Một hộ gia đình sử dụng hệ thống lọc nước RO tại vòi để loại bỏ tạp chất và làm mềm nước

Một hộ gia đình sử dụng hệ thống lọc nước RO tại vòi để loại bỏ tạp chất và làm mềm nước trước khi sử dụng. Để bảo vệ màng lọc RO khỏi bị đóng cặn bởi các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước cứng, một cột chứa hạt nhựa trao đổi ion cationite dạng R-SO₃Na được lắp đặt phía trước màng lọc.
PTHH xảy ra như sau: 2R-SO₃Na + Ca²⁺ → (R-SO₃)₂Ca + 2Na⁺
a) Một gia đình dùng 600 L nước/ngày, chứa trung bình 120 mg/L Ca²⁺ và 24 mg/L Mg²⁺. Cột lọc chứa 360 gam R-SO₃Na, có khả năng trao đổi tổng cộng 0,05 mol ion hóa trị II trên mỗi 1 g hạt. Cột lọc này có thể sử dụng tối đa trong 10 ngày trước khi bão hòa.
b) Phản ứng trao đổi ion giữa cationite R-SO₃Na và ion Ca²⁺ trong nước có phương trình: 2R-SO₃Na + Ca²⁺ → (R-SO₃)₂Ca + 2Na⁺.
Cho thấy 1 mol Ca²⁺ trao đổi với 2 mol Na⁺ và giải phóng Na⁺ vào nước, góp phần làm tăng độ dẫn điện của nước đầu ra.
c) Khi sử dụng cationite dạng R-H thay vì R-SO₃Na để làm mềm nước, pH nước đầu ra có xu hướng giảm do ion H⁺ được giải phóng vào nước trong quá trình trao đổi.
d) Một cột lọc nước chứa 250 g hạt cationite R-SO₃Na có khả năng trao đổi tối đa 0,04 mol ion Ca²⁺ cho mỗi 1g hạt. Nếu nguồn nước chứa 160 mg/L ion Ca²⁺, thể tích nước tối đa (L) mà cột có thể làm mềm hoàn toàn là 625 L.