Tầm quan trọng của thẩm thấu ngược trong xử lý nước và lọc nước

Hotline: 1800 1522

Ứng dụng tiện ích

App yeumoitruong.vn

App Store Google Play

App Gom Rác GRAC

App Store Google Play

Chia sẻ trang

henry1891

Mầm xanh
Bài viết
21
An toàn hóa chất | an toàn lao động | Sự cố tràn dầu | Bộ ứng cứu tràn đổ 25L
Sau hơn 50 năm thương mại hóa, màng lọc thẩm thấu ngược (reverse osmosis - RO) đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ xử lý nước, từ công nghiệp vũ trụ cho tới các bếp ăn gia đình. Màng lọc RO được sử dụng rất nhiều trong các nhà máy lọc nước biển, các nhà máy điện tử, dược phẩm, điện hạt nhân.

Sau đây chúng tôi hân hạnh giới thiệu tới quý khách về vai trò của thẩm thấu ngược trong lọc nước, xử lý nước. Trước tiên chúng ta cùng tìm hiểu sơ bộ về công nghệ thẩm thấu ngược là gì.



Thẩm thấu ngược là gì?

Thẩm thấu ngược (reverse osmosis-RO) là quá trình xảy ra khi nước di chuyển qua màng ngược với gradient nồng độ, nước sẽ di chuyển từ nơi có nồng độ thấp hơn tới nơi có nồng độ cao hơn. Hãy tưởng tượng một màng bán thấm với dung dịch là nước tinh khiết ở một bên và nước thông thường (có muối khoáng) ở một bên (H1). Nếu một quá trình thẩm thấu thông thường diễn ra, nước tinh khiết sẽ đi qua màng sang bên kia nước thường. Để làm điều ngược lại (thẩm thấu ngược), người ta dùng một áp lực đủ mạnh để đẩy ngược nước từ nơi có hàm lượng muối khoáng cao “thấm” qua một loại màng đặc biệt để đến nơi không có hoặc có ít muối khoáng hơn. Do đó, trong thẩm thấu ngược, một áp lực sẽ được tác động lên phía màng có chứa dung dịch nước thông thường để buộc các phân tử nước này đi qua màng phía có nước tinh khiết.

Màng mỏng được làm từ vật liệu Cellulose Acetate (CTA), Polyamide hoặc màng TFC (thin film composite) có những lỗ nhỏ tới 0.001 micron. Kích thước lỗ màng có thể khác nhau từ 0,1-5.000nm tùy thuộc vào loại lọc, với "hạt lọc" loại bỏ hạt có kích thước ³1micromet, “vi lọc” loại bỏ các hạt từ ³50nm, "siêu lọc" loại bỏ các hạt khoảng ³3nm. "nano" loại bỏ các hạt từ 1nm hoặc lớn hơn. Thẩm thấu ngược là hạng mục cuối cùng của màng lọc, là phương pháp lọc nhạy cảm và có thể loại bỏ các hạt ³ 0,1nm. Tất cả các màng này đều chịu áp suất cao nhưng khả năng chịu pH và chlorine không giống nhau, tùy theo từng loại. Với tốc độ và áp lực lớn, dòng nước chảy liên tục trên bề mặt của màng RO. Một phần trong số những phân tử nước “chui” qua được những lỗ lọc. Các tạp chất bị dòng nước cuốn trôi và “thải” bỏ ra ngoài. Các loại tạp chất (cặn, vi khuẩn, virus) không qua được lỗ lọc, bị dòng nước rửa trôi trên bề mặt màng lọc cũng được thải ra.

