=> Công nghệ xử lý nước cứng không hóa chất, không dùng điện: https://eap-water.com/thiet-bi-xu-ly-nuoc-cung-thiet-bi-lam-mem-nuoc-thiet-bi-khu-cung-va-chong-cau-can

1. Nước cứng là gì?

Nước cứng là nước chứa ion có hoá trị 2 như Ca2+, Mg2+, … Cụ thể nước tự nhiên được coi là cứng nếu chứa trên ba mili đương lượng gam cation canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) trong một lít.

Nước nhiều Mg2+ có vị đắng. Tổng hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ đặc trưng cho tính chất cứng của nước.

Ngày nay, người ta còn tính cả ion Fe2+ và Na+ vào độ cứng. Độ cứng của nước thiên nhiên dao động rất nhiều và đặc trưng lớn ở nước ngầm

Có thể chia nước cứng làm 3 loại:

+ Nước cứng tạm thời là loại nước cứng chứa các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2. Gọi là nước cứng tạm thời vì chỉ cần đun sôi lên tính cứng sẽ biến mất, do muối bên trong nước bị nhiệt phân thành muối không tan.

+ Nước cứng vĩnh cửu là loại nước có chứa các loại muối như muối MgCl2, CaCl2, MgSO4, CaSO4. Do là nước cứng vĩnh cửu nên việc khắc phục là rất khó, dù có đun sôi lên cũng không hết.

+ Nước cứng toàn phần là loại nước cứng đặc biệt có cả 2 tính cứng tạm thời và vĩnh cửu, trong đó chứa cả muối Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 và muối MgCl2, CaCl2, MgSO4, CaSO4.

2. Nguyên nhân của nước cứng là gì?

Khi nước đi qua các lớp đất, đá vôi, cát và trầm tích sâu dưới lòng đất sẽ nhanh chóng hòa tan với các ion canxi, mangan...  Đây chính là thành phần chính làm cho nước có tính cứng. Đặc biệt, nước ngầm dưới lòng đất chính là nước cứng mà chúng ta đang nói tới.

Ngoài ra, nước trong các sông, suối, ao hồ, nếu chảy qua các lớp đất đá này cũng có thể làm tăng độ cứng lên. 

Hiện nay, nguồn nước ngầm được nhiều nhà máy, đơn vị cung cấp nước sạch khai thác để cung cấp cho các hộ dân. Tuy nhiên, trong quá trình xử lý không được triệt dẫn tới thành phần nước cứng hãy còn bên trong. Điều này khiến nhiều người dân vẫn phải sử dụng nước cứng để ăn uống và sinh hoạt hàng ngày.

Dấu hiệu nhận biết của loại nước có chứa tính cứng

Do sự xuất hiện của các ion Canxi, Magie mà nước có tính cứng. Với mắt thường chúng ta không thể nhìn thấy các ion, tuy nhiên, dựa vào một số dấu hiệu nước có tính cứng để nhận biết:

Một số dấu hiệu nhận biết nước cứng đơn giản là:

- Xuất hiện các mảng bám màu trắng giống như đá vôi trên các thiết bị trong nhà:

   + Ấm siêu tốc: dưới đáy ấm, xung quanh thành hoặc trên miệng ấm

   + Bên trong phích nước có cặn trắng từng tảng nho nhỏ

   + Bán xung quanh vòi nước trong nhà tắm

   + Vị trí thành bồn rửa và bốn nhà tắm

   + Bề mặt gương và kính trong phòng tắm có lốm đốm trắng dù lau chùi hay tẩy rửa

   + Ở trong lồng máy giặt.

- Quần áo sau khi giặt phơi khô thấy không được mềm mại, dễ chịu

- Khi pha trà, cà phê mà thấy xuất hiện một lớp váng mỏng, dễ làm giảm đi chất lượng và hương vị của đồ uống

- Nước đá làm bằng nước cứng có màu đục, khi cho ra ngoài dễ tan nhanh hơn so với nước sạch.

- Bát đĩa và cốc uống nước khi rửa xong hay có chấm loang lổ bên trên. 

