Hạt nhựa Cation

Hạt cation là vật liệu cốt lõi trong công nghệ xử lý nước hiện đại, đặc biệt hiệu quả trong làm mềm, khử khoáng và loại bỏ kim loại nặng. Với độ bền cao, khả năng tái sinh tốt và hiệu suất ổn định, hạt nhựa trao đổi cation của Lanxess là giải pháp được tin dùng trong các hệ thống nước uống, nước công nghiệp và nước thải. Hãy theo dõi bài viết sau của ATS Water Technology để hiểu chi tiết hơn nhé!

1. Hạt nhựa cation là gì?

Hạt nhựa trao đổi cation là một loại vật liệu polymer được sử dụng để loại bỏ các ion dương (cation) khỏi dung dịch thông qua cơ chế trao đổi ion. Khi dung dịch chứa các cation hòa tan trong nước như canxi (Ca²⁺), magie (Mg²⁺), natri (Na⁺)… hay các kim loại nặng tiếp xúc với hạt nhựa, chúng sẽ được hấp phụ và giữ lại và được thay thế bằng các ion dương như hydro (H⁺) hoặc natri (Na⁺)… đã liên kết sẵn trong hạt nhựa.

Đây là phương pháp phổ biến trong xử lý nước cứng, khử khoáng và nhiều ứng dụng công nghiệp khác. Về mặt hóa học, phản ứng trao đổi ion cation có thể được minh họa như sau:

R^–A+ + M⁺ ⇌ R^–M⁺ + A⁺

Trong đó, R là chất nền (matrix) được xem là “bộ khung” của hạt nhựa, thường được tạo thành từ polyme tổng hợp. A⁺ là các ion trao đổi (ion đối nghịch có sẵn trong hạt nhựa), và M⁺ là các cation như Ca²⁺, Mg²⁺… Hạt nhựa cation sẽ trao đổi với các ion dương trong dung dịch nhờ ái lực với các ion không mong muốn.

Sau một thời gian sử dụng, hạt nhựa trao đổi ion bị bão hòa. Khi đó, quá trình tái sinh được thực hiện bằng dung dịch axit mạnh (như HCl, H₂SO₄), giúp phục hồi trạng thái hoạt động ban đầu của hạt nhựa.

Hạt cation dùng để loại bỏ các ion dương như Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ khỏi nước

1.1. Tính chất của hạt nhựa trao đổi cation

Để đạt hiệu quả cao trong quá trình xử lý nước, các hạt cation cần sở hữu nhiều đặc tính hóa lý ưu việt. Những tính chất này không chỉ quyết định hiệu suất trao đổi ion mà còn ảnh hưởng đến độ bền và khả năng tái sinh của hạt nhựa.

Một số tính chất đặc trưng bao gồm:

Tính chất vật lý:

• Hình dạng và kích thước hạt: Thường có dạng hình cầu, hình dạng cầu giúp giảm thiểu sự tắc nghẽn dòng chảy, tăng hiệu quả tiếp xúc. Kích thước hạt đường kính từ 0,3 – 1,2 mm, kích thước ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
• Màu sắc: Hạt nhựa mới có màu đặc trưng, phổ biến là màu vàng, hổ phách hoặc nâu sẫm. Tuy nhiên, màu sắc có thể thay đổi trong quá trình sử dụng do hấp phụ các tạp chất hoặc do sự lão hóa, phân hủy của hạt nhựa cation. Sự thay đổi màu sắc có thể là một dấu hiệu để đánh giá tình trạng hạt nhựa.
• Độ xốp và và cấu trúc: có 2 dạng là dạng gel và dạng macroporous, Dạng gel có mạng lưới xốp rất nhỏ. Dạng macroporous có cấu trúc xốp lớn hơn, tạo ra các “kênh” và “lỗ rỗng” rõ rệt hơn, giúp ion khuếch tán nhanh hơn.
• Độ trương nở và độ ẩm: Hạt cation có khả năng hấp thụ nước và trương nở khi ngâm trong dung dịch. Sự thay đổi thể tích quá lớn trong quá trình vận hành có thể gây căng thẳng cơ học và làm hỏng hạt. Ảnh hưởng đến khả năng trao đổi và ổn định trong vận hành.
• Tỷ trọng: Khoảng 0,75 – 0,85 g/mL (tùy loại gel hoặc xốp), tỷ trọng ảnh hưởng đến việc thiết kế và quá trình rửa ngược để làm sạch hạt nhựa.
• Độ bền cơ học: Là khả năng của hạt nhựa chịu được các ứng suất vật lý như áp lực dòng chảy, va đập, và dự thay đổi thể thích do trương nở/ co lại trong quá trình trao đổi và tái sinh mà không bị vỡ vụn hoặc biến dạng.