Quá trình phát triển

Thẩm thấu ngược được chính thức khởi nguồn từ thế kỷ XVIII. Nhiều bằng chứng ghi nhận nhà vật lý thực hành người Pháp Jean Antoine Noilett, thành viên Viện Hàn lâm Paris, là người đầu tiên nghiên cứu và sử dụng thuật ngữ Thẩm thấu ngược vào năm 1748. Phát hiện của ông về hiện tượng nước thẩm thấu ra ngoài bàng quang đã đặt nền móng cho một công nghệ mới. Sau đó là các công trình có liên quan đến công nghệ thẩm thấu ngược như: Năm 1855, Adolph Fick, nhà khoa học Đức, lần đầu chế tạo được màng lọc bằng vật liệu cellulose nitrate (nitrocellulose) để làm “da” nhân tạo; Năm 1866, Thomas Graham, nhà vật lý học, nhà hoá học người Anh, lần đầu dùng từ “thận nhân tạo”; Năm 1869, Schoenbein nghiên cứu và chế tạo thành công loại polymer nhân tạo; Năm 1907, Bechold lần đầu giới thiệu thuật ngữ Siêu lọc – ultrafiltration; Năm 1927, Công ty Sartorius sản xuất đại trà màng lọc thẩm thấu ngược; Năm 1934, G. R. Elder nghiên cứu về lọc thận nhân tạo; Năm 1950, Gerald Hassler giới thiệu màng thẩm thấu ngược lọc nước biển; Năm 1958, C. E. Reid và E. J. Breton chứng minh cellulose acetate là loại vật liệu hiệu quả nhất để chế tạo màng lọc nước biển; Năm 1960, Sidney Loeb và Srinivasa Sourirajan chế tạo thành công màng lọc nước biển với quy mô công nghiệp; Năm 1960, H. K. Londsdale phát triển loại màng dùng tấm composite siêu mỏng; Năm 1963, H. I. Mahon phát triển loại màng hình ống (Hollow Fiber); Năm 1965, nhà máy lọc nước công nghệ thẩm thấu ngược đầu tiên được khánh thành tại Coalinga, California; Và năm 1977, John Cadotte được chính phủ cấp bằng sáng chế ra màng lọc siêu mỏng.

Thời kỳ bùng nổ công nghệ thẩm thấu ngược

Vào những năm cuối thập kỷ 40 của thế kỷ, các nhà nghiên cứu bắt đầu thử nghiệm tách nước ngọt từ dung dịch muối. Ở Mỹ, dưới thời Tổng thống Kennedy, công nghệ này được đặc biệt ưu tiên nghiên cứu để phục vụ mục tiêu “chinh phục mặt trăng và bắt sa mạc nở hoa” và các nhà khoa học đã nhanh chóng hoàn thiện công nghệ lấy nước ngọt từ biển. Nhưng mãi đến năm 1959, UCLA (University of California at Los Angeles) mới là cơ quan đầu tiên trình làng một dây chuyền có thể ứng dụng vào thực tế. Thời điểm này, Samuel Yuster và 2 sinh viên của ông là Sidney Loeb và Srinivasa Sourirajan đã chế tạo được màng RO từ vật liệu polymer cellulose acetate. Loại màng mới này có thể loại bỏ muối và cho nước chảy qua với một lưu lượng lý tưởng. Màng lọc này có độ bền cao và có thể được chế tạo phù hợp với nước biển ở các vùng địa lý khác nhau. Đến cuối năm 2001, khoảng 15.200 nhà máy khử mặn hoạt động trên khắp thế giới. Tại Ashkelon trên bờ biển Địa Trung Hải, nhà máy thẩm thấu ngược lớn nhất thế giới được xây dựng sản xuất 320.000m3 nước mỗi ngày (với giá thành là 0,50 USD cho 1m3). Chính quyền tỉnh Sindh (Pakistan)đã lắp đặt 382 nhà máy RO. Hoặc ở Thiên Tân, Trung Quốc, một số nhà máy khử muối đang xây dựng có công suất 100.000m3/ngày. Tại Tây Ban Nha, 20 nhà máy lọc thẩm thấu ngược sẽ được xây dựng dọc theo Costas, hy vọng sẽ đáp ứng nhu cầu nước của Tây Ban Nha. Ở Pakistan, theo chỉ thị đặc biệt của Tổng thống Asif Ali Zardari, một nhà máy RO lớn nhất của châu Á đang được xây dựng ở Nawabshah sẽ cung cấp cho 8 triệu gallon (1 gallon » 4,546L) nước tinh khiết mỗi ngày... để đáp ứng nhu cầu nước sạch tại các vùng sâu, vùng xa và các hộ gia đình từ nông thôn đến thành thị. Sự ra đời của các máy xử lý nước với nhiều cỡ khác nhau (H2), vừa tiết kiệm chi phí lắp đặt đường ống và đất đai mặt bằng xây dựng, vừa tiết kiệm được nước nhờ tái chế nước đã sử dụng.