- Gây giảm lượng bọt bên trong bột giặt, xà phòng và các chất tẩy rửa khác.

3. Tác hại của nước cứng đối với sức khỏe và đời sống

Nước cứng gây ra nhiều tác hại đối với sức khỏe, đời sống hàng ngày và cả trong công nghiệp.

Vấn đề sức khỏe

- Gây khô da, khô tóc: Dùng nước cứng để tắm gội, nhiều trường hợp da bị khô, hoặc sinh mẩn ngứa; tóc hay bị xơ rối, không được suôn mượt...

- Gây sỏi thận, sỏi tiết niệu: Do nước cứng tạo thành muối cacbonat kết tủa không thấm qua được thành ruột và động mạch nên tích tụ lâu ngày sinh ra bị sỏi thận, sỏi tiết niệu, hoặc nặng gây tắc thành trong động mạch, tĩnh mạch, do đá vôi đóng cặn.

- Gây mất đi hương vị và độ thơm ngon của đồ uống: Dùng nước cứng để pha đồ uống như chè, cà phê, sữa… làm mất đi độ thơm tự nhiên, độ ngọt và hương vị, đặc biệt là có khi làm thay đổi cả màu sắc của đồ uống.

- Gây biến đổi thành phần thuốc: Không nên sử dụng nước cứng để sắc thuốc (thuốc nam, thuốc bắc). Nước cứng thường gây biến đổi các thành thuốc bên trong. Ngoài ra, nó còn có thể gây một số tác dụng phụ nguy hiểm khác, nếu chẳng lỡ không may uống phải.

Ảnh hưởng đến các thiết bị trong nhà

- Giảm khả năng tạo bọt cho xà phòng: Khi giặt quần áo bằng nước cứng khả năng tạo bọt từ xà phòng bị giảm đi đáng kể. Kế đến là dễ làm vải bị mục, gây cũ quần áo….

- Các thiết bị đun nấu trong nhà bị đóng cặn, nhanh hỏng: thanh gia nhiệt trong ấm siêu tốc bị bám đầy mảng bám trắng như đá vôi, nồi nấu bị dính cặn, cọ rửa nhanh bị thủng, hỏng.

- Giảm khả năng dẫn nhiệt: Do hình thành một lớp đá vôi dày tựa như một lớp cách nhiệt làm cho đáy nồi với nhiệt khó tiếp xúc với nhau, dẫn đến truyền nhiệt kém, gây tiêu hao điện năng nhiều hơn.

- Gây tắc đường ống nước: Nước cứng dễ tạo cặn, hình thành các mảng bám dày bên trong thành ống hoặc đường dẫn nước. Hoặc gây các mảng ố vàng trên nhiều thiết bị trong gia đình.

- Giảm tuổi thọ của các thiết bị và vật dụng điện: Việc sử dụng nước cứng sẽ làm giảm công năng, tuổi thọ và gây tốn kém điện năng hơn cho các thiết bị.

- Giảm khả năng làm lạnh nước đá: Dùng nước cứng để làm nước đá thường có thời gian lâu hơn so với nước mềm, nhưng thời gian tan lại nhanh hơn.

Vấn đề trong công nghiệp

Tại nhiều nhà máy, nước cứng gây cản trở đến quá trình dẫn nhiệt. Vì nước cứng tạo ra chất kết tủa CaCO3, lớp cách nhiệt ngay dưới đáy dẫn đến dẫn nhiệt kém. Cùng với đó là tăng nguy cơ bịt kín van an toàn khiến hơi nước không thoát ra được, làm tăng áp suất trong nồi dẫn tới chảy nổ.

Nếu nước cứng vượt mức cho phép trong một số ngành công nghiệp thì cần có biện pháp để làm mềm nước trước khi đi vào hoạt động để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định và chất lượng sản phẩm ra đạt tiêu chuẩn.

4. Những giải pháp xử lý nước cứng phổ biến hiện nay

Về cơ bản, phương pháp xử lý nước cứng hiện nay là giảm nồng độ Canxi và Magie ở trong nước, sao cho 2 ion này ở ngưỡng phù hợp nhất, giúp nước hóa mềm và an toàn hơn khi sử dụng.

