Hạt nhựa trao đổi ion

Hạt nhựa trao đổi ion là một giải pháp công nghệ tiên tiến cho xử lý nước được ưa chuộng nhất hiện nay. Mang lại hiệu quả xử lý vượt trội, đảm bảo tính bền vững và tiết kiệm chi phí vận hành. Với khả năng loại bỏ 95-99% ion có hại, hạt làm mềm nước trở nên rất quan trọng trong các ngành công nghiệp, y tế, thực phẩm, dân dụng,…

I. Hạt nhựa trao đổi ion là gì?

Hạt nhựa trao đổi ion (Hạt resin, hạt làm mềm nước) là một loại vật liệu polymer hữu cơ đặc biệt, được thiết kế để thực hiện quá trình trao đổi ion trong môi trường nước. Hạt nhựa làm mềm nước có khả năng tương tác trực tiếp với các ion hòa tan, loại bỏ tạp chất ion trong nước mà không bị phân hủy hay bị thay đổi cấu trúc.

Cấu tạo chi tiết của hạt nhựa resin bao gồm 2 nhóm chức:

• Nhóm chức cố định (Gốc của hạt làm mềm nước): Mạng lưới polymer (polystyrene, polyacrylic, polyvinyl alcohol), cấu trúc ba chiều liên kết chéo.
• Nhóm chức linh hoạt (Hoạt tính - Có khả năng trao đổi): (1) Nhóm sulfonic (-SO₃H) cho cation; (2) Nhóm carboxylic (-COOH) cho cation yếu; (3) Nhóm amine (NH₂) cho anion;

II. Tính chất vật lý của hạt nhựa trao đổi ion

• Kích thước: 0.1-1.2mm (tối ưu 0.3-1.2mm)
• Hình dạng: cầu đều, bề mặt xốp
• Màu sắc theo loại: vàng (cation), trắng (anion), nâu (macroporous)
• Độ ẩm: 40-60%
• Chịu nhiệt: 5-120°C (tùy loại)
• Chịu pH: 2-10
• Tính đàn hồi: Cao
• Độ bền cơ học và hóa học: Cao

III. Các loại hạt nhựa trao đổi ion

Hạt nhựa trao đổi cation và hạt nhựa trao đổi anion phân ra thành 4 loại nhựa trao đổi ion chính bao gồm: Nhựa cation axit mạnh, nhựa cation axit yếu, nhựa anion bazơ mạnh, nhựa anion bazơ yếu. Loại khác là hạt nhựa hỗn hợp (Mixed Bed Resin).

3.1. Hạt nhựa cation

Bao gồm 2 loại là resin cation axit mạnh và resin cation axit yếu.

3.1.1. Hạt nhựa trao đổi cation axit mạnh (SAC)

• Thành phần: Polystyrene sulfonated với DVB
• Nhóm chức: -SO₃H (sulfonic acid)
• Đặc điểm:
  • Hoạt động ở mọi pH (1-14)
  • Dung lượng cao: 1,8-2,2 eq/L
  • Tái sinh bằng HCl hoặc NaCl
• Ứng dụng: Làm mềm nước, khử khoáng, loại bỏ kim loại nặng
• Sản phẩm phổ biến: Purolite C100, ResinTech CG8, CG10

3.1.2. Hạt nhựa trao đổi cation axit yếu (WAC)

• Thành phần: Polyacrylic
• Nhóm chức: -COOH (carboxyl)
• Đặc điểm:
  • Hoạt động pH 5-14
  • Hiệu quả tái sinh cao (gần 100%)
  • Chỉ trao đổi với độ cứng carbonate
• Ứng dụng: Loại bỏ độ kiềm, xử lý kim loại nặng

3.2. Hạt nhựa anion

Bao gồm 2 loại là resin anion bazơ mạnh và resin anion bazơ yếu.

3.2.1. Hạt nhựa trao đổi anion bazo mạnh (SBA)

SBA-1:

• Nhóm chức: Quaternary ammonium
• Ái lực mạnh với axit yếu
• Ứng dụng: Khử silica, loại bỏ hợp chất hữu cơ chủ yếu trong ngành…

SBA-2:

• Hiệu suất tái sinh cao hơn SBA-1
• Dung lượng lớn hơn
• Kém ổn định nhiệt

3.2.2. Hạt nhựa trao đổi anion bazo yếu (WBA)

• Nhóm chức: Amine bậc 1, 2, 3
• Ứng dụng: Khử axit hữu cơ, xử lý nước thải,...

3.3. Hạt nhựa hỗn hợp (Mixed Bed Resin)

• Cấu tạo: Kết hợp cation (H⁺) và anion (OH⁻)
• Đặc điểm: Trao đổi đồng thời cả cation và anion
• Ưu điểm: Độ tinh khiết cao, TDS thấp
• Ứng dụng: Nước siêu tinh khiết, dược phẩm, điện tử

IV. Quy trình hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion

Hoàn nguyên hạt nhựa làm mềm nước là quá trình khôi phục khả năng trao đổi ion của các hạt sau khi đã sử dụng được 1 thời gian.

Hóa chất hoàn nguyên theo loại hạt làm mềm nước:

• Hạt cation: Muối ăn (NaCl), axit mạnh (HCl, H₂SO₄) hay những dung dịch có chứa ion H⁺ hoặc ion Na⁺ để hoàn nguyên hạt nhựa cation
• Hạt anion: Chất xút (NaOH) hay những dung dịch có chứa ion Cl⁻ hoặc OH⁻ để hoàn nguyên hạt anion

Quá trình hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion:

4.1. Rửa ngược (Backwash) từ 12-18 phút

• Chức năng: Tách bỏ các chất bẩn tích tụ và sắp xếp lại vật liệu lọc tạo khoảng cách đồng đều
• Cơ chế: Dòng nước chảy từ phía dưới lên trên qua tháp lọc
• Hiệu quả: Tăng cường khả năng trao đổi ion bằng cách làm sạch bề mặt hạt
• Thời gian thực hiện: 12-18 phút
• Tốc độ dòng: 15-20 m³/h/m²

4.2. Bơm hóa chất hoàn nguyên từ 45-75 phút

• Nhiệm vụ: Tách bỏ các ion bị hấp phụ và thay thế bằng ion từ dung dịch hoàn nguyên
• Dung dịch sử dụng: HCl/NaCl cho hạt cation, NaOH cho hạt anion
• Phương thức: Bơm từ phía trên xuống với tốc độ chậm
• Thời gian thực hiện: 45-75 phút
• Tốc độ dòng: 4-6 m³/h/m²
• Mục đích: Đảm bảo thẩm thấu hoàn toàn vào toàn bộ vật liệu

4.3. Ngâm hạt nhựa từ 20-30 phút

• Mục đích: Tạo điều kiện cho hóa chất xâm nhập đồng đều và phản ứng hoàn nguyên xảy ra hoàn toàn
• Điều kiện: Không có dòng chảy trong hệ thống
• Thời gian thực hiện: 20-30 phút (phụ thuộc vào loại vật liệu và độ bão hòa)
• Yếu tố ảnh hưởng: Loại nhựa và mức độ bão hòa ion

4.4. Rửa sạch (Rinse) từ 25-40 phút

• Công dụng: Tách bỏ hóa chất thừa và các ion được giải phóng trong suốt chu trình hoàn nguyên
• Phương pháp: Sử dụng nước sạch rửa qua tháp lọc
• Thời gian thực hiện: 25-40 phút
• Tiêu chí kết thúc: Nước đầu ra không còn vết tích hóa chất
• Trạng thái hoàn thành: Hạt nhựa sẵn sàng cho chu kỳ làm việc mới

V. Hạt nhựa trao đổi ion hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động cơ bản hạt làm mềm nước là dựa trên quá trình trao đổi ion, cụ thể chính là thay thế các ion trong dung dịch bằng các ion khác trên bề mặt của hạt nhựa.

Bước 1: Tiếp xúc với dung dịch

• Nước chứa ion đi qua lớp hạt nhựa
• Quá trình khuếch tán ion vào bên trong hạt

Bước 2: Quá trình trao đổi ion

• Thay thế các ion trong dung dịch bằng các ion khác trên bề mặt của hạt nhựa
• Ion trên hạt nhựa được giải phóng ra nước
• Ví dụ cụ thể: Ca²⁺ + 2Na⁺-Resin → Ca²⁺-Resin + 2Na⁺

Bước 3: Đạt trạng thái cân bằng

• Trạng thái bão hòa của hạt nhựa
• Hiệu quả trao đổi giảm dần theo thời gian

Bước 4: Hoàn nguyên hạt làm mềm nước

• Thực hiện khi hiệu quả trao đổi ion bắt đầu giảm
• Khôi phục khả năng trao đổi ban đầu của hạt nhựa
• Thực hiện chi tiết theo từng bước đã được đề cập ở nội dung “IV. Quy trình hoàn nguyên hạt nhựa trao đổi ion”

VI. Ưu - Nhược điểm của hạt nhựa trao đổi ion

Ưu điểm	Nhược điểm
Loại bỏ 95-99% ion mục tiêu Đạt tiêu chuẩn nước uống quốc tế Kiểm soát chính xác chất lượng nước đầu ra	Không xử lý được vi sinh vật Không loại bỏ hợp chất hữu cơ lớn Kém hiệu quả với chlorine tự do Không xử lý được chất rắn lơ lửng
Tuổi thọ lên đến 5-10 năm Tái sinh nhiều lần Chi phí vận hành thấp	Cần lọc thô để loại bỏ cặn bẩn Phải kiểm soát chlorine dư Cần ổn định pH và nhiệt độ Tránh ion Fe³⁺ và Mn⁴⁺
Không sử dụng hóa chất độc hại Chỉ trao đổi ion có sẵn trong nước Không tạo phụ phẩm nguy hiểm Có thể tái chế sau khi hết tuổi thọ	Cần hóa chất tái sinh định kỳ Chi phí xử lý nước thải tái sinh Điện năng cho bơm và van điều khiển Nhân công giám sát và bảo trì
Phù hợp mọi quy mô (gia đình → công nghiệp) Dễ dàng lắp đặt và vận hành Tự động hóa cao Bảo trì đơn giản	Hiệu suất giảm khi ion quá cao Cần thay thế định kỳ Có thể bị nhiễm bẩn sinh học Yêu cầu kỹ thuật vận hành

VII. Ứng dụng của hạt nhựa trao đổi ion

*Bảng ứng dụng thực tế của hạt nhựa trao đổi ion làm mềm nước trong thực tế

Ngành/ Lĩnh vực ứng dụng	Mục đích	Tiêu chuẩn	Công nghệ	Sản phẩm phổ biến
Làm mềm nước gia đình	Loại bỏ ion canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺), giảm độ cứng nước, bảo vệ thiết bị gia dụng, tiết kiệm xà phòng	Độ cứng < 50 ppm tính theo CaCO₃, pH từ 6.5-8.5, áp suất làm việc 1-6 bar	Hệ thống cột đơn sử dụng hạt cation dạng natri, tái sinh bằng muối ăn (NaCl)	Cation PUROLITE C-100, Akualite C-107, Cation Lanxess
Sản xuất nước tinh khiết	Loại bỏ toàn bộ ion hòa tan, sản xuất nước uống đóng chai, nước pha chế, nước công nghiệp	Tổng chất rắn hòa tan < 10 ppm, độ dẫn điện < 20 μS/cm, không chứa kim loại nặng	Hệ thống khử khoáng kết hợp màng RO và hạt nhựa trao đổi ion hỗn hợp	Mixbed Trilite, Purolite MB400, PUROLITE C-100E
Xử lý nước thải	Thu hồi kim loại quý, loại bỏ kim loại nặng (Pb, Cd, Cr, Hg), xử lý nước thải công nghiệp	Kim loại nặng < 0.1 ppm theo QCVN 40:2011, độ pH từ 6-9, không có chất độc hại	Sử dụng nhựa chelating chuyên dụng, kết hợp xử lý sinh học và hóa học	Hạt Jacobi, Mitsubishi Diaion, Extrepure
Ngành nhiệt điện	Sản xuất nước cấp nồi hơi, nước làm mát tuabin, bảo vệ thiết bị khỏi ăn mòn và cặn bẩn	Silica (SiO₂) < 20 ppb, natri (Na⁺) < 5 ppb, độ dẫn điện < 0.2 μS/cm	Hệ thống khử khoáng hai lớp hoặc lớp hỗn hợp, kết hợp với hệ thống EDI	Cation Dowex, Cation Dow, PUROLITE C-100H
Ngành hóa chất	Tách chiết và tinh chế dung môi, loại bỏ tạp chất ion, thu hồi chất xúc tác, sản xuất hóa chất tinh khiết	Độ tinh khiết > 99.9%, không chứa ion kim loại, độ ẩm < 0.1%	Công nghệ trao đổi ion liên tục, sử dụng nhựa chọn lọc đặc biệt	Cation Lanxess, Mitsubishi Diaion, Hạt Jacobi
Ngành điện tử & bán dẫn	Sản xuất nước siêu tinh khiết cho rửa wafer, pha chế hóa chất, làm sạch thiết bị sản xuất chip	Điện trở suất > 18 MΩ.cm, tổng carbon hữu cơ < 10 ppb, vi khuẩn < 1 CFU/ml	Hệ thống EDI kết hợp với hạt nhựa polishing grade, lọc màng siêu tinh	Purolite MB400, Extrepure, Mixbed Trilite

*Bảng báo giá hạt nhựa trao đổi ion - Cập nhật 2025

STT	Tên hạt nhựa ion	Đơn giá (vnđ/kg)
1	Hạt Cation Trung Quốc Akualite C107E	26.000
2	Hạt nhựa trao đổi ion Purolite C100E	55.000
3	Hạt nhựa Cation Trilite MC-08 Hàn Quốc	56.000
4	Hạt nhựa trao đổi ion Jacobi Resinex K8	64.000
5	Hạt nhựa trao đổi ion Mitsubishi Diaion UBK08	68.000
6	Hạt nhựa trao đổi ion Lanxess	90.000
7	Hạt nhựa anion A400 Purolite	95.000
8	Hạt nhựa Cation Dowex	95.000
9	Hạt nhựa trao đổi ion Mixbed Trilite SM210	164.000

Mua hạt nhựa trao đổi ion làm mềm nước giá chỉ từ 26.000đ/1kg tại VITEKO. Liên hệ ngay hotline 093 345 5566 để được tư vấn miễn phí và nhận bảng báo giá tốt nhất. Chúng tôi cam kết cung cấp hạt trao đổi ion làm mềm nước chính hãng, đầy đủ CO,CQ với chất lượng vượt trội.