Các ứng dụng của công nghệ RO

Sau hơn 50 năm thương mại hóa, màng lọc thẩm thấu ngược đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ xử lý nước, từ công nghiệp vũ trụ cho tới các bếp ăn gia đình. Màng lọc RO được sử dụng rất nhiều trong các nhà máy lọc nước biển, các nhà máy điện tử, dược phẩm, điện hạt nhân. Do tính ưu việt của loại màng lọc đặc biệt này, trong thực tiễn tại nhiều nơi, nhiều lúc, nó đãbị lạm dụng quá mức. Ví dụ như nhiều nhà máy nước tinh khiết, mặc dù có nguồn nước tốt, không bị ô nhiễm nhưng vẫn chọn công nghệ thẩm thấu ngược trong khi có nhiều thay thế khác hợp lý hơn, tiết kiệm và thân thiện môi trường hơn. Cho đến nay, thẩm thấu ngược vẫn được coi là công nghệ cao cấp nhất trong ngành lọc nước và là công nghệ hàng đầu để loại bỏ, đình chỉ, giải thể vật chất, các chất gây ô nhiễm từ nước uống. RO cũng là phương pháp thuận tiện và kinh tế nhất để làm sạch nước và quá trình thanh lọc cũng được sử dụng bởi nhiều nhà máy sản xuất nước uống đóng chai.

Nước uống chất lượng cao

Theo nghiên cứu, hầu hết các vòi nước và nước giếng đều không an toàn để uống do ô nhiễm công nghiệp và môi trường ô nhiễm nặng. Dù nhiều chất gây ô nhiễm được tìm thấy không đủ để gây khó chịu hoặc bệnh tật ngay lập tức, song nó được chứng minh rằng, thậm chí ở mức độ thấp nhưng tiếp xúc với chất gây ô nhiễm thông thường nhiều theo thời gian (phơi nhiễm), sẽ gây bệnh nghiêm trọng bao gồm tổn thương gan, ung thư và các bệnh khác. Ngay cả những hóa chất thường được sử dụng để xử lý các nguồn cung cấp nước như clo và flo cũng có ảnh hưởng bất lợi rõ rệt đối với sức khỏe con người.

Ứng dụng tái chế nước thải

Công nghệ RO tạo ra nước sạch từ nước rửa có

chứa kim loại như mạ điện, làm bảng mạch in và sản xuất chất bán dẫn, sản xuất ô tô (nước được sử dụng để làm sạch và sơn); thực phẩm và nước giải khát; nước ngầm và nước rỉ bãi rác (loại bỏ muối và kim loại nặng). Yếu tố quan trọng nhất trong xử lý nước thải công nghiệp với thẩm thấu ngược là tiền xử lý để bảo vệ màng tế bào chống lại ô nhiễm hữu cơ.

Tính cơ động

Các bộ thẩm thấu ngược có nhiều loại, nhiều cỡ có thể mang theo, xách tay, đến các loại kiểu container có công suất cao hàng trăm m3/giờ để xử lý nước được nhiều hãng bán ra, đáp ứng cho việc lọc nước cá nhân hoặc công cộng tại các địa điểm khác nhau. Xử lý nước RO di động có thể được sử dụng bởi những người sống ở nông thôn, nơi khan hiếm nước sạch, cách xa đường ống nước của thành phố. Người dân nông thôn tự lọc nước sông, ao hồ hoặc nước biển, dễ dàng để sử dụng. Những du khách chèo thuyền dài ngày, câu cá, các chuyến đi cắm trại trên đảo, ở các địa phương có nguồn nước bị ô nhiễm hoặc kém chất lượng, thì việc sử dụng bộ xử lý nước RO là khá thuận lợi và cần thiết.

(nguồn: http://vietloc.com/xu-ly-nuoc/tam-quan-trong-cua-tham-thau-nguoc-trong-xu-ly-nuoc.html)
 
scroll-topTop