Có 5 cách xử lý nước cứng phổ biến và được áp dụng nhiều nhất:

• Sử dụng hạt nhựa để trao đổi ion

Xử lý nước cứng bằng hạt nhựa để trao đổi ion

Đây là phương pháp xử lý nước cứng đầu tiên được nhiều người biết đến. Nó sử dụng một loại hạt nhựa không hòa tan, nhưng có chứa các ion dùng để trao đổi các ion Canxi và Magie trong dung dịch phản ứng với nó. Điều này giúp nước cứng được chuyển đổi thành nước mềm.

Nguyên lý của hoạt động: Bằng cách sử dụng các hạt nhựa trao đổi ion để thay thế các ion tự do có hại trong nước. Với khả năng tan trong nước và vô hại mà muối Kali, Natri được dùng để thay thế Canxi, Magie trong thành phần nước cứng. Nhờ đó, Magie và Canxi sẽ được Kali và Natri thế chỗ giúp nước hóa mềm hơn. Đây là phương pháp dễ áp dụng và tốn ít chi phí nhất. 

• Áp dụng xử lý bằng hóa chất

Đây là phương pháp thứ hai xử lý nước cứng, bằng cách sử dụng hóa chất khác nhau, kết hợp với các ion Canxi, Magie để tạo thành hợp chất không tan, lắng đọng và có thể lọc loại bỏ ra ngoài. 

Các hóa chất thường dùng để làm mềm nước là đá vôi, soda (Na2CO3), bari Hydroxit (Ba(OH)2), photphat natri (Na3PO4) … Tuy nhiên, khi xử lý bằng hóa chất cần lưu ý đến chất lượng nguồn nước cũng như mức độ làm mềm nước.

• Xử lý bằng phương pháp nhiệt

Xử lý nước cứng bằng phương pháp nhiệt: đun hoặc chưng cất lên

Đây là phương pháp thứ ba xử lý nước cứng bằng nhiệt. Cụ thể là đun hoặc chưng cất nước cứng lên, mục đích để nhiệt phân thành muối không tan. Phương pháp xử lý dành cho nước cứng tạm thời, nước cứng vĩnh viễn không áp dụng. 

Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2

Khi đun nóng nước, khí CO2 được khử hết, độ cứng cacbonat trong nước giảm. Tuy nhiên, lượng CaCO3 hòa tan vẫn còn và lắng xuống. 

Đối với Mg, quá trình khử này diễn ra qua hai bước. Ở nhiệt độ thấp <180 độ C, Mg(HCO3)2 => MgCO3 + H2O + CO2. Nhưng khi tăng nhiệt độ lên, Mg tiếp tục bị thủy phân tạo thành Mg(OH)2.

Hai phản ứng đều giải phóng khí CO2 và tạo ra kết tủa màu trắng, xuất hiện hiện tượng lắng đọng dưới đáy ấm siêu tốc. Song việc đun lâu, mảng bám tích tụ nhiều dễ làm các thiết bị hỏng, ảnh hưởng đến chất lượng nước uống và sức khỏe người dùng.

• Xử lý bằng phương pháp tổng hợp

Có thể áp dụng 2-3 phương pháp xử lý nước cứng nêu trên để loại bỏ nồng độ Canxi và Magie trong nước giúp nước hóa mềm và an toàn khi dùng.

• Xử lý nước cứng bằng máy lọc nước

Thông qua màng bán thấm, thẩm thấu ngược bằng máy lọc nước RO hoặc công nghệ Nano để xử lý nước cứng.

Thông thường, các loại máy lọc nước cũng dựa trên nguyên lý trao đổi ion để làm mềm nước, khử vôi. Khi qua màng RO, Nano, các cặn Canxi và Magie nhỏ cũng sẽ được loại bỏ hết qua đường nước thải. Điều này giúp cho nước không chỉ loại bỏ tính cứng mà nước còn sạch hơn. Nước sau khi lọc có thể dùng để uống trực tiếp, không cần đun sôi.