (H+) in combination with strong base anion (SBA) in the hydroxide form (OH), is most often used for demineralization processes such as portable exchange tank (PEDI) operations. Hydrogen, not sodium, is exchanged for calcium, magnesium and sodium. (For more information please refer to section on demineralization for portable DI exchange operations.) / SAC ở dạng hydro (H +) kết hợp với anion bazơ mạnh (SBA) ở dạng hydroxit (OH), thường được sử dụng cho các quá trình khử khoáng như hoạt động của bể trao đổi di động (PEDI). Hydro, không phải natri, được trao đổi thành canxi, magiê và natri. (Để biết thêm thông tin, vui lòng tham khảo phần khử khoáng cho hoạt động trao đổi DI di động.)

4. Anion Resin / Hạt nhựa Anion

Anion exchange resins are usually light in color.  Color variation in new anion has no impact on its performance. For drinking water applications look for WQA Gold Seal or NSF certified products. / Nhựa trao đổi anion thường có màu sáng. Sự biến đổi màu sắc trong anion mới không ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Đối với các ứng dụng nước uống, hãy tìm kiếm các sản phẩm được chứng nhận bởi WQA Gold Seal hoặc NSF.

The most popular anion resins by type are: / Các loại nhựa anion phổ biến nhất theo loại là:

4.1. Anion resin _ Type 1 / Nhựa Anion gốc bazơ mạnh type 1

• Type 1 anions (SBA-1) have the strongest affinity for weak acids but lower regeneration efficiency which equates to lower capacity. / Các anion loại 1 (SBA-1) có ái lực mạnh nhất với axit yếu nhưng hiệu suất tái sinh thấp hơn, tương đương với công suất thấp hơn.
• SBA Type 1 macroporous anions are often used for organics or tannin reduction. / SBA Loại 1 anion macroporous thường được sử dụng để khử chất hữu cơ hoặc giảm tannin.
• Regeneration is with brine making it suitable for residential purposes. / Tái sinh là với nước muối làm cho nó phù hợp cho các mục đích dân dụng.
• Nitrate selective SBA Type 1 macroporous anions are also available for nitrate reduction of potable water. (SBA-2 also removes nitrate but is not selective. It is commonly used where equipment operators are present.) / Các anion macroporous SBA loại 1 chọn lọc nitrat cũng có sẵn để khử nitrat trong nước uống. (SBA-2 cũng loại bỏ nitrat nhưng không có tính chọn lọc. Nó thường được sử dụng ở những nơi có người vận hành thiết bị.)
• Higher regeneration efficiency is attained by increasing regenerant temperature for SBA-1. / Hiệu quả tái sinh cao hơn đạt được bằng cách tăng nhiệt độ chất tái sinh cho SBA-1.

4.2. Anion resin _  Type 2 / Nhựa Anion gốc bazơ mạnh type 2

• Type 2 anions (SBA-2) have less affinity but are strong enough to remove weak acids for most applications. SBA-2 resin has considerably greater regeneration efficiency thus higher capacity. / Các anion loại 2 (SBA-2) có ít ái lực hơn nhưng đủ mạnh để loại bỏ các axit yếu trong hầu hết các ứng dụng. Nhựa SBA-2 có hiệu suất tái sinh lớn hơn đáng kể do đó công suất cao hơn.
• SBA-2 lacks the chemical stability of SBA-1 resins and cannot withstand high temperatures. It will significantly reduce its capacity. / SBA-2 thiếu tính ổn định hóa học của nhựa SBA-1 và không thể chịu được nhiệt độ cao. Nó sẽ làm giảm đáng kể công suất của nó.
• SBA-2 resins are commonly used for dealkalization purposes. Using salt alone is often satisfactory but in combination with caustic soda there is a greater reduction in alkalinity leakage and carbon dioxide. (When using the brine/caustic combination it is necessary to pre-soften to avoid precipitation of calcium and magnesium compounds.) / Nhựa SBA-2 thường được sử dụng cho các mục đích loại bỏ kiềm. Sử dụng muối một mình thường đạt yêu cầu nhưng khi kết hợp với xút  sẽ làm giảm kiềm và carbon dioxide nhiều hơn. (Khi sử dụng kết hợp nước muối / xút, cần phải làm mềm trước để tránh kết tủa các hợp chất canxi và magiê.)

4.3. Weak Base Anion / Nhựa Anion gốc bazơ yếu

• Weak base anions are used for reduction of organic acids and other organic materials. There are 2 types, gel and macroporous. / Các anion có tính bazơ yếu được sử dụng để khử axit hữu cơ và các chất hữu cơ khác. Có 2 loại, gel và macroporous.

• “Weak base resins do not contain exchangeable ionic sites and function as acid adsorbers. This is why the active form is referred to as the free base form. These resins are capable of sorbing strong acids with a high capacity and are readily regenerated with caustic. They are therefore particularly effective when used in combination with a strong base anion by providing an overall high operating capacity and regeneration efficiency. / “Nhựa bazơ yếu không chứa các vị trí ion có thể trao đổi và hoạt động như chất hấp phụ axit. Đây là lý do tại sao biểu mẫu hoạt động được gọi là biểu mẫu cơ sở miễn phí. Những loại nhựa này có khả năng hấp thụ axit mạnh với công suất lớn và dễ dàng tái sinh bằng xút. Do đó, chúng đặc biệt hiệu quả khi được sử dụng kết hợp với anion gốc mạnh bằng cách cung cấp công suất hoạt động tổng thể và hiệu suất tái sinh cao.

4.4. Anion resin in the Cl- will exchange chloride for the following: / Nhựa anion gốc Cl- sẽ trao đổi clorua cho các chất sau:

• Sulfates (SO4- -)
• Nitrates (NO3- -)
• Alkalinity (H2CO3)
• Carbonates (CO3- -)

4.5. In the OH form anion resin will exchange hydroxide for the following: / Nhựa anion gốc dạng OH sẽ trao đổi hydroxit cho các chất sau:

• Chloride (Cl-)
• Sulfates (SO4- -)
• Nitrates (NO3- -)
• Alkalinity (H2CO3)
• Silica (SiO2-)
• Carbon Dioxide (CO2)

5. Mixed Bed Ion Exchange Resins – Cation (H)/Anion(OH) / Hạt nhựa trao đổi ion hỗn hợp Mixbed - Cation (H) / Anion (OH)

Deionization or Demineralized Water Applications / Các ứng dụng khử ion hoặc nước khử khoáng

Highly unlikely to be used by a home owner due to its aggressive nature, deionized water is commonly used in / Hầu như không được sử dụng trong dân dụng, nước khử ion thường được sử dụng trong:

• Pharmacies / Dược phẩm
• Laboratories / Phòng thí nghiệm
• Kidney dialysis / Nước chạy thận
• Power plants / Nhiệt điện
• Any applications requiring ultrapure or low TDS water / Bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu nước siêu tinh khiết hoặc TDS thấp