Hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là gì?

Nước cứng vĩnh cửu là một trong những vấn đề nan giải trong sinh hoạt và sản xuất công nghiệp, gây ra nhiều tác hại như làm giảm tuổi thọ thiết bị, tắc nghẽn đường ống và ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt. Trong bài viết này, Hoàng Hà Mobile sẽ giúp bạn tìm hiểu hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là gì để mang lại nguồn nước an toàn, tiết kiệm chi phí và đảm bảo hiệu quả cho các nhu cầu sinh hoạt cũng như sản xuất.

Nước cứng vĩnh cửu là gì?

Nước cứng vĩnh cửu là loại nước chứa các khoáng chất hòa tan mà chủ yếu là ion canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺) kết hợp với các gốc sunfat (SO₄²⁻) và clorua (Cl⁻). Không giống như nước cứng tạm thời có thể làm mềm dễ dàng bằng cách đun sôi, nước cứng vĩnh cửu không thể xử lý bằng phương pháp nhiệt thông thường. Khi đun sôi, các muối sunfat và clorua của canxi, magie vẫn hòa tan trong nước, khiến độ cứng không thay đổi, thậm chí đôi khi còn cao hơn nếu nước bị bốc hơi.

Nước cứng vĩnh cửu hình thành chủ yếu ở các khu vực địa chất có chứa nhiều đá vôi, thạch cao hoặc các loại đất đá giàu muối khoáng. Khi nước ngầm hoặc nước mưa thấm qua các tầng địa chất này, nó hòa tan các muối sunfat và clorua, tạo thành nguồn nước có độ cứng cao và bền vững. Đây cũng chính là lý do vì sao nước cứng vĩnh cửu thường xuất hiện nhiều ở các vùng núi đá vôi hoặc những nơi có địa hình đặc biệt. 

Những tác hại gây ra bởi nước cứng vĩnh cửu

Một trong những vấn đề phổ biến nhất là sự hình thành cặn bám cứng đầu bên trong các thiết bị sử dụng nước nóng như ấm đun nước, bình nóng lạnh, nồi hơi và máy giặt. Để xử lý vấn đề này, hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là soda (Na₂CO₃) và natri photphat (Na₃PO₄), giúp loại bỏ các ion gây cứng, mang lại nguồn nước mềm và sạch hơn.

Ngoài ra, nước cứng vĩnh cửu còn ảnh hưởng trực tiếp đến đường ống dẫn nước. Các lớp cặn lắng đọng dần dần tích tụ trên thành ống, làm giảm lưu lượng nước, gây tắc nghẽn và làm tăng áp lực nước trong hệ thống. 

Không chỉ ảnh hưởng đến thiết bị, nước cứng vĩnh cửu còn tác động đến sức khỏe con người và chất lượng cuộc sống. Khi sử dụng nước cứng để nấu ăn, vị của thực phẩm có thể bị thay đổi, không còn ngon và đậm đà như mong đợi. Việc sử dụng nước cứng trong vệ sinh cá nhân như tắm gội cũng khiến da và tóc bị khô, dễ kích ứng, gây cảm giác khó chịu.

Trong công nghiệp, nước cứng vĩnh cửu làm giảm hiệu suất của các quy trình sản xuất. Đặc biệt trong ngành dệt nhuộm, nước cứng có thể khiến vải nhuộm kém đều màu, làm giảm chất lượng sản phẩm. Trong ngành giấy, nó làm giảm độ bền của giấy và có thể gây hỏng máy móc. 

Có làm mềm nước cứng vĩnh cửu được không?

Câu trả lời chắc chắn là có. Dù nước cứng vĩnh cửu khó xử lý hơn nước cứng tạm thời, nhưng hiện nay đã có nhiều phương pháp hiệu quả để làm mềm loại nước này. Hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là soda (Na₂CO₃) và natri photphat (Na₃PO₄), giúp phản ứng với các ion này để tạo thành kết tủa không tan, giảm đáng kể độ cứng của nước. 

Ngoài ra, natri photphat (Na₃PO₄) cũng là một chất có khả năng làm mềm nước cứng vĩnh cửu hiệu quả. Nó phản ứng với các ion canxi và magie để tạo thành muối photphat không tan, giúp loại bỏ độ cứng. Phương pháp này được ứng dụng nhiều trong công nghiệp.

Bên cạnh các chất hóa học, các phương pháp vật lý hiện đại như trao đổi ion (sử dụng hạt nhựa cation) cũng rất hiệu quả. Hệ thống này hoạt động bằng cách trao đổi ion Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước với ion Na⁺ trên hạt nhựa, giúp nước trở nên mềm hơn. 

Hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là gì?

Trong số các hóa chất được sử dụng phổ biến để làm mềm nước cứng vĩnh cửu hiện nay, soda (Na₂CO₃) và natri photphat (Na₃PO₄) được xem là hai chất hiệu quả và kinh tế nhất. Đây là hai chất có khả năng phản ứng trực tiếp với các ion canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺) để tạo thành các hợp chất kết tủa không tan, giúp loại bỏ độ cứng ra khỏi nước.

Đầu tiên, soda (Na₂CO₃), còn được gọi là muối soda hoặc soda công nghiệp, hoạt động bằng cách phản ứng với các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ để hình thành các muối carbonat như CaCO₃ và MgCO₃. Các muối này không tan trong nước và dễ dàng lắng xuống đáy hoặc được lọc bỏ. 

• Ca²⁺ + CO₃²⁻ → CaCO₃↓  
• Mg²⁺ + CO₃²⁻ → MgCO₃↓  

Bên cạnh đó, natri photphat (Na₃PO₄) cũng là một lựa chọn phổ biến để làm mềm nước cứng vĩnh cửu. Na₃PO₄ phản ứng với các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ để tạo ra các muối photphat không tan như Ca₃(PO₄)₂ và Mg₃(PO₄)₂. Các hợp chất này cũng lắng đọng và có thể dễ dàng được loại bỏ khỏi nước, giúp làm mềm nước hiệu quả.

• 3Ca²⁺ + 2PO₄³⁻ → Ca₃(PO₄)₂↓  
• 3Mg²⁺ + 2PO₄³⁻ → Mg₃(PO₄)₂↓  

Các phương pháp làm mềm nước cứng tạm thời

Nước cứng tạm thời thường gây ra những bất tiện trong sinh hoạt hằng ngày, đặc biệt là khi sử dụng nước để nấu ăn, giặt giũ hay vệ sinh thiết bị. Để xử lý tình trạng này, có nhiều phương pháp làm mềm nước cứng tạm thời đơn giản, dễ áp dụng và tiết kiệm chi phí.

Đun sôi nước

Đun sôi nước là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và được sử dụng phổ biến nhất để làm mềm nước cứng tạm thời. Khi nước cứng tạm thời được đun sôi, các ion bicarbonate (HCO₃⁻) của canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺) bị phân hủy thành các ion carbonat (CO₃²⁻). Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả đối với nước cứng vĩnh cửu, vốn cần đến các phương pháp hóa học khác mà hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là soda (Na₂CO₃) và natri photphat (Na₃PO₄).

• Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O  
• Mg(HCO₃)₂ → MgCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O  

Tuy nhiên, phương pháp đun sôi chỉ áp dụng hiệu quả với nước cứng tạm thời, không xử lý được nước cứng vĩnh cửu (chứa các muối sunfat và clorua của canxi và magie). Một điểm cần lưu ý là các kết tủa có thể bám vào thành thiết bị đun nước, tạo thành lớp cặn bám dày, gây mất thẩm mỹ và làm giảm hiệu suất thiết bị. Do đó, sau một thời gian sử dụng, người dùng cần vệ sinh thiết bị để loại bỏ các lớp cặn này.

Sử dụng vôi tôi (Ca(OH)₂)

Sử dụng vôi tôi (hay còn gọi là vôi ngậm nước) cũng là một phương pháp truyền thống để làm mềm nước cứng tạm thời hiệu quả. Vôi tôi có công thức hóa học là Ca(OH)₂, khi được thêm vào nước cứng tạm thời, sẽ phản ứng với các ion bicarbonate có trong nước để tạo thành các kết tủa không tan như CaCO₃. Điều này giúp loại bỏ ion canxi và magie, làm cho nước trở nên mềm hơn.

• Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O  
• Mg(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → MgCO₃↓ + CaCO₃↓ + 2H₂O  

Một ưu điểm lớn của phương pháp này là nguyên liệu dễ tìm, chi phí thấp, phù hợp cho cả quy mô hộ gia đình lẫn các cơ sở xử lý nước nhỏ. Tuy nhiên, quá trình xử lý có thể để lại kết tủa canxi và magie trong nước, cần được lọc hoặc lắng để loại bỏ cặn. Đối với nước cứng vĩnh cửu, phương pháp này không mang lại hiệu quả cao, vì vậy hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là soda (Na₂CO₃) và natri photphat (Na₃PO₄) thường được lựa chọn nhiều hơn để xử lý triệt để các ion gây cứng.

Dùng soda (Na₂CO₃)

Soda (Na₂CO₃) là một hóa chất rất thông dụng và được sử dụng rộng rãi trong việc làm mềm nước cứng tạm thời nhờ đặc tính phản ứng với ion canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺) trong nước. Khi soda được thêm vào nước cứng tạm thời, nó phản ứng với các ion bicarbonate để tạo ra các muối carbonat không tan như CaCO₃ và MgCO₃.

• Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaHCO₃  
• Mg(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ → MgCO₃↓ + 2NaHCO₃  

Ngoài việc loại bỏ độ cứng, soda còn giúp trung hòa tính axit nhẹ của nước, cải thiện độ pH, giảm ăn mòn đường ống và thiết bị. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng khi sử dụng soda, người dùng nên tính toán lượng hóa chất phù hợp để tránh làm dư thừa soda trong nước, có thể dẫn đến thay đổi vị nước hoặc ảnh hưởng đến sức khỏe.

Sử dụng natri hydroxit (NaOH)

Natri hydroxit (NaOH) còn được gọi là xút ăn da, là một hóa chất có tính kiềm mạnh được sử dụng để làm mềm nước cứng tạm thời. Khi cho NaOH vào nước cứng tạm thời, nó tạo ra môi trường kiềm cao, giúp phản ứng với ion bicarbonate của canxi và magie trong nước. Kết quả là hình thành các muối carbonat không tan như CaCO₃ và MgCO₃, làm cho nước trở nên mềm hơn.

• Ca(HCO₃)₂ + 2NaOH → CaCO₃↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O  
• Mg(HCO₃)₂ + 2NaOH → MgCO₃↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O  

Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số điểm cần lưu ý. Do NaOH có tính kiềm mạnh nên nếu sử dụng quá liều có thể làm nước bị kiềm hóa, gây ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng và hương vị nước uống. Đối với nước cứng vĩnh cửu, hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là soda (Na₂CO₃) và natri photphat (Na₃PO₄), được coi là hiệu quả hơn và ít rủi ro hơn so với việc dùng NaOH trực tiếp.

Dùng natri photphat (Na₃PO₄)

Natri photphat (Na₃PO₄) là một hóa chất rất đa dụng trong xử lý nước, đặc biệt là để làm mềm nước cứng tạm thời. Khi thêm Na₃PO₄ vào nước cứng tạm thời, nó phản ứng với ion canxi và magie để tạo ra các muối photphat không tan như Ca₃(PO₄)₂ và Mg₃(PO₄)₂.

• 3Ca(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6NaHCO₃  
• 3Mg(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂↓ + 6NaHCO₃  

Tuy nhiên, việc sử dụng Na₃PO₄ cần tính toán cẩn thận để tránh dư thừa hóa chất trong nước. Nếu dùng quá nhiều, lượng photphat còn lại có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe hoặc làm thay đổi mùi vị nước. Bên cạnh đó, cần xử lý kết tủa triệt để để tránh làm tắc nghẽn đường ống hoặc ảnh hưởng đến thiết bị.

Các lưu ý khi làm mềm nước cứng vĩnh cửu

Trước hết, cần xác định rõ nguồn nước có chứa nước cứng vĩnh cửu hay không để chọn đúng phương pháp xử lý. Nếu không xác định chính xác, có thể sử dụng sai hóa chất, gây lãng phí và không đạt được hiệu quả mong muốn.

Thứ hai, liều lượng hóa chất sử dụng cần được tính toán cẩn thận. Việc dùng quá ít sẽ không đủ để kết tủa hết các ion Ca²⁺ và Mg²⁺, trong khi dùng quá nhiều có thể gây tồn dư hóa chất trong nước. Trong quá trình này, hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là soda (Na₂CO₃) và natri photphat (Na₃PO₄) cũng cần được cân đối kỹ lưỡng để đạt hiệu quả tốt nhất.

Thứ ba, cần xử lý cặn kết tủa một cách khoa học. Các muối CaCO₃, MgCO₃ hoặc photphat không tan cần được lọc bỏ trước khi sử dụng nước để tránh làm tắc nghẽn đường ống hoặc các thiết bị gia dụng.

Ngoài ra, nếu sử dụng các hệ thống trao đổi ion hoặc thiết bị lọc RO, người dùng cần bảo trì định kỳ để đảm bảo hiệu quả xử lý. Hạt nhựa cation cần được hoàn nguyên định kỳ bằng dung dịch muối (NaCl) để khôi phục khả năng trao đổi ion. Đối với thiết bị RO, cần thay thế màng lọc khi hiệu suất suy giảm.

Lời kết

Qua bài viết, chúng ta đã tìm hiểu rõ về hai chất được dùng để làm mềm nước cứng vĩnh cửu là soda (Na₂CO₃) và natri photphat (Na₃PO₄). Cả hai chất này đều có khả năng phản ứng với các ion canxi và magie, giúp loại bỏ độ cứng và mang lại nguồn nước mềm, an toàn cho sinh hoạt và sản xuất. Do đó, bạn hãy cân nhắc và áp dụng đúng cách để đảm bảo hiệu quả tốt nhất cho nguồn nước của gia đình nhé.

XEM THÊM:

Mưa đá là gì? Tại sao có mưa đá? Làm gì để phòng tránh?

Đá khô là gì? Công dụng và những lưu ý an toàn khi sử dụng đá khô