روش تبادل یونی

آب سخت

هيچکدام از ما در پاکي تميزي آب باران شک نداريم ، آبي که تمام مواد آن محلول و معلق آنطی تشکيل ابر جدا شده حين نزول بصورت باران مقداری از CO₂ هوا را در خود حل ميکند و بصورت يک اسيد ضعيف که pH آن از 7 کمتر است در مي­آيد.اين آب هنگام عبور از سنگهاي زيرزمينی يونهايي مانند Ca²⁺، Mg²⁺ و Fe²⁺ را درخود حل می­کند که باعث آلوده شدن طبيعی آب ميشود. وجود املاح گفته شده در آب باعث مي­شود صابون معمولي در آن کف نکند ، از اينرو اينآب ها را آب سخت نامگذاری کردند.

سختی موقت و سختی دايم

تا به حال به ستونهای آهکي ايجاد شده درون غارها دقت کرديد؟ میدانيد علت تشکيل اين ستون ها که به استالاکتيت و استالاگميت معروف هستند، چيست؟ اگر همان آب سختي که در بالا صحبتش را کرديم کمی گرم تر شود يون های کلسيم خود رابصورت کربنات کلسيم رسوب مي دهد. اين دقيقاً همان رسوبي است که در کتري خانه خودمشاهده می نماييد. و ممکن است آب گرمکن يا شوفاژ منزل شما را برای مدتی از کار بياندازد. این رسوبات در واقع سختي آب هستند که با گرما از آب خارج ميشوند. در واقع واکنشی که آب باران با سنگهای آهکی زيرزمينی انجام گرفته و منجر به سختي آب شده با گرم شدن آب سخت برگشت می­پذيرد و سختی آن گرفته ميشود. از اينرو به اين سختی، سختی موقت آبمی­گويند.

کلسيم هيدروژن کربنات(محلول)    آب باران همراه با CO­₂+ سنگ آهک (نامحلول)در شرايط مناسب و گرماي کافي عکس واکنش بالا صورت می­گيردآب + CO₂     +   کلسيم کربنات (نامحلول)    کلسيم هيدروژن کربنات(محلول)

اگر آبهای طبيعي مقدار قابل توجهي يونهای Ca²⁺، Mg²⁺ و Fe²⁺ داشته باشند، نمي­توانسختي آن ها را با گرم کردن از بين برد. آب با اين ويژگي داراي سختی دايم است. برای ازبين بردن سختي دايم آب کافي است يونهای عامل سختی را بگونه­اي ته نشين کرد. واکنش سديم کربنات با يونهای کلسيم رسوبات نا محلول کلسيم کربنات را به همراه خواهدداشت. آيا با افزودن سديم کربنات، آب سختی دايم خود را از دست مي­دهد؟

2Na⁺+کلسيم کربنات (نامحلول) سديم کربنات + Ca²⁺ (عامل سختی دايم)

نرم کردن آب سخت

با توجه به زيانهای آب سخت در زندگی روزمره و تاثيرات سوء آن بر اندامهای حياتي، انسان همواره به دنبال روشهايي بوده که سختی آب را کاهش دهد. همانطور که گفته شد سختی موقت آب با گرم کردن آن از بين مي رود، اما آنچه مهم است سختي دايم آب هاست که براحتی از بين نمي­رود. استفاده از سديم کربنات با وجود ارزاني آن به دليل وقت گير بودن و وسيع بودن امکانات آن در منازل و مراکز صنعتي کوچک به صرفه نيست، از اينرو برای نرم کردن آب ازدستگاهي به نام تبادلگر يوني استفاده مي­کنند. در اين دستگاه آب سخت با عبور از روی بستري که حاوي يونهای سديم است کاتيونهای عامل سختي خود را با کاتين سديم جايگزين مي کند