Các tính chất vật lý đặc trưng của hạt cation

Tính chất hóa học:

• Nhóm chức năng: Là loại nhóm nguyên tử mang điện tích gắn trên khung polymer của hạt nhựa. Sulfonic (-SO₃H) cho SAC và carboxylic (-COOH) cho WAC.
• Dung lượng trao đổi: Là khả năng định lượng về mặt hóa học của hạt nhựa cation để hấp phụ ion. Nó được biểu thị bằng số mili đương lượng ion (meq) trên một đơn vị khối lượng (g) nhựa khô hoặc đơn vị thể tích (mL) nhựa ướt. Dung lượng trao đổi phụ thuộc trực tiếp vào số lượng và loại nhóm chức có sẵn trên polymer
• Khả năng tái sinh: Đây là tính chất hóa học quan trọng, cho phép phục hồi khả năng trao đổi ion của hạt nhựa. Quá trình này là một phản ứng hóa học thuận nghịch. Có thể phục hồi hiệu quả bằng axit như HCl, H₂SO₄.
• Tính ổn định hóa học: Bền với pH, hạt nhựa phải giữ được cấu trúc và nhóm chức năng trong dải pH rộng. Bền với chất oxy hóa/khử, bền nhiệt…

Các tính chất hóa học của hạt nhựa trao đổi cation

1.2. Cấu tạo của hạt nhựa trao đổi cation

Hạt cation được phát triển với cấu trúc polymer đặc biệt, cho phép trao đổi ion hiệu quả trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau. Cấu tạo hạt nhựa có thể được phân chia theo hai tiêu chí chính:

Phân loại theo nhóm chức năng:

• SAC (Strong Acid Cation): Mang nhóm sulfonic (-SO₃H), hoạt động ổn định trong toàn dải pH, phù hợp với làm mềm nước, khử khoáng và xử lý nước thải.
• WAC (Weak Acid Cation): Mang nhóm carboxylic (-COOH), có khả năng trao đổi hiệu quả trong môi trường trung tính đến kiềm nhẹ, thường dùng để khử kim loại nặng và giảm độ kiềm.

Phân loại theo cấu trúc vật lý:

• Dạng gel: Có cấu trúc kín, độ trương nở thấp, độ bền cơ học cao, thích hợp với nước có hàm lượng ion thấp, điển hình là ứng dụng làm mềm nước.
• Dạng xốp (macroporous): Sở hữu cấu trúc có nhiều lỗ rỗng, giúp gia tăng diện tích bề mặt trao đổi, phù hợp với nước có độ ô nhiễm cao hoặc chứa nhiều chất hữu cơ.

Tùy theo yêu cầu kỹ thuật và tính chất nguồn nước, Quý khách hàng có thể lựa chọn loại hạt nhựa với cấu trúc và nhóm chức năng phù hợp nhằm đạt hiệu suất xử lý tối ưu và kéo dài tuổi thọ hệ thống xử lý nước.

Có thể phân loại cấu tạo hạt nhựa cation theo nhóm chức năng hoặc theo cấu trúc vật lý

Xem thêm: Hạt nhựa anion của Lanxess – hiệu suất cao, có khả năng loại bỏ hiệu quả ion âm như nitrat, asen, PFAS trong xử lý nước cấp, nước uống và công nghiệp.

2. Phân loại hạt nhựa cation

Mỗi loại hạt cation lọc nước có khả năng ứng dụng khác nhau. Tùy vào mục đích xử lý và đặc điểm của nguồn nước đầu vào, Quý khách hàng có thể lựa chọn loại phù hợp. Sau đây là 2 loại chính của hạt nhựa cation:

• Cation axit mạnh (SAC – Strong Acid Cation): thường sử dụng nhóm chức sulfonic (-SO₃H), hoạt động hiệu quả trong toàn bộ khoảng pH. Được dùng phổ biến để làm mềm nước và khử khoáng.
• Cation axit yếu (WAC – Weak Acid Cation): Sử dụng nhóm carboxylic (-COOH), hoạt động tốt ở pH trung tính và kiềm. Thích hợp để xử lý kim loại nặng, khử kiềm và ứng dụng trong môi trường nước có độ mặn cao.

Hạt nhựa cation được phân thành hai loại chính: cation axit mạnh (SAC) và cation axit yếu (WAC)

3. Ứng dụng của hạt cation trong xử lý nước

Hạt nhựa cation được ứng dụng phổ biến trong nhiều quy trình xử lý nước dân dụng và công nghiệp. Dưới đây là các ứng dụng phổ biến:

• Làm mềm nước: Hạt nhựa cation mạnh loại bỏ các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước cứng, giúp bảo vệ thiết bị gia nhiệt và hệ thống đường ống khỏi cáu cặn. Sử dụng phổ biến trong hệ thống nước sinh hoạt, lò hơi và công nghiệp chế biến thực phẩm.
• Khử khoáng: Hạt cation mạnh kết hợp với hạt anion trong hệ thống mixed bed để loại bỏ muối hòa tan, ứng dụng trong quy trình sản xuất nước siêu tinh khiết dùng trong điện tử, dược phẩm và công nghiệp bán dẫn.
• Xử lý kim loại nặng: Hạt cation yếu với nhóm carboxylic (-COOH) có khả năng chọn lọc cao với các ion kim loại hóa trị II như đồng (Cu²⁺), kẽm (Zn²⁺), niken (Ni²⁺)… Phù hợp xử lý nước thải công nghiệp, nước ngầm nhiễm kim loại hoặc tái sử dụng dòng thải.
• Khử kiềm và xử lý nước có độ mặn cao: Hạt cation yếu hoạt động hiệu quả trong môi trường kiềm, được sử dụng để loại bỏ độ kiềm và làm mềm nước nước có độ mặn cao.
• Ngành thực phẩm – đồ uống: Các dòng hạt nhựa đạt chứng nhận NSF và tiêu chuẩn EU được sử dụng để làm mềm nước đầu vào trong quá trình sản xuất bia, nước giải khát và xử lý nước uống đóng chai.
• Xử lý nước cấp lò hơi áp suất cao: Các hệ thống yêu cầu độ tinh khiết nghiêm ngặt sử dụng hạt nhựa cation mạnh có kích thước hạt đồng đều (monodisperse) để xử lý, tối ưu hiệu suất truyền nhiệt và tránh đóng cặn trong lò hơi.

Có thể ứng dụng hạt nhựa cation trong làm mềm nước, khử khoáng, xử lý kim loại nặng, khử kiềm…

4. Giới thiệu hạt nhựa trao đổi cation của Lanxess

Trong lĩnh vực xử lý nước, việc lựa chọn loại hạt nhựa trao đổi ion phù hợp đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo hiệu suất hệ thống cũng như độ tinh khiết của nước đầu ra.

Trong số nhiều thương hiệu trên thị trường, Lanxess nổi bật là một trong những nhà sản xuất uy tín hàng đầu thế giới về vật liệu trao đổi ion, với bề dày kinh nghiệm và danh mục sản phẩm được ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu.

Lanxess – một tập đoàn hóa chất đặc biệt có trụ sở tại Đức – sở hữu thương hiệu Lewatit®. Hạt nhựa cation của Lewatit® được nghiên cứu và phát triển dựa trên nền tảng công nghệ cao, với quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt từ nguyên liệu đến sản phẩm cuối cùng.

Nhờ vậy, các dòng sản phẩm của Lanxess luôn đảm bảo hiệu suất trao đổi ion ổn định, khả năng tái sinh tốt, tuổi thọ dài và mức độ an toàn cao, kể cả trong những ứng dụng yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh như ngành thực phẩm, dược phẩm hay nước uống.

Các loại hạt cation của thương hiệu Lanxess

Một số dòng sản phẩm tiêu biểu của Lanxess bao gồm:

MODEL	DẠNG ION	ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU	DATASHEET
HẠT NHỰA CATION AXIT MẠNH
Lewatit® C 249	Na+	Xử lý nước, khử khoáng
Lewatit® C 267	H+	Khử khoáng
Lewatit® MonoPlus S 108	Na+	Khử khoáng
Lewatit® MonoPlus S 108 H	H+	Khử khoáng
Lewatit® MonoPlus S 200 H	H+	Hạt nhựa cation liên kết chéo cao dùng cho xử lý tinh nước ngưng
Lewatit® MonoPlus SP 112	Na+	Khử khoáng
Lewatit® MonoPlus SP 112 H	H+	Khử khoáng
Lewatit® S 100 G 1	H+	Kiểm soát độ dẫn điện axit
Lewatit® S 1567	Na+	Xử lý nước, làm mềm nước, sản xuất không dung môi, phù hợp cho ứng dụng liên quan đến thực phẩm
Lewatit® S 1568	Na+	Làm mềm nước / khử khoáng / xử lý amino axit
Lewatit® S 1668	H+	Làm mềm nước / khử khoáng / xử lý amino axit
Lewatit® S 2568	Na+	Khử khoáng, làm mềm nước
HẠT NHỰA CATION AXIT YẾU
Lewatit® CNP 80	H+	Xử lý nước, khử cacbonat, làm mềm nước có chỉ số TDS cao
Lewatit® CNP 80 WS	H+	Xử lý nước, khử cacbonat, làm mềm nước có chỉ số TDS cao
Lewatit® S 8227	H+	Lọc cartridge / khử kiềm
Lewatit® S 8528	H+	Làm mềm nước/ khử khoáng

5. ATS Water Technology – Đơn vị phân phối hạt nhựa cation Lanxess chính hãng

Công ty TNHH Công Nghệ Nước ATS (ATS Water Technology) là đơn vị phân phối chính thức các sản phẩm hạt nhựa trao đổi ion của Lanxess tại Việt Nam. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực xử lý nước, chúng tôi đã và đang đồng hành cùng hàng trăm doanh nghiệp, nhà máy và hệ thống xử lý nước trên toàn quốc, mang đến những giải pháp tối ưu và bền vững.

Với vai trò là đối tác chiến lược của Lanxess, ATS Water Technology cam kết cung cấp sản phẩm chính hãng, đầy đủ chứng nhận CO/CQ, cùng dịch vụ hậu mãi tận tâm. Chúng tôi hỗ trợ toàn diện – từ khâu tư vấn lựa chọn loại hạt phù hợp, đến thiết kế và triển khai giải pháp công nghệ trao đổi ion hiệu quả cho từng ứng dụng cụ thể.

Đội ngũ kỹ sư chuyên môn cao của ATS Water Technology sẵn sàng đồng hành cùng khách hàng trong suốt quá trình vận hành hệ thống: đánh giá hiệu suất hạt nhựa, kiểm tra tuổi thọ, đề xuất cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả vận hành và tối ưu chi phí.

Liên hệ với Công ty TNHH Công Nghệ Nước ATS ngay hôm nay để được tư vấn và trải nghiệm dịch vụ chuyên nghiệp, hiệu quả từ đội ngũ chuyên gia của chúng tôi.

ATS Water Technology là đơn vị phân phối chính thức hạt cation Lanxess tại Việt Nam

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NƯỚC ATS

• Trụ sở chính: 54/18 Bùi Quang Là, P. An Hội Tây, TP. HCM
• Chi nhánh: 77 ĐHT10B, P. Đông Hưng Thuận, TP. HCM
• Tư vấn hỗ trợ: (028) 6258 5368 – (028) 6291 9568
• Email: info@atswatertechnology.com
• Mạng xã hội:   Facebook   |   LinkedIn   |   Zalo Official

6. Các câu hỏi thường gặp về hạt cation

Hạt cation xử lý nước cứng có hiệu quả không?

Có, hạt nhựa cation mạnh loại bỏ tốt ion Ca²⁺ và Mg²⁺ – nguyên nhân chính gây nước cứng – hiệu quả xử lý ổn định, thường dùng trong hệ thống làm mềm và xử lý nước cấp.

Dựa vào các yếu tố nào để chọn loại hạt cation phù hợp?

Dựa vào chất lượng nước đầu vào, mục tiêu xử lý, loại cation cần loại bỏ và chi phí. Ngoài ra cần xét đến khả năng tái sinh và độ tương thích với hệ thống hiện có.

Có thể dùng những chất nào để tái sinh hạt nhựa cation?

Để tái sinh hạt nhựa cation, chúng ta thường dùng dung dịch HCl, H₂SO₄ hoặc NaCl tùy loại hạt và mục đích sử dụng.

Như vậy, hạt nhựa cation của Lanxess là lựa chọn hàng đầu cho các hệ thống xử lý nước hiện đại nhờ hiệu suất cao, độ bền vượt trội và chứng nhận quốc tế. Để được tư vấn và cung cấp sản phẩm chính hãng, hãy liên hệ ngay với ATS Water Technology. Chúng tôi cam kết đồng hành cùng Quý khách trong mọi giải pháp xử lý nước an toàn, hiệu quả và tiết kiệm chi